JP2016217190A - 点火装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関用の点火装置において、点火プラグへのエネルギー投入量を可変にして燃費を改善する。
【解決手段】点火装置のＥＣＵは、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲに基づき点火プラグへのエネルギー投入量の目標値Ｅ＊を算出するとともに、筒内流速ｖに基づき２次電流の指令値Ｉ＊を算出し、目標値Ｅ＊および指令値Ｉ＊に応じて第２回路の動作を制御する。まず、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲに基づき目標値Ｅ＊を算出することで、内燃機関の運転状態に応じたエネルギー投入量の制御が可能になる。また、筒内流速ｖに基づき指令値Ｉ＊を算出することで、火花放電の吹き消えが発生しないように２次電流を制御することができる。このため、点火装置において、点火プラグへのエネルギー投入量を可変にして燃費を改善することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関に用いられる点火装置に関する。
従来から、内燃機関用の点火装置では、１次コイルおよび２次コイルを有する点火コイルと、２次コイルに接続する点火プラグとを備え、１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により、点火プラグにエネルギーを与えて火花放電を発生させるものが周知である。
ところで、従来周知の点火装置では、エネルギーの投入量は実質的に点火コイルの仕様により画一的に定まっている。このため、運転条件によっては、エネルギーが過剰に投入されてしまうので、このようなエネルギー投入量の画一化は燃費悪化の一因となっている。
そこで、エネルギー投入量を可変にして燃費を改善することができる点火装置が求められている。
なお、特許文献１には、次のような点火時期制御装置が開示されている。
すなわち、特許文献１の点火時期制御装置によれば、内燃機関の始動時を含む過渡状態において、点火時期進角量の最大値を規制する進角リミッタを非過渡状態よりも大きくすることにより、点火エネルギーを充分に確保することができる、としている。
しかし、特許文献１の点火時期制御装置によれば、点火コイルの仕様がエネルギー投入量を決定する要因であることに変わりはなく、燃費の改善にはさほど貢献しないものと考えられる。
特許第３７９１３６４号公報
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関用の点火装置において、点火プラグへのエネルギー投入量を可変にして燃費を改善することにある。
本願発明の点火装置は、１次コイルおよび２次コイルを有する点火コイルと、２次コイルに接続する点火プラグとを備え、１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグにエネルギーを投入して火花放電を発生させるものであり、内燃機関用である。
また、点火装置は、次の第１、第２回路および制御部を備える。まず、第１回路は、１次コイルへの通電をオンオフすることで、点火プラグに火花放電を開始させる。また、第２回路は、第１回路の動作によって開始した火花放電中に、第１回路による通電方向とは逆の方向に１次コイルに通電することで、２次コイルの通電を第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグにエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。さらに、制御部は、第２回路の動作を制御する。
また、制御部は、内燃機関の気筒内の流速である筒内流速、内燃機関の気筒内の圧力である筒内圧力、および、空燃比に基づき点火プラグへのエネルギー投入量の目標値を算出するとともに、筒内流速に基づき２次コイルの通電量である２次電流の指令値を算出し、エネルギー投入量の目標値、および、２次電流の指令値に応じて第２回路の動作を制御する。
まず、筒内流速、筒内圧力および空燃比に基づきエネルギー投入量の目標値を算出することで、内燃機関の運転状態に応じたエネルギー投入量の制御が可能になる。また、筒内流速に基づき２次電流の指令値を算出することで、火花放電の吹き消えが発生しないように２次電流を制御することができる。このため、内燃機関用の点火装置において、点火プラグへのエネルギー投入量を可変にして燃費を改善することができる。
なお、吹き消えとは、気流により火花放電の経路が引き伸ばされて切れてしまい、再度、火花放電が発生する現象である。そして、吹き消えが発生すると、エネルギーが無駄に消費されるばかりでなく、点火プラグの負担も増すため、吹き消えの発生は、燃費低減および点火プラグの寿命延長の両方の面で好ましくないと考えられている。
点火装置の構成図である（実施例）。 点火装置および内燃機関を含む全体構成図である（実施例）。 点火装置の正常時の動作を示すタイムチャートである（実施例）。 点火装置の制御方法を示すフローチャートである（実施例）。 吸気圧、回転数およびエネルギー投入量の経時変化を示すタイムチャートである（実施例）。
以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
〔実施例の構成〕
図１および図２を参照して実施例の点火装置１を説明する。
点火装置１は、１次コイル２および２次コイル３を有する点火コイル４と、２次コイル３に接続する点火プラグ５とを備え、１次コイル２への通電のオンオフに伴う電磁誘導により点火プラグ５にエネルギーを投入して火花放電を発生させるものである。また、点火装置１は、車両走行用の内燃機関６に搭載され、所定の点火時期に気筒７内の混合気に点火するものである。
なお、点火プラグ５は、周知構造を有するものであり、２次コイル３の一端に接続される中心電極と、内燃機関６のシリンダヘッド等を介してアース接地される接地電極とを備え、２次コイル３に生じるエネルギーにより中心電極と接地電極との間で火花放電を生じさせる。
また、内燃機関６は、例えば、吸気ポート８に燃料を噴射するインジェクタ９を有するポート噴射式であり、さらに希薄燃焼（リーンバーン）が可能であって気筒７内にタンブル流やスワール流等の混合気の旋回流が生じるように設けられている。
以下、点火装置１について詳述する。
点火装置１は、次の第１、第２回路１１、１２、および、制御部１３を備える。まず、第１回路１１は、１次コイル２への通電をオンオフすることで、点火プラグ５に火花放電を開始させる。また、第２回路１２は、第１回路１１の動作によって開始した火花放電中に、第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次コイル３の通電を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。また、制御部１３は、第１、第２回路１１、１２の動作を制御する部分であり、次の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ１４と呼ぶ。）およびドライバ１５等により構成される。
ここで、ＥＣＵ１１は、内燃機関６に対する制御の中枢を成すものであり、点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗ等の各種信号を出力して１次コイル２への通電を制御し、１次コイル２への通電を制御することで２次コイル３に誘導される電気エネルギーを操作して、点火プラグ５の火花放電を制御する（点火信号ＩＧｔおよび放電継続信号ＩＧｗについては後述する。）。
なお、ＥＣＵ１４は、車両に搭載されて内燃機関６の運転状態や制御状態を示すパラメータを検出する各種センサから信号が入力される。また、ＥＣＵ１４は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、内燃機関６の制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、内燃機関６の制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、ＣＰＵの処理結果に基づき、内燃機関６の制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えて構成される。
また、ＥＣＵ１４に信号を出力する各種センサとは、例えば、内燃機関６の回転数を検出する回転数センサ１７、内燃機関６に吸入される吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ１８、および、混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１９等である。そして、ＥＣＵ１４は、これらセンサから得られるパラメータの検出値に基づき、内燃機関６における点火制御や燃料噴射制御を実行する。
第１回路１１は、例えば、バッテリ２１の＋極と１次コイル２の一方の端子とを接続するとともに、１次コイル２の他方の端子をアースに接続し、１次コイル２の他方の端子のアース側（低電位側）に、放電開始用のスイッチ（以下、第１スイッチ２２と呼ぶ。）を配置することで構成されている。
そして、第１回路１１は、第１スイッチ２２のオンオフにより、１次コイル２にエネルギーを蓄えさせるとともに、１次コイル２に蓄えたエネルギーを利用して２次コイル３に高電圧を発生させ、点火プラグ５に火花放電を開始させる。
以下、第１回路１１の動作により発生した火花放電を主点火と呼ぶことがある。また、１次コイル２の通電方向（つまり１次電流の方向）は、バッテリ２１から第１スイッチ２２に向かう方向をプラスとする。
より具体的に説明すると、第１回路１１は、ＥＣＵ１４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間に第１スイッチ２２をオンすることで、１次コイル２にバッテリ２１の電圧を印加してプラスの１次電流を通電し、１次コイル２に磁気的なエネルギーを蓄えさせる。その後、第１回路１１は、第１スイッチ２２のオフにより、電磁誘導によって２次コイル３に高電圧を発生させ、主点火を生じさせる。
なお、第１スイッチ２２は、パワートランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、サイリスタ等である。また、点火信号ＩＧｔは、第１回路１１において１次コイル２にエネルギーを蓄えさせる期間および点火開始時期を指令する信号である。
第２回路１２は、第１回路１１に対し１次コイル２と第１スイッチ２２との間に接続するとともに、昇圧回路２３から１次コイル２への電力供給をオンオフするスイッチ（以下、第２スイッチ２４と呼ぶ。）を配置することで構成されている。
ここで、昇圧回路２３は、ＥＣＵ１４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間においてバッテリ２１の電圧を昇圧してコンデンサ２６に蓄えるものである。より具体的に、昇圧回路２３は、コンデンサ２６、チョークコイル２７、昇圧スイッチ２８、昇圧ドライバ２９およびダイオード３０を備えて構成されている。
チョークコイル２７は一端がバッテリ２１のプラス電極に接続され、昇圧スイッチ２８によりチョークコイル２７の通電状態が断続される。また、昇圧ドライバ２９は、昇圧スイッチ２８に制御信号を与えて昇圧スイッチ２８をオンオフさせるものである。そして、昇圧スイッチ２８のオンオフ動作により、チョークコイル２７に発生した磁気的なエネルギーを、コンデンサ２６で電気的なエネルギーとして蓄える。
なお、昇圧ドライバ２９は、ＥＣＵ１４から点火信号ＩＧｔが与えられる期間において昇圧スイッチ２８を所定周期で繰り返しオンオフするように設けられている。また、ダイオード３０は、コンデンサ２６に蓄えたエネルギーがチョークコイル２７の側へ逆流するのを防ぐものである。さらに、昇圧スイッチ２８は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタである。
第２回路１２は、次の第２スイッチ２４およびダイオード３１を備えて構成される。ここで、第２スイッチ２４は、例えば、ＭＯＳ型トランジスタであり、コンデンサ２６に蓄えたエネルギーを１次コイル２にマイナス側から投入するのをオンオフするものである。また、ダイオード３１は、１次コイル２から第２スイッチ２４への電流の逆流を阻止するものである。そして、第２スイッチ２４は、ドライバ１５から与えられる制御信号によりオン動作することで、昇圧回路２３から１次コイル２のマイナス側にエネルギーを投入する。
ドライバ１５は、放電継続信号ＩＧｗが与えられる期間において、第２スイッチ２４をオンオフさせてコンデンサ２６から１次コイル２に投入するエネルギーを制御することで、２次コイル３の通電量である２次電流を制御する（以下、ドライバ１５を投入ドライバ１５と呼ぶ。）。ここで、放電継続信号ＩＧｗは、主点火として発生した火花放電を継続する期間を指令する信号であり、より具体的には、第２スイッチ２４にオンオフを繰り返させて昇圧回路２３から１次コイル２にエネルギーを投入する期間を指令する信号である。
以上により、第２回路１２は、第１回路１１の動作によって開始した火花放電中に、第１回路１１による通電方向とは逆の方向に１次コイル２に通電することで、２次電流を第１回路１１の動作で開始したのと同一方向に維持して点火プラグ５にエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる。
以下の説明では、第２回路１２の動作により主点火に継続する火花放電を継続火花放電と呼ぶことがある。
また、投入ドライバ１５は、ＥＣＵ１４から２次電流の指令値を示す信号である電流指令信号ＩＧａが与えられ、電流指令信号ＩＧａに基づき２次電流を制御する。
ここで、２次コイル３の一端は上述したように点火プラグ５の中心電極に接続し、２次コイル３の他端は、２次コイル３に発生する電圧である２次電圧、および、２次電流を検出して制御部１３にフィードバックするＦ／Ｂ回路３２に接続している。なお、２次コイル３の他端は、２次電流の方向を一方向に限定するダイオード３４を介してＦ／Ｂ回路３２に接続している。また、Ｆ／Ｂ回路３２には、２次電流を検出するためのシャント抵抗３３が接続している。
そして、投入ドライバ１５は、フィードバックされた２次電流の検出値と、電流指令信号ＩＧａに基づき把握される２次電流の指令値とに基づき、第２スイッチ２４のオンオフを制御する。すなわち、投入ドライバ１５は、例えば、２次電流の検出値に対する上限下限の閾値を指令値に基づき設定し、検出値と上限、下限の閾値との比較結果に応じて制御信号の出力を開始したり、停止したりする。より具体的には、投入ドライバ１５は、２次電流の検出値が上限よりも大きくなったら制御信号の出力を停止し、２次電流の検出値が下限よりも小さくなったら制御信号の出力を開始する。
なお、第１、第２回路１１、１２、Ｆ／Ｂ回路３２および投入ドライバ１５は、点火回路ユニット３６として１つのケース内に収容配置され、点火プラグ５、点火コイル４および点火回路ユニット３６は、気筒７の数と同数設けられて気筒７毎に設置される（図２参照。）。
次に、図３を参照して点火装置１の正常時の動作を説明する。
なお、図３において、「ＩＧｔ」は点火信号ＩＧｔの入力状態をハイ／ローで表すものであり、「ＩＧｗ」は放電継続信号ＩＧｗの入力状態をハイ／ローで表すものである。また、「Ｉ１」、「Ｖ１」はそれぞれ１次電流（１次コイル２に流れる電流値）、１次電圧（１次コイル２に印加される電圧値）を表し、「Ｉ２」、「Ｖ２」はそれぞれ２次電流（２次コイル３に流れる電流値）、２次電圧（２次コイル３に印加される電圧値）を表す。さらに、「Ｖｄｃ」はコンデンサ２６に蓄えられるエネルギーを電圧値で表すものである。
点火信号ＩＧｔがローからハイへ切り替わると（時間ｔ０１参照。）、点火信号ＩＧｔがハイの期間において、第１スイッチ２２がオン状態を維持してプラスの１次電流が流れ、１次コイル２にエネルギーが蓄えられる。また、昇圧スイッチ２８がオンオフを繰り返し、昇圧されたエネルギーがコンデンサ２６に蓄えられる。
やがて、点火信号ＩＧｔがハイからローへ切り替わると（時間ｔ０２参照。）、第１スイッチ２２がオフされ、１次コイル２の通電が遮断される。これにより、電磁誘導によって２次コイル３に高電圧が発生し、点火プラグ５において主点火が発生する。
点火プラグ５において主点火が発生した後、２次電流は略三角波形状で減衰する（Ｉ２の点線を参照。）。そして、２次電流が下限の閾値に到達する前に、放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わる（時間ｔ０３参照。）。
放電継続信号ＩＧｗがローからハイへ切り替わると、第２スイッチ２４がオンオフ制御されて、コンデンサ２６に蓄えられていたエネルギーが、１次コイル２のマイナス側に順次投入され、１次電流は、１次コイル２からバッテリ２１のプラス電極に向かって流れる。より具体的には、第２スイッチ２４がオンされる毎に１次コイル２からバッテリ２１のプラス電極に向かう１次電流が追加され、１次電流がマイナス側に増加していく（時間ｔ０３〜ｔ０４参照。）。
そして、１次電流が追加される毎に、主点火による２次電流と同方向の２次電流が２次コイル３に順次追加され、２次電流は上限下限の間に維持される。
以上により、第２スイッチ２４をオンオフ制御することで、２次電流が火花放電を維持可能な程度に継続して流れる。その結果、放電継続信号ＩＧｗのオン状態が続くと、継続火花放電が点火プラグ５において維持される。
なお、ＥＣＵ１４は、１燃焼サイクルあたりの第２回路１２によるエネルギー投入量の目標値Ｅ＊および２次電流の指令値Ｉ＊を記憶している。そして、ＥＣＵ１４は、目標値Ｅ＊および指令値Ｉ＊に基づき、第２回路１２によるエネルギーの投入期間τを算出し、投入期間τとして定められた期間において放電継続信号ＩＧｗの出力を維持する。
〔実施例の特徴〕
次に、実施例の特徴的な構成について説明する。
まず、制御部３としてのＥＣＵ１４は、内燃機関６の気筒７内の流速である筒内流速ｖ、内燃機関６の気筒７内の圧力である筒内圧力Ｐ、および、空燃比ＡＦＲに基づき目標値Ｅ＊を算出するとともに、筒内流速ｖに基づき２次電流の指令値Ｉ＊を算出する。そして、ＥＣＵ１４は、目標値Ｅ＊および指令値Ｉ＊に応じて第２回路１２の動作を制御する。
具体的には、ＥＣＵ１４は、指令値Ｉ＊、目標値Ｅ＊を、それぞれ下記の数式１、２により算出する。
〔数式１〕Ｉ＊＝ａ・ｖ（ａは定数）
〔数式２〕Ｅ＊＝ｂ・ｖ＋ｃ・Ｐ＋ｄ・ＡＦＲ（ｂ、ｃ、ｄは定数）
また、ＥＣＵ１４は、回転数センサ１７から得られる回転数の検出値に基づき筒内流速ｖを推定するとともに、筒内流速ｖの推定値を数式１に当てはめることで指令値Ｉ＊を算出し、吸気圧センサ１８から得られる吸気圧の検出値に基づき筒内圧力Ｐを推定するとともに、筒内圧力Ｐの推定値を数式２に当てはめることで目標値Ｅ＊を算出する。
ここで、ＥＣＵ１４は、燃料噴射制御を行うため、インジェクタ９から噴射供給される燃料の噴射量の指令値を算出する噴射量指令部として機能する。また、ＥＣＵ１４は、吸気圧センサ１８から得られる吸気圧の検出値に基づき、内燃機関に吸入される吸入空気の流量である吸気量を推定する吸気量検出部として機能する。
さらに、ＥＣＵ１４は、吸気圧センサ１８から得られる吸気圧の検出値、または、回転数センサ１７から得られる回転数の検出値の一方に基づき、内燃機関６の運転状態が定常状態または過渡状態の何れか一方であることを判定する。そして、ＥＣＵ１４は、内燃機関６の運転状態が過渡状態であると判定した場合に、噴射量の指令値および吸気量の推定値を用いて空燃比を推定する。
〔実施例の制御方法〕
以下、ＥＣＵ１４による第２回路１２に対する制御を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１で、内燃機関の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。この判定は、上記のとおり、吸気圧センサ１８から得られる吸気圧の検出値、または、回転数センサ１７から得られる回転数の検出値の一方に基づき行われる。
より具体的には、例えば、吸気圧の時間変化率、回転数の時間変化率のそれぞれに対して閾値ε１、ε２が設定されており、吸気圧の時間変化率がε１よりも大きくなったとき、または、回転数の時間変化率がε２よりも大きくなったときに、過渡状態であるものと判定し（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。また、吸気圧の時間変化率がε１よりも小さく、かつ、回転数の時間変化率がε２よりも小さいときに、過渡状態ではなく定常状態あるものと判定し（ＮＯ）、ステップＳ５に進む。
ステップＳ２では、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲを求め、ステップＳ３に進む。なお、ステップＳ２では、噴射量の指令値および吸気量の検出値を用いて空燃比ＡＦＲを推定する。
ステップＳ３では、第２回路１２によるエネルギーの投入量の目標値Ｅ＊、２次電流の指令値Ｉ＊を算出する。このとき、上記のように、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲを用いて数式１、２により、目標値Ｅ＊、指令値Ｉ＊を算出し、さらに算出した目標値Ｅ＊、指令値Ｉ＊を用いてエネルギーの投入期間τを算出する。
ステップＳ４では、投入期間τが経過するまで（ＮＯ）、第２回路１２によるエネルギーの投入を続けて火花放電を維持する。
一方、ステップＳ５では、空燃比センサ１９から得られる検出値を空燃比ＡＦＲの数値とする。そして、ステップＳ６、Ｓ７では、それぞれステップＳ３、Ｓ４と同様の処理が行われ、ステップＳ７で投入期間τが経過したと判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、数式１、２の各種定数ａ〜ｄを更新するか否かの判定を行う。より具体的には、数式２で算出した目標値Ｅ＊と、エネルギー投入量の現実値との差Δを算出し、差Δが所定の閾値ε３よりも小さいか否かを判定する。
そして、差Δが閾値ε３よりも大きいときに（ＹＥＳ）、定数ａ〜ｄを更新する必要があると判定してステップＳ９に進み、定数ａ〜ｄを更新する。また、差Δが閾値ε３よりも小さいときには（ＮＯ）、定数ａ〜ｄを更新せず、このフローを終了する。なお、定数ａ〜ｄの更新は、例えば、当初、投入期間τが大きくなるように定数ａ〜ｄを大き目に設定しておき、徐々に、定数ａ〜ｄが小さくなるように行う。
〔実施例の動作〕
実施例の点火装置１の動作の一例を、図５を用いて説明する。
例えば、吸気圧がＰ１、回転数がＮ１の定常状態において、エネルギー投入量がＥ１で点火制御が行われているものとする。この場合、図４のステップＳ１で運転状態が定常状態であると判定されるので、ステップＳ５〜Ｓ９に基づき点火制御が行われる。このような状態で、乗員の加速操作が行われ、吸気圧、回転数およびエネルギー投入量が上昇を開始したものとする（時間ｔ１参照。）。
この場合、吸気圧の時間変化率、回転数の時間変化率は、両方とも、それぞれの閾値ε１、ε２よりも大きくなり、ステップＳ１で運転状態が過渡状態であると判定され、ステップＳ２〜Ｓ４に基づき点火制御が行われる。
やがて、吸気圧がＰ１よりも大きいＰ２、回転数がＮ１よりも大きいＮ２の定常状態に移行し、エネルギー投入量がＥ１よりも大きいＥ２に安定する。この間に、吸気圧の時間変化率、回転数の時間変化率は、両方とも、それぞれの閾値ε１、ε２よりも小さくなり、ステップＳ１で運転状態が定常状態であると判定され、ステップＳ５〜Ｓ９に基づき点火制御が行われる。
〔実施例の効果〕
実施例の点火装置１によれば、ＥＣＵ１４は、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲに基づき点火プラグ５へのエネルギー投入量の目標値Ｅ＊を算出するとともに、筒内流速ｖに基づき２次電流の指令値Ｉ＊を算出し、目標値Ｅ＊および指令値Ｉ＊に応じて第２回路１２の動作を制御する。
まず、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲに基づき目標値Ｅ＊を算出することで、内燃機関６の運転状態に応じたエネルギー投入量の制御が可能になる。また、筒内流速ｖに基づき指令値Ｉ＊を算出することで、火花放電の吹き消えが発生しないように２次電流を制御することができる。このため、点火装置１において、点火プラグ５へのエネルギー投入量を可変にして燃費を改善することができる。
また、ＥＣＵ１４は指令値Ｉ＊を上記の数式１により算出する。
これにより、火花放電の吹き消えを防止するのに、簡易な比例式を用いることができるので、ＥＣＵ１４の演算負荷を低減することができる。
さらに、ＥＣＵ１４は目標値Ｅ＊を上記の数式２により算出する。
これにより、燃費低減効果を得るのに、簡易な線形式を用いることができるので、ＥＣＵ１４の演算負荷を低減することができる。
また、ＥＣＵ１４は、回転数センサ１７から得られる回転数の検出値に基づき筒内流速ｖを推定するとともに、筒内流速ｖの推定値を数式１に当てはめることで指令値Ｉ＊を算出し、吸気圧センサ１８から得られる吸気圧の検出値に基づき筒内圧力Ｐを推定するとともに、筒内圧力Ｐの推定値を数式２に当てはめることで目標値Ｅ＊を算出する。
これにより、指令値Ｉ＊や目標値Ｅ＊を算出するのに必要な筒内流速ｖや筒内圧力Ｐの数値を得るのに、既存のセンサを利用することができるので、点火装置１のコストを低減することができる。
また、ＥＣＵ１４は、インジェクタ９から噴射供給される燃料の噴射量の指令値を算出する噴射量指令部として機能し、さらに、吸気圧センサ１８から得られる吸気圧の検出値に基づき吸気量を推定する吸気量検出部として機能する。そして、ＥＣＵ１４は、噴射量の指令値および吸気量の推定値に基づき空燃比ＡＦＲを推定する
これにより、目標値Ｅ＊を算出するのに必要な空燃比ＡＦＲの数値を、空燃比センサ１９から取得するよりも早期に得ることができる。このため、エネルギー投入量に関し、より燃費低減効果の高い制御を実行することができる。
さらに、ＥＣＵ１４は、内燃機関６の運転状態が過渡状態であると判定した場合に、噴射量の指令値および吸気量の推定値を用いて空燃比を推定する。
これにより、より燃費低減の必要性が高い過渡状態において、燃費低減効果の高い制御を実行することができる。このため、燃費低減効果を高めつつ、過渡状態以外の定常状態では、空燃比センサ１９から得られる検出値を空燃比ＡＦＲの数値として用いることで、ＥＣＵ１４の演算負荷を低減することができる。
〔変形例〕
点火装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の点火装置１によれば、エネルギー投入量の目標値Ｅ＊は、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲの線形１次式（数式１参照。）により算出されていたが、目標値Ｅ＊の算出方法は、このような態様に限定されない。
例えば、目標値Ｅ＊を求める数式に、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲのいずれかをべき乗で組み入れてもよく、目標値Ｅ＊を求める数式を、筒内流速ｖ、筒内圧力Ｐおよび空燃比ＡＦＲのいずれかを含まない形で組み立ててもよい。
同様に、２次電流の指令値Ｉ＊の算出方法も、筒内流速ｖの比例式に限定されない。
また、実施例によれば、筒内圧力Ｐは吸気圧センサ１８の検出値に基づき推定されていたが、筒内圧力Ｐを直接的に検出することができる筒内圧センサを内燃機関６に装着し、筒内圧センサの検出値を筒内圧力Ｐの数値として利用してもよい。
また、実施例では、ガソリン用の内燃機関６に点火装置１を用いる例を示したが、エタノール燃料や混合燃料を用いる内燃機関６に点火装置１を適用してもよく、粗悪燃料が用いられる可能性のある内燃機関６に点火装置１を適用してもよい。
また、実施例では、希薄燃焼が可能な内燃機関６に点火装置１を用いる例を示したが、希薄燃焼とは異なる燃焼状態であっても継続火花放電によって着火性の向上を図ることができるため、希薄燃焼が可能な内燃機関６への適用に限定するものではなく、点火装置１を、希薄燃焼を行わない内燃機関６に用いてもよい。
また、実施例では、吸気ポート８に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関６に点火装置１を用いる例を示したが、気筒７内に直接燃料を噴射する直噴式の内燃機関６に点火装置１を用いてもよい。
さらに、実施例では、混合気の旋回流を気筒７内にて積極的に生じさせる内燃機関６に点火装置１を用いる例を開示したが、旋回流を気筒７内に積極的に生じさせる機構がない内燃機関６に用いてもよい。
１ 点火装置 ２ １次コイル ３ ２次コイル ４ 点火コイル ５ 点火プラグ ６ 内燃機関 １１ 第１回路 １２ 第２回路 １３ 制御部 １４ ＥＣＵ １５ 投入ドライバ Ｅ＊ エネルギー投入量の目標値 Ｉ＊ ２次電流の指令値 ｖ 筒内流速 Ｐ 筒内圧力 ＡＦＲ 空燃比

Claims (7)

  1. １次コイル（２）および２次コイル（３）を有する点火コイル（４）と、前記２次コイルに接続する点火プラグ（５）とを備え、前記１次コイルへの通電のオンオフに伴う電磁誘導により前記点火プラグにエネルギーを投入して火花放電を発生させる内燃機関（６）用の点火装置（１）において、
    前記１次コイルへの通電をオンオフすることで、前記点火プラグに火花放電を開始させる第１回路（１１）と、
    この第１回路の動作によって開始した火花放電中に、前記第１回路による通電方向とは逆の方向に前記１次コイルに通電することで、前記２次コイルの通電を前記第１回路の動作で開始したのと同一方向に維持して前記点火プラグにエネルギーを投入し続け、火花放電を継続させる第２回路（１２）と、
    この第２回路の動作を制御する制御部（１３、１４、１５）とを備え、
    この制御部は、
    前記内燃機関の気筒（７）内の流速である筒内流速（ｖ）、前記内燃機関の気筒内の圧力である筒内圧力（Ｐ）、および、空燃比（ＡＦＲ）に基づき前記点火プラグへのエネルギー投入量の目標値（Ｅ＊）を算出するとともに、前記筒内流速に基づき前記２次コイルの通電量である２次電流の指令値（Ｉ＊）を算出し、
    前記エネルギー投入量の目標値、および、前記２次電流の指令値に応じて前記第２回路の動作を制御することを特徴とする点火装置。
  2. 請求項１に記載の点火装置において、
    前記制御部は、前記２次電流の指令値を下記の数式１により算出することを特徴とする点火装置。
    〔数式１〕Ｉ＊＝ａ・ｖ（ａは定数）
  3. 請求項１または請求項２に記載の点火装置において、
    前記制御部は、前記エネルギー投入量の目標値を下記の数式２により算出することを特徴とする点火装置。
    〔数式２〕Ｅ＊＝ｂ・ｖ＋ｃ・Ｐ＋ｄ・ＡＦＲ（ｂ、ｃ、ｄは定数）
  4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の点火装置において、
    前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出部（１７）を備え、
    前記制御部は、前記回転数の検出値に基づき前記筒内流速を推定するとともに、前記筒内流速の推定値に基づき前記投入量の目標値、および、前記２次電流の指令値を算出することを特徴とする点火装置。
  5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の点火装置において、
    前記内燃機関に吸入される吸入空気の圧力を検出する吸気圧検出部（１８）を備え、
    前記制御部は、前記吸気圧の検出値に基づき前記筒内圧力を推定するとともに、前記筒内圧力の推定値に基づき前記投入量の目標値を算出することを特徴とする点火装置。
  6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の点火装置（１）において、
    前記内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁（９）と、
    この燃料噴射弁から噴射供給される燃料の噴射量の指令値を算出する噴射量指令部（１４）と、
    前記内燃機関に吸入される吸入空気の流量を推定または検出する吸気量検出部（１４）とを備え、
    前記制御部は、前記噴射量の指令値および前記吸気量の検出値に基づき前記空燃比を推定するとともに、前記空燃比の推定値に基づき前記投入量の目標値を算出することを特徴とする点火装置。
  7. 請求項６に記載の点火装置（１）において、
    前記内燃機関に吸入される吸入空気の圧力、または、前記内燃機関の回転数の少なくとも一方を検出する検出部（１７、１８）を備え、
    前記制御部は、
    この検出部の検出値に基づき、前記内燃機関の運転状態が定常状態または過渡状態の何れか一方であることを判定し、
    前記内燃機関の運転状態が前記過渡状態であると判定した場合に、前記噴射量の指令値および前記吸気量の検出値を用いて前記空燃比を推定することを特徴とする点火装置（１）。
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