JP2017044108A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火装置の信頼性の低下を抑制しつつも放電時間を極力伸長させることができるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ４０は、点火信号Ｓｉおよび放電波形制御信号Ｓｃを出力する。点火装置３０は、点火信号Ｓｉが入力されている期間、点火用スイッチング素子６０を閉操作する。点火装置３０は、点火信号Ｓｉの入力停止後であって放電波形制御信号Ｓｃの入力期間において、制御用スイッチング素子８０の開閉操作によって、１次側コイル５２に流れる電流を放電波形制御信号Ｓｃによって定まる放電電流指令値に制御する。ＥＣＵ４０は、点火信号Ｓｉの出力期間におけるシャント抵抗６１の電圧降下Ｖｉ１に基づき、イグニッションコイル５０の温度を推定し、温度が低いほど、放電制御部８６による放電電流の制御時間を長くするように放電波形制御信号Ｓｃを設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に設けられた点火プラグ、および該点火プラグに接続されるイグニッションコイルを備えた点火装置を操作して前記内燃機関の制御量を制御する内燃機関の制御装置に関する。

たとえば特許文献１には、点火プラグの両電極間に放電電流が流れる期間を、内燃機関の運転状態に応じて設定された火花放電継続時間とする装置が記載されている。

特開２００２−４８０３８号公報

ところで、近年、燃費向上の観点等から、空燃比を極力リーンに制御したり、混合気に占めるＥＧＲの割合を極力増加させたりする要求が高まっている。こうした要求に応じる場合、燃焼室内の混合気の着火性の低下が問題となる。ここで、発明者は、点火プラグの両電極間に放電電流が流れる時間（放電時間）を極力伸長させることにより、着火性の低下を抑制できることを見出した。

ただし、放電時間を伸長させる場合、点火装置の発熱量が増加することから、点火装置の温度が過度に高くなり、点火装置の信頼性の低下を招くことが懸念される。これに対し、点火装置に想定される使用環境において最も温度が高くなる場合であっても、点火装置の信頼性を維持できるように予め放電時間を設定する場合には、実際には熱的に余裕がある状況において放電時間が過度に制限される懸念がある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火装置の信頼性の低下を抑制しつつも放電時間を極力伸長させることができるようにした内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の制御装置は、内燃機関の燃焼室に設けられた点火プラグ、および該点火プラグに接続されるイグニッションコイルを備えた点火装置を操作して前記内燃機関の制御量を制御する内燃機関の制御装置において、前記点火装置の温度を取得する取得処理部と、前記取得処理部によって取得された温度が低い場合に高い場合よりも、前記点火プラグの放電時間を長くする伸長処理部とを備える。

点火プラグの放電時間が長いほど、点火装置の温度が上昇する傾向がある。したがって、点火装置の温度が低い場合には高い場合よりも、信頼性の低下を招くおそれが生じない放電時間の上限値が長くなると考えられる。この点に着目し、上記構成では、伸長処理部により、点火装置の温度が低い場合に高い場合よりも放電時間を長くすることにより、点火装置の信頼性の低下を抑制しつつも放電時間を極力伸長させることができる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記取得処理部は、前記温度として、前記イグニッションコイルを流れる電流の傾きを取得するものであり、前記伸長処理部は、前記取得処理部によって取得された温度が低い場合に高い場合よりも前記点火プラグの放電時間を長くする処理として、前記傾きが大きい場合に小さい場合よりも前記点火プラグの放電時間を長くする処理を実行する。

イグニッションコイルの温度が高いほど、イグニッションコイルの抵抗値が大きくなり、ひいては、印加電圧を所与とした場合にイグニッションコイルに電圧を印加した際の電流の上昇速度が低下する。上記構成では、この点に着目し、電流の傾きを温度情報として取得する。

３．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記取得処理部は、前記イグニッションコイルを流れる電流の傾きに加えて、前記イグニッションコイルに印加する電圧を取得するものであり、前記伸長処理部は、前記印加する電圧が同一であるなら、前記傾きが大きい場合に小さい場合よりも前記点火プラグの放電時間を長くし、前記傾きが同一であるなら、前記印加する電圧が高いほど前記点火プラグの放電時間を短くする。

イグニッションコイルの温度が同一であっても、イグニッションコイルに電圧を印加した際の電流の上昇速度は、電圧の大きさが大きいほど大きくなる。上記構成では、この点に鑑み、電流の傾きに加えて、イグニッションコイルに印加する電圧を温度情報として取得することにより、イグニッションコイルの温度をより正確に把握することができ、ひいては、放電時間を極力長くすることができる。

４．上記２または３記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、多気筒内燃機関であり、前記取得処理部は、前記温度として、各気筒の点火プラグに対応するイグニッションコイルを流れる電流の傾きを取得するものであり、前記伸長処理部は、前記取得処理部によって取得された各気筒の傾きのうち最小のものに応じて前記放電時間を設定する。

電流の傾きが最小となるイグニッションコイルは、全気筒のうちで最も温度が高いものである。そのため、傾きが最小となるイグニッションコイルは、他のイグニッションコイルの電流の傾きに基づいて設定した放電時間による放電によって信頼性の低下を招きうる。

ところで、放電時間を伸長させることは、混合気の着火性を向上させるうえで有効であるが、たとえば排気特性やトルク等の制御量は、通常、全気筒の平均値として制御することが制御を簡素化する上で有効である。ただし、上記平均値を制御する上で、他のイグニッションコイルの放電時間を、上記傾きが最小となるイグニッションコイルの放電時間よりも長くすることは、平均値の制御にとって、他のイグニッションコイルに対応する気筒における着火性を過剰に良好とすることにつながりうる。そして、これは、平均値の制御にとって不必要に消費電力を増加させることにつながる。

そこで上記構成では、傾きのうち最小のものに応じて放電時間を設定するために、特に上記平均値の制御をするうえで消費電力を極力低減できるメリットがある。
５．上記１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記伸長処理部によって放電時間が長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、前記燃焼室内の混合気の空燃比を上昇させる空燃比上昇処理部を備える。

空燃比を上昇させると、内燃機関の要求トルクを満たしつつも燃料消費量を減少させることができる。ただし、空燃比を上昇させる場合、燃焼室内の混合気の着火性の低下を招く。そこで、上記構成では、放電時間が長い時間に設定されて燃焼室内の混合気の着火性の低下を抑制できる場合に、空燃比を上昇させることで、燃料消費量を好適に減少せることができる。

６．上記５記載の内燃機関の制御装置において、前記空燃比上昇処理部は、前記燃焼室における混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定する着火性判定処理部と、前記着火性判定処理部によって所定値以下と判定されていないことを条件に前記空燃比を段階的に上昇させる上昇処理部とを備える。

上記伸長処理部は、取得される温度が低い場合に放電時間を長くする。放電時間が長い場合、燃焼室内の空燃比が大きい値であっても、着火性の低下を抑制することができる。したがって、放電時間が長くなると、上昇処理部により空燃比が段階的に上昇される。このため、放電時間が長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、内燃機関の燃焼室内の空燃比を上昇させることができる。

７．上記１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、排気通路に排出された排気を吸気通路に流入させる還流通路と、該還流通路の流路断面積を調整する還流バルブと、を備え、前記伸長処理部によって放電時間が長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、前記燃焼室内の混合気に占める前記還流通路を介して前記燃焼室に流入する排気の割合を増加させる還流増加処理部を備える。

上記割合を増加させると、内燃機関の要求トルクを満たしつつも燃料消費量を減少させることができる。ただし、上記割合を増加させる場合、燃焼室内の混合気の着火性の低下を招く。そこで、上記構成では、放電時間が長い時間に設定されて燃焼室内の混合気の着火性の低下を抑制できる場合に、上記割合を増加させることで、燃料消費量を好適に減少させることができる。

８．上記７記載の内燃機関の制御装置において、前記還流増加処理部は、前記内燃機関の燃焼室における混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定する着火性判定処理部と、前記着火性判定処理部によって所定値以下であると判定されていないことを条件に前記割合を段階的に増加させる増加処理部とを備える。

上記伸長処理部は、取得される温度が低い場合に放電時間を長くする。放電時間が長い場合、還流通路および吸気通路を介して燃焼室に流入する排気の燃焼室内の混合気に占める割合が大きい値であっても、着火性の低下を抑制することができる。したがって、放電時間が長くなると、増加処理部により上記割合が段階的に増加される。このため、放電時間が長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、上記割合を増加させることができる。

９．上記１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火装置は、前記イグニッションコイルの１次側コイル、および第１電源を備える第１ループ回路を開閉する点火用スイッチング素子と、第２電源、および前記１次側コイルを備える第２ループ回路を開閉する制御用スイッチング素子と、前記点火用スイッチング素子を閉状態から開状態に切り替えることにより前記イグニッションコイルの２次側コイルに生じる起電力によって前記点火プラグが放電した後、前記制御用スイッチング素子を開閉操作することにより、前記点火プラグの放電電流を制御する放電制御部と、を備え、前記第１ループ回路が閉ループとなるときにおいて前記第１電源が前記１次側コイルに印加する電圧の極性と、前記第２ループ回路が閉ループとなるときにおいて前記第２電源が前記１次側コイルに印加する電圧の極性とが互いに逆となっており、前記伸長処理部は、前記放電制御部による前記点火プラグの放電電流の制御の終了時期を設定することにより前記放電時間を設定する。

上記構成では、第１ループ回路が閉ループとなるときに１次側コイルに印加されていた電圧とは逆極性の電圧が、制御用スイッチング素子の閉操作によって、１次側コイルに印加される。そして、制御用スイッチング素子の開閉操作によって、１次側コイルに流れる電流の絶対値を増加させる場合、その増加速度に応じて、点火プラグの放電電流を制御することができる。

そして、上記構成では、放電制御部による放電電流の制御の終了時期の設定によって、放電時間を設定することができる。

第１の実施形態にかかる内燃機関の制御装置を備えるシステム構成図。 同実施形態にかかる点火制御システムの回路構成を示す回路図。 （ａ）〜（ｇ）は、同実施形態にかかる点火制御を例示するタイムチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、同実施形態にかかる点火制御を例示する回路図。 同実施形態にかかる制御装置の処理の一部を示すブロック図。 同実施形態にかかる制御信号生成処理部の処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる目標補正量算出処理部の処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる制御信号生成処理部の処理の手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる制御装置の処理の一部を示すブロック図。 同実施形態にかかる制御信号生成処理部の処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるＥＧＲ補正量算出処理部の処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、内燃機関の制御装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示す内燃機関１０は、火花点火式の多気筒内燃機関である。内燃機関１０の吸気通路１２には、その流路断面積を可変とするための電子制御式のスロットルバルブ１４が設けられている。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１４の下流には、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２内の空気やポート噴射弁１６から噴射された燃料は、吸気バルブ１８の開弁動作に伴って、シリンダ２０およびピストン２２によって区画される燃焼室２４に充填される。燃焼室２４には、筒内噴射弁２６の噴射口が対向しており、筒内噴射弁２６によって燃料が燃焼室２４に直接噴射供給可能となっている。燃焼室２４には、点火装置３０の点火プラグ２８が突出している。そして、点火プラグ２８による火花点火によって、空気と燃料との混合気が着火され、混合気が燃焼に供される。混合気の燃焼エネルギの一部は、ピストン２２を介してクランク軸３２の回転エネルギに変換される。クランク軸３２には、車両の駆動輪が機械的に連結可能とされている。なお、本実施形態では、車両として、駆動輪に動力を付与するものが内燃機関１０のみとなるものを想定している。

燃焼に供された混合気は、排気バルブ３３の開弁動作に伴って、排気として、排気通路３４に排出される。
排気通路３４は、還流通路３５を介して吸気通路１２に接続されている。そして、還流通路３５には、その流路断面積を調整する還流バルブ３６が設けられている。

ＥＣＵ４０は、内燃機関１０を制御対象とする制御装置である。ＥＣＵ４０は、クランク軸３２の回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ４２や、排気の成分に基づき燃焼室２４内の空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ４４、燃焼室２４内の圧力（筒内圧ＣＰ）を検出する筒内圧センサ３８等の各種センサ類の出力値を取り込む。そして、取り込んだ出力値に基づき、スロットルバルブ１４やポート噴射弁１６、筒内噴射弁２６、点火装置３０等の各種アクチュエータを操作することにより、内燃機関１０の制御量（排気特性、トルク等）を制御する。

図２に、点火装置３０の回路構成を示す。
図２に示すように、点火装置３０は、１次側コイル５２および２次側コイル５４が磁気結合したイグニッションコイル５０を備えている。なお、図２において、１次側コイル５２および２次側コイル５４のそれぞれの一対の端子のうちの一方に付与された黒丸印は、１次側コイル５２および２次側コイル５４の両端が開放された状態で、それらを鎖交する磁束を変化させたときに、１次側コイル５２および２次側コイル５４のそれぞれに生じる起電力の極性が等しくなる端子を示している。

２次側コイル５４の一方の端子には、点火プラグ２８が接続されており、他方の端子は、ダイオード５６、シャント抵抗５８を介して接地されている。ダイオード５６は、点火プラグ２８から２次側コイル５４を介して接地へと進む側の電流の流れを許容し、逆側の電流の流れを規制する整流素子である。シャント抵抗５８は、その電圧降下Ｖｉ２によって２次側コイル５４を流れる電流を検出するための抵抗体である。換言すれば、点火プラグ２８の放電電流を検出するための抵抗体である。

イグニッションコイル５０の１次側コイル５２の一方の端子には、点火装置３０の端子ＴＲＭ１を介して外部のバッテリ３９の正極電極が接続されている。また、１次側コイル５２の他方の端子は、点火用スイッチング素子６０、シャント抵抗６１を介して接地されている。なお、本実施形態では、点火用スイッチング素子６０を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）としている。また、点火用スイッチング素子６０には、ダイオード６２が逆並列接続されている。

端子ＴＲＭ１から取り込まれた電力は、昇圧回路７０にも取り込まれる。本実施形態では、昇圧回路７０を昇圧チョッパ回路にて構成する。すなわち、端子ＴＲＭ１側に一端が接続されたインダクタ７２を備え、インダクタ７２の他端は、昇圧用スイッチング素子７４を介して接地されている。なお、本実施形態では、昇圧用スイッチング素子７４を、ＩＧＢＴとしている。インダクタ７２および昇圧用スイッチング素子７４の間には、ダイオード７６のアノード側が接続され、ダイオード７６のカソード側は、コンデンサ７８を介して接地されている。コンデンサ７８の充電電圧Ｖｃは、昇圧回路７０の出力電圧となる。

ダイオード７６およびコンデンサ７８間は、制御用スイッチング素子８０およびダイオード８２を介して１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０間に接続されている。換言すれば、昇圧回路７０の出力端子は、制御用スイッチング素子８０およびダイオード８２を介して１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０間に接続されている。本実施形態では、制御用スイッチング素子８０をＭＯＳ電界効果トランジスタとしている。上記ダイオード８２は、制御用スイッチング素子８０の寄生ダイオードを介して、１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０側から昇圧回路７０側に電流が逆流することを阻止するための整流素子である。

昇圧制御部８４は、端子ＴＲＭ２に入力される点火信号Ｓｉに基づき昇圧用スイッチング素子７４を開閉操作することで昇圧回路７０の出力電圧を制御する駆動回路である。なお、昇圧制御部８４は、昇圧回路７０の出力電圧（コンデンサ７８の充電電圧Ｖｃ）をモニタし、出力電圧が所定値以上となる場合、昇圧用スイッチング素子７４の開閉操作を停止する。

放電制御部８６は、端子ＴＲＭ２に入力される点火信号Ｓｉと、端子ＴＲＭ３に入力される放電波形制御信号Ｓｃとに基づき、制御用スイッチング素子８０を開閉操作することで、点火プラグ２８の放電電流を制御する駆動回路である。

点火装置３０の端子ＴＲＭ２は、点火用通信線Ｌｉを介してＥＣＵ４０に接続されており、端子ＴＲＭ３は、波形制御用通信線Ｌｃを介してＥＣＵ４０に接続されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の空燃比を第１の目標値（ここでは、理論空燃比）に制御する第１モードにおいては、点火用通信線Ｌｉを介して点火信号Ｓｉを出力し、波形制御用通信線Ｌｃには放電波形制御信号Ｓｃを出力しない。また、第１の目標値よりもリーンな所定の空燃比に制御する第２モードにおいては、点火用通信線Ｌｉを介して点火信号Ｓｉを出力し、波形制御用通信線Ｌｃを介して放電波形制御信号Ｓｃを出力する。ここで、点火信号Ｓｉおよび放電波形制御信号Ｓｃを、本実施形態では、いずれも論理Ｈのパルス信号としている。

次に、図３および図４を用いて、本実施形態にかかる点火制御のうち、特に第２モードにおける制御を例示する。
図３（ａ）は、点火信号Ｓｉの推移を示し、図３（ｂ）は、放電波形制御信号Ｓｃの推移を示し、図３（ｃ）は、点火用スイッチング素子６０の開閉操作の状態推移を示し、図３（ｄ）は、昇圧用スイッチング素子７４の開閉操作の状態推移を示す。また、図３（ｅ）は、制御用スイッチング素子８０の開閉操作の状態推移を示し、図３（ｆ）は、１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１の推移を示し、図３（ｇ）は、２次側コイル５４に流れる電流Ｉ２の推移を示す。なお、電流Ｉ１，Ｉ２の符号は、図２に示した矢印側を正と定義する。

時刻ｔ１に点火装置３０に点火信号Ｓｉが入力されると、点火装置３０は、点火用スイッチング素子６０をオン（閉）操作する。これにより、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１が漸増する。図４（ａ）に、このときの１次側コイル５２を流れる電流の経路を示す。図４（ａ）に示すように、点火用スイッチング素子６０が閉操作されると、バッテリ３９、１次側コイル５２、および点火用スイッチング素子６０を備えるループ回路である第１ループ回路が閉ループ回路となり、これに電流が流れる。なお、１次側コイル５２に流れる電流が漸増することで２次側コイル５４の鎖交磁束が漸増することから、２次側コイル５４には、鎖交磁束の増加を打ち消す起電力が生じる。しかし、この起電力は、ダイオード５６のアノード側を負とするものであるため、２次側コイル５４には電流が流れない。

また、図３に示すように、点火装置３０に点火信号Ｓｉが入力されると、昇圧制御部８４が昇圧用スイッチング素子７４を開閉操作する。その後、点火信号Ｓｉが点火装置３０に入力された時刻ｔ１に対する遅延時間Ｔｄｌｙ経過時の時刻ｔ２において放電波形制御信号Ｓｃが点火装置３０に入力される。

その後、時刻ｔ３において、点火信号Ｓｉの入力が停止されると、換言すれば点火用通信線Ｌｉの電圧が論理Ｈの電圧から論理Ｌの電圧に変更されると、点火装置３０は、点火用スイッチング素子６０を開操作する。これにより、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１がゼロとなり、２次側コイル５４に生じる逆起電力によって２次側コイル５４に電流が流れる。これにより、点火プラグ２８が放電を開始する。

図４（ｂ）に、このときの電流の経路を示す。図示されるように、１次側コイル５２の電流が遮断されることで、２次側コイル５４の鎖交磁束が減少しようとすると、２次側コイル５４には、鎖交磁束の減少を打ち消す方向の逆起電力が生じ、これにより、点火プラグ２８、２次側コイル５４、ダイオード５６、およびシャント抵抗５８に電流Ｉ２が流れる。２次側コイル５４に電流Ｉ２が流れると、点火プラグ２８に電圧降下Ｖｄが生じ、シャント抵抗５８には、その抵抗値ｒに応じた「ｒ・Ｉ２」の電圧降下が生じる。これにより、ダイオード５６の順方向電圧降下等を無視すると、２次側コイル５４には、点火プラグ２８における電圧降下Ｖｄおよびシャント抵抗５８における電圧降下の和「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧が印加される。この電圧は、２次側コイル５４の鎖交磁束を漸減させるものである。図３（ｇ）の時刻ｔ３〜ｔ４において２次側コイル５４を流れる電流Ｉ２が漸減するのは、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧が印加されることに起因した現象である。

図３に示すように、時刻ｔ４以降、放電制御部８６が制御用スイッチング素子８０を開閉操作する。
図４（ｃ）には、制御用スイッチング素子８０が閉状態とされる時刻ｔ４〜ｔ５の期間の電流経路を示す。ここでは、昇圧回路７０、制御用スイッチング素子８０、ダイオード８２、１次側コイル５２、およびバッテリ３９を備えるループ回路である第２ループ回路が閉ループとなり、これに電流が流れる。

図４（ｄ）には、制御用スイッチング素子８０が開状態とされる時刻ｔ５〜ｔ６の期間の電流経路を示す。ここでは、１次側コイル５２を流れる電流の絶対値の減少に起因した磁束の変化を打ち消す逆起電力が１次側コイル５２に生じることによって、ダイオード６２、１次側コイル５２、バッテリ３９を備えるループ回路である第３ループ回路が閉ループとなり、これに電流が流れる。

ここで、図３（ｅ）に示す制御用スイッチング素子８０の開閉操作の１周期Ｔに対する閉操作期間Ｔｏｎの時比率Ｄを操作すると、１次側コイル５２に流れる電流を制御することができる。放電制御部８６は、時比率Ｄによって、１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１の絶対値を漸増させる制御を実行する。この期間の電流Ｉ１は、点火用スイッチング素子６０が閉状態とされていたときに１次側コイル５２に流れていた電流Ｉ１とは符号が逆である。このため、点火用スイッチング素子６０が閉状態とされていたときに１次側コイル５２に流れていた電流Ｉ１によって生じる磁束を正とすると、制御用スイッチング素子８０の開閉によって生じる電流Ｉ１は、磁束を減少させるものとなる。ここで、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１による２次側コイル５４の鎖交磁束の漸減速度が、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの漸減速度に一致する場合、２次側コイル５４に流れる電流は減少しない。この場合、点火プラグ２８およびシャント抵抗５８による電力損失は、昇圧回路７０およびバッテリ３９によって構成される電源の出力する電力によって補填される。

これに対し、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１による２次側コイル５４の鎖交磁束の漸減速度が、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの漸減速度よりも小さい場合には、２次側コイル５４に流れる電流Ｉ２が漸減する。電流Ｉ２の漸減によって、鎖交磁束は、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの漸減速度で漸減する。ただし、２次側コイル５４に流れる電流Ｉ２の漸減速度は、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１の絶対値が漸増しない場合と比較すると小さくなる。

また、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの２次側コイル５４の鎖交磁束の漸減速度よりも、実際の鎖交磁束の漸減速度が大きくなるように１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１の絶対値を漸増させる場合には、鎖交磁束の減少を抑制する逆起電力によって、２次側コイル５４の電圧が大きくなる。そして、２次側コイル５４を流れる電流Ｉ２は、「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」が２次側コイル５４の電圧に等しくなるように、増大する。

以上より、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１の絶対値の漸増速度を制御することで、２次側コイル５４を流れる電流Ｉ２を制御することができる。換言すれば、点火プラグ２８の放電電流を増加および減少のいずれにも制御することができる。

放電制御部８６では、シャント抵抗５８の電圧降下Ｖｉ２から定まる放電電流値を放電電流指令値Ｉ２＊にフィードバック制御するために制御用スイッチング素子８０の上記時比率Ｄを操作する。

なお、図２に示した点火用通信線Ｌｉや、イグニッションコイル５０、点火プラグ２８、シャント抵抗５８、点火用スイッチング素子６０、シャント抵抗６１、ダイオード６２、制御用スイッチング素子８０、ダイオード８２は、気筒毎に設けられるものであるが、図２には、代表して１つのみを示している。ちなみに、本実施形態では、波形制御用通信線Ｌｃ、昇圧回路７０、昇圧制御部８４、放電制御部８６については、複数の気筒に対して単一の部材が割り当てられている。そして、放電制御部８６は、点火装置３０に入力されている点火信号Ｓｉがいずれの気筒に対応するものであるかに応じて、対応する制御用スイッチング素子８０を選択して操作する。また、昇圧制御部８４は、点火装置３０にいずれかの気筒の点火信号Ｓｉが入力されることで昇圧制御を行う。

放電制御部８６は、点火信号Ｓｉが入力されていないことを条件に、点火信号Ｓｉの立ち下がりエッジに対して規定時間経過したときから放電波形制御信号Ｓｃの立ち下りエッジまでの期間において、放電電流を放電電流指令値Ｉ２＊に制御する。そして、放電制御部８６は、放電電流指令値Ｉ２＊を、図３に示すように、点火装置３０に点火信号Ｓｉが入力されるタイミングに対する放電波形制御信号Ｓｃの入力されるタイミングの遅延時間Ｔｄｌｙに応じて可変設定する。これにより、ＥＣＵ４０では、遅延時間Ｔｄｌｙを操作することで、放電電流指令値Ｉ２＊を可変設定することができる。

ところで、燃焼室２４内の混合気の空燃比をリーンとすればするほど、内燃機関１０に要求されるトルクを満たしつつも燃料消費量を低減することができる。一方、混合気の空燃比がリーンとなると、混合気の着火性が低下する。ただし、この着火性の低下は、放電制御部８６によって放電電流を放電電流指令値Ｉ２＊に制御する時間（放電時間）を長くすることにより補償することができる。

ここで、放電時間を長くすると、イグニッションコイル５０等の発熱量が増加する。このため、放電時間の設定には、発熱等による上限が存在する。ここで、許容される発熱量は、イグニッションコイル５０の現在の温度に依存する。このため、本実施形態では、イグニッションコイル５０の温度が低いほど放電時間を長くすることにより、放電時間を許容される最長の時間に設定し、これにより、放電時間を極力長く設定しつつ、空燃比を極力リーンとすることにより、燃料消費率を低減する。換言すれば、燃料の利用効率を向上させる。

こうした処理を実行するために、ＥＣＵ４０は、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１としてのシャント抵抗６１の電圧降下Ｖｉ１を、端子ＴＲＭ４を介して取得する。そして、これに基づき、放電波形制御信号Ｓｃを生成する。なお、図２においては、端子ＴＲＭ４を１個のみ記載しているが、実際には、気筒数だけの数だけ存在し、ＥＣＵ４０は、各気筒に関する電圧降下Ｖｉ１を取得する。

図５は、ＥＣＵ４０が実行する処理のうち、特に、放電波形制御信号Ｓｃの生成処理と空燃比制御に関する処理とを示す。
制御信号生成処理部Ｍ１０は、電圧降下Ｖｉ１、バッテリ３９の端子電圧Ｖｂ、回転速度ＮＥ、および空燃比の目標値Ａ／Ｆ＊に基づき、放電波形制御信号Ｓｃを生成する。図６に、制御信号生成処理部Ｍ１０の処理手順を示す。この処理は、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、この処理は、各気筒毎に独立して実行され、該当する気筒の点火時期となる都度、全気筒に共通の波形制御用通信線Ｌｃに出力する放電波形制御信号Ｓｃを生成するものであるが、それら各気筒の処理は共通である。

この一連の処理において、制御信号生成処理部Ｍ１０は、まず、空燃比の目標値Ａ／Ｆ＊が所定値Ａｆｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この処理は、放電制御部８６による放電電流の制御を実行しない場合の燃焼室２４内の混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定するためのものである。すなわち、点火用スイッチング素子６０を所定期間閉状態とした後これを開状態とすることによって、点火プラグ２８が放電を開始した後、放電電流が自然にゼロとなるまで放電させた場合の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定する。ここで、着火性を、本実施形態では、点火プラグ２８による放電時期（点火時期）から燃焼室２４内の混合気が着火するまでに要する時間である着火遅れが小さいほど高いとする。なお、本実施形態では、上記着火性が所定の着火性以下となる場合には、混合気が、点火時期を進角することによっては着火時期を所望の時期に制御することが困難な性質を有することを想定している。すなわち、点火時期を進角すると、点火時期における混合気の温度が低下するために着火遅れが拡大し、着火遅れを補償するうえで点火時期を操作量として用いることが困難となる場合を想定している。

そして、制御信号生成処理部Ｍ１０は、所定値Ａｆｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、放電制御部８６による放電電流の制御を実行する第２モードであるとして、回転速度ＮＥを取得する（Ｓ１２）。そして、制御信号生成処理部Ｍ１０は、回転速度ＮＥに基づき、放電電流指令値Ｉ２＊を設定する（Ｓ１４）。制御信号生成処理部Ｍ１０は、回転速度ＮＥが高いほど、放電電流指令値Ｉ２＊を大きい値に設定する。これは、回転速度ＮＥが速いほど、燃焼室２４内の気流が大きくなることから、点火プラグ２８の両電極間の放電電流が引き伸ばされて吹ききれが生じやすくなるための設定である。

続いて制御信号生成処理部Ｍ１０は、点火用スイッチング素子６０が閉状態となっているときにおける電圧降下Ｖｉ１の複数のサンプリング値を取得する（Ｓ１６）。ここで、複数のサンプリング値は、時間的に前後した電圧降下Ｖｉ１の時系列データを構成する。そして、制御信号生成処理部Ｍ１０は、取得した複数の電圧降下Ｖｉ１の差分演算に基づき、イグニッションコイル５０を流れる電流の傾きΔＩ１を算出する（Ｓ１８）。

そして、制御信号生成処理部Ｍ１０は、傾きΔＩ１と、バッテリ３９の端子電圧Ｖｂとに基づき、イグニッションコイル５０の温度（コイル温度ＴＣＯ）を算出（推定）する（Ｓ２０）。ここでは、制御信号生成処理部Ｍ１０は、傾きΔＩ１およびバッテリ３９の端子電圧Ｖｂと、コイル温度ＴＣＯとの関係を定めたマップを用いて、コイル温度ＴＣＯを算出する。ここで、バッテリ３９の端子電圧Ｖｂが一定の場合、傾きΔＩ１が大きいほど、コイル温度ＴＣＯは低い値に算出される。これは、コイル温度ＴＣＯが低いほどイグニッションコイル５０の抵抗値が小さいために、イグニッションコイル５０に印加される電圧が同一であっても、イグニッションコイル５０に流れる電流（１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１）の立ち上がり速度が大きくなるためである。また、傾きΔＩ１が同一であるなら、バッテリ３９の端子電圧Ｖｂが高いほど、コイル温度ＴＣＯを高い値に設定する。これは、図４（ａ）に示した処理によって、１次側コイル５２にバッテリ３９の端子電圧Ｖｂを印加した際、端子電圧Ｖｂが高いほど傾きＩ１は大きくなるため、傾きΔＩ１が同一である場合、端子電圧Ｖｂが高いほどコイル温度ＴＣＯが高いためである。

次に、制御信号生成処理部Ｍ１０は、放電制御部８６による放電電流の放電電流指令値Ｉ２＊への制御期間を定める放電時間ＴＤを設定する（Ｓ２２）。ここでは、制御信号生成処理部Ｍ１０は、コイル温度ＴＣＯおよび放電電流指令値Ｉ２＊と、放電時間ＴＤとの関係を定めたマップを用いて、放電時間ＴＤを設定する。具体的には、制御信号生成処理部Ｍ１０は、コイル温度ＴＣＯが低い場合に高い場合よりも、放電時間ＴＤを長い値に設定する。具体的には、コイル温度ＴＣＯが低下するに伴って放電時間ＴＤを連続的に増加させる。ここで、マップとは、入力変数（ここでは、コイル温度ＴＣＯおよび放電電流指令値Ｉ２＊）の離散的な値に対して出力変数（ここでは、放電時間ＴＤ）の値を定めたデータである。このため、制御信号生成処理部Ｍ１０は、補間演算を用いて、コイル温度ＴＣＯが低下するに伴って放電時間ＴＤを連続的に増加させる。

制御信号生成処理部Ｍ１０は、放電電流指令値Ｉ２＊が大きいほど、放電時間ＴＤを短い値に設定する。これは、放電エネルギを許容される最大値とすることに起因した設定である。すなわち、放電時間ＴＤが同一であっても、放電電流指令値Ｉ２＊が大きいほど、放電エネルギ量が増加する。このため、放電電流指令値Ｉ２＊が大きいほど、放電時間ＴＤの許容される最長の長さが短くなる。

制御信号生成処理部Ｍ１０は、ステップＳ２２の処理が完了する場合、放電電流指令値Ｉ２＊および放電時間ＴＤに基づき、放電波形制御信号Ｓｃを生成する（Ｓ２４）。なお、制御信号生成処理部Ｍ１０は、ステップＳ２４の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判定する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図５に戻り、目標空燃比設定処理部Ｍ１２は、目標値Ａ／Ｆ＊を第１の目標値（理論空燃比）とする第１モードと、理論空燃比よりもリーンな所定の空燃比とする第２モードとの切り替えを実行する。なお、図６のステップＳ１０の処理における所定値Ａｆｔｈは、目標空燃比設定処理部Ｍ１２が設定する第２モードの空燃比（第２モードのベース値）に設定されている。ちなみに、本実施形態では、第２モードのベース値は、イグニッションコイル５０の温度が想定最高値である場合に図６のステップＳ２２の処理において設定される放電時間ＴＤによっても、着火性を確保できる値に設定されている。

目標補正量算出処理部Ｍ１４は、第２モードにおいて、筒内圧センサ３８によって検出される筒内圧ＣＰに基づき、目標値Ａ／Ｆ＊を補正する補正量ΔＡＦを算出して出力する。補正処理部Ｍ１６は、目標空燃比設定処理部Ｍ１２によって設定された目標値Ａ／Ｆ＊に、補正量ΔＡＦを加算することによって、目標値Ａ／Ｆ＊を補正する。

偏差算出処理部Ｍ１８は、補正処理部Ｍ１６から出力された目標値Ａ／Ｆ＊から、空燃比センサ４４によって検出された空燃比Ａ／Ｆを減算した値を出力する。空燃比フィードバック処理部Ｍ２０は、偏差算出処理部Ｍ１８の出力した値に基づき、空燃比Ａ／Ｆを目標値Ａ／Ｆ＊にフィードバック制御するためにポート噴射弁１６や筒内噴射弁２６から噴射される燃料量を操作する。

図７に、目標補正量算出処理部Ｍ１４の処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
この一連の処理において、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、まず、空燃比の目標値Ａ／Ｆ＊が所定値Ａｆｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３０）。この処理は、第２モードであるか否かを判定するものである。そして、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、所定値Ａｆｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、筒内圧センサ３８によって検出された筒内圧ＣＰの時系列データを取得する（Ｓ３２）。次に、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、筒内圧ＣＰの時系列データに基づき、着火遅れを算出する（Ｓ３４）。この処理は、たとえば、筒内圧ＣＰの時系列データに基づき、燃焼室２４の容積の変化に起因した圧力変化を除く燃焼室２４内の圧力の変化を算出することによって、着火時期を検出することで実現することができる。なお、こうして算出される着火遅れは、各気筒に設けられた筒内圧センサ３８のそれぞれにおける着火遅れである。これは、たとえば図７に示す処理を、各気筒の点火周期で実行することで実現できる。

そして、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、着火遅れが所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ３６）。この処理は、燃焼室２４内の混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定するためのものである。そして、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、着火遅れが所定値以上であると判定する場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、補正量ΔＡＦから所定量ΔΔを減算する（Ｓ３８）。これは、目標値Ａ／Ｆ＊を減少補正することにより、混合気の着火性を向上させるための処理である。

一方、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、着火遅れが所定値未満であると判定する場合（Ｓ３６：ＮＯ）、補正量ΔＡＦに所定量ΔΔを加算する（Ｓ４０）。この処理は、目標値Ａ／Ｆ＊を増加補正することにより、燃料消費量を低減するための処理である。

目標補正量算出処理部Ｍ１４は、ステップＳ３８，Ｓ４０の処理が完了する場合、補正量ΔＡＦが下限値ΔＡＬよりも小さいか否かを判定する（Ｓ４２）。ここで、本実施形態では、下限値ΔＡＬを「０」としている。これは、第２モードのベース値が、放電時間ＴＤを最小とした場合であっても着火性を維持できる値に設定されていることに対応している。

そして、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、下限値ΔＡＬよりも小さいと判定する場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、補正量ΔＡＦを下限値ΔＡＬとする（Ｓ４４）。
なお、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、ステップＳ４４の処理が完了する場合や、ステップＳ３０，Ｓ４２において否定判定する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
目標空燃比設定処理部Ｍ１２によって空燃比の目標値Ａ／Ｆ＊が理論空燃比よりもリーンな値とされる第２モードが選択される場合、制御信号生成処理部Ｍ１０によって、放電波形制御信号Ｓｃが生成され出力される。この際、点火信号Ｓｉによって点火用スイッチング素子６０が閉操作されているときに１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１が、シャント抵抗６１の電圧降下Ｖｉ１として、ＥＣＵ４０に取り込まれる。ＥＣＵ４０では、電圧降下Ｖｉ１に基づき、コイル温度ＴＣＯを検出し、これに応じて、放電制御部８６による放電電流の制御時間に応じた放電時間ＴＤを、許容される最大値に設定する。

一方、目標補正量算出処理部Ｍ１４は、燃焼室２４内の混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定し、着火性が所定の着火性を上回っている場合には、目標値Ａ／Ｆ＊を所定量ΔΔずつ段階的に増加補正する。ここで、本実施形態では、コイル温度ＴＣＯが高く放電時間ＴＤの設定が最も短くなる場合であっても、目標補正量算出処理部Ｍ１４による補正量がゼロであるとき、着火性が所定の着火性以下となることがないように適合されている。このため、コイル温度ＴＣＯが最も高くなる状態ではない場合には、放電時間ＴＤが伸長されることから、目標補正量算出処理部Ｍ１４によって、目標値Ａ／Ｆ＊の増加補正量が算出され、ひいては目標値Ａ／Ｆ＊がよりリーンな値とされることとなる。これにより、混合気の空燃比が極力リーンな値に制御されることとなる。これは、内燃機関１０の軸トルクを要求値としつつも、燃料消費量（エネルギ消費量）を極力低減することにつながる。なお、ステップＳ２２の処理によって放電時間ＴＤが伸長される場合、目標補正量算出処理部Ｍ１４によって目標値Ａ／Ｆ＊の増加補正量を算出することによって、目標値Ａ／Ｆ＊をよりリーンな値とする処理は、空燃比上昇処理部による処理に対応する。

ちなみに、放電時間ＴＤを伸長させることは、エネルギ消費量の増大を招くものの、この増大量は、空燃比をリーンとすることによるエネルギ消費量の低減量よりも小さくなることが発明者によって確認されている。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）コイル温度ＴＣＯが低い場合に高い場合よりも、放電時間ＴＤを長くした。これにより、点火装置３０の信頼性の低下を抑制しつつも放電時間ＴＤを極力伸長させることができる。

（２）電圧降下Ｖｉ１から把握される電流Ｉ１の傾きΔＩ１と、バッテリ３９の端子電圧Ｖｂとに基づき、コイル温度ＴＣＯを推定した。これにより、端子電圧Ｖｂを用いない場合と比較してコイル温度ＴＣＯをより高精度に推定することができ、ひいては放電時間ＴＤをより長く設定することが可能となる。

（３）放電時間ＴＤが長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、燃焼室２４内の空燃比を上昇させた。これにより、燃料消費量を好適に減少させることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、気筒毎に推定されるコイル温度ＴＣＯに基づき、放電時間ＴＤを気筒毎に算出した。これに対し、本実施形態では、各気筒のコイル温度ＴＣＯのうち最大値に基づき、全ての気筒の放電時間ＴＤを設定する。

図８に、本実施形態にかかる制御信号生成処理部Ｍ１０の処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８において、図６に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一のステップ番号を付している。ただし、図８に示す処理は、全気筒の放電波形制御信号Ｓｃを生成する単一のロジックである。

この一連の処理において、制御信号生成処理部Ｍ１０は、ステップＳ２０の処理においてコイル温度ＴＣＯを推定すると、全気筒のコイル温度ＴＣＯの最高値を算出する（Ｓ２１）。この処理は、たとえば、各気筒のコイル温度ＴＣＯの最新の推定値を取得し、それらの最高値を算出する処理とすればよい。

そして、制御信号生成処理部Ｍ１０は、ステップＳ２１の処理において算出した最高値に基づき、放電時間ＴＤを算出する（Ｓ２２）。
このため、コイル温度ＴＣＯが最高値よりも低い気筒については、放電時間ＴＤが、イグニッションコイル５０に許容される最長の時間よりも短い時間に設定されることとなる。ところで、本実施形態では、空燃比センサ４４によって検出される空燃比Ａ／Ｆを目標値Ａ／Ｆ＊にフィードバック制御している。ここで、空燃比センサ４４によって検出される空燃比Ａ／Ｆは、各気筒における空燃比の平均値である。このように、空燃比の平均値が目標値Ａ／Ｆ＊に制御されると、着火性が所定の着火性以下とされて目標値Ａ／Ｆ＊がリッチ側に補正される場合には、着火性が最も低い気筒の着火性が所定の着火性を上回るように目標値Ａ／Ｆ＊が設定されるようになる。ここで、着火性が最も低くなる気筒は、気筒毎に放電時間ＴＤを設定する場合には放電時間ＴＤが最も短くなる気筒であることから、コイル温度ＴＣＯが最高値となる気筒となる。このため、コイル温度ＴＣＯが最高値よりも低い気筒について、その気筒のコイル温度ＴＣＯに基づき放電時間ＴＤを設定すると、着火性が所定の着火性を上回るうえで必要な時間を超過した放電時間ＴＤが設定されることとなり、消費電力が不必要に増大することが懸念される。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、放電制御部８６による放電電流の制御を、空燃比がリーンとなることにより実行し、また、放電時間ＴＤを長くした際に空燃比を極力リーンとするように制御した。これに対し、本実施形態では、放電制御部８６による放電電流の制御を、ＥＧＲ率が所定比率以上なることにより実行し、また、放電時間ＴＤを長くした際にＥＧＲ率を極力大きくするように制御する。

図９に、ＥＣＵ４０の実行する処理のうち、特に、放電波形制御信号Ｓｃの生成処理、およびＥＧＲ率の制御の処理を示す。なお、図９において、図５に示した処理に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。

図１０に、図９に示す制御信号生成処理部Ｍ１０の処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、図６に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一のステップ番号を付している。

図１０に示すように、制御信号生成処理部Ｍ１０は、ＥＧＲ率が所定比率Ｅｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ１２の処理に移行する一方、所定比率Ｅｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ１０ａ：ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する。なお、ＥＧＲ率が所定比率Ｅｔｈ以上である旨の判定は、放電制御部８６による放電電流の制御を実行しない場合の燃焼室２４内の混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かの判定である。

図９に戻り、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、内燃機関１０の運転状態（回転速度や負荷等）に応じて、ＥＧＲ率を設定し、設定したＥＧＲ率となるように、還流バルブ３６の開口度θｅｇｒを設定する。ちなみに、本実施形態では、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０が設定するＥＧＲ率は、イグニッションコイル５０の温度が想定最高値である場合に図１０のステップＳ２２の処理において設定される放電時間ＴＤによっても、着火性を確保できる値に設定されている。

ＥＧＲ補正量算出処理部Ｍ３２は、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０によって設定されるＥＧＲ率が所定比率Ｅｔｈ以上である場合、筒内圧センサ３８によって検出される筒内圧ＣＰに基づき、開口度θｅｇｒを補正する補正量Δθを算出する。補正処理部Ｍ３４は、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０によって設定された開口度θｅｇｒに、補正量Δθを加算することによって、開口度θｅｇｒを補正する。ＥＣＵ４０は、還流バルブ３６の開口度が開口度θｅｇｒとなるように電子制御を実行する。

図１１に、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０の処理の手順を示す。この処理は、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
この一連の処理において、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、まず、ＥＧＲ率が所定比率Ｅｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ５０）。この処理は、放電制御部８６による放電電流の制御の実行時であるか否かを判定するためのものである。そして、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、所定比率Ｅｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、図７のステップＳ３２〜Ｓ３６の処理と同様のステップＳ５２〜Ｓ５６を実行する。

そして、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、着火遅れが所定値以上であると判定する場合（Ｓ５６：ＹＥＳ）、補正量Δθを、所定量ΔΔだけ減少補正する（Ｓ５８）。この処理は、ＥＧＲ率を減少させる処理である。一方、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、着火遅れが所定値未満であると判定する場合（Ｓ５６：ＮＯ）、補正量Δθを、所定量ΔΔだけ増加補正する（Ｓ６０）。

ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、補正量Δθを更新すると、更新された補正量Δθが下限値ΔθＬ未満であるか否かを判定する（Ｓ６２）。そして、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、下限値ΔθＬ未満であると判定する場合（Ｓ６２；ＹＥＳ）、補正量Δθを下限値ΔθＬとする（Ｓ６４）。ここで、下限値ΔθＬを本実施形態ではゼロとする。これは、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０が設定するＥＧＲ率は、放電時間ＴＤが最も短い値とされる場合であっても着火性が所定の着火性以下とならない値に適合されていることに鑑みたものである。換言すれば、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０が設定する開口度θｅｇｒが、放電時間ＴＤが最も短い値とされる場合であっても着火性が所定の着火性以下とならない値に適合されていることに鑑みたものである。

一方、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、下限値ΔθＬを上回ると判定する場合（Ｓ６２：ＮＯ）、補正量Δθが上限値ΔθＨを上回るか否かを判定する（Ｓ６６）。そして、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、上限値ΔθＨを上回ると判定される場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、補正量Δθを上限値ΔθＨに設定する（Ｓ６８）。ここで、上限値ΔθＨは、たとえば、それ以上開口度θｅｇｒを増加させると、着火自体ができなくなる値に基づき設定すればよい。上限値ΔθＨは、ＥＧＲ率や吸入空気量等に基づき可変設定されることが望ましい。

なお、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、ステップＳ６４、Ｓ６８の処理が完了する場合や、ステップＳ５０，Ｓ６６において否定判定する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０によってＥＧＲ率が所定比率Ｅｔｈ以上に設定される場合、制御信号生成処理部Ｍ１０によって、放電波形制御信号Ｓｃが生成され出力される。この際、点火信号Ｓｉによって点火用スイッチング素子６０が閉操作されているときに１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１が、シャント抵抗６１の電圧降下Ｖｉ１として、ＥＣＵ４０に取り込まれる。ＥＣＵ４０では、電圧降下Ｖｉ１に基づき、コイル温度ＴＣＯを検出し、これに応じて、放電制御部８６による放電電流の制御時間に応じた放電時間ＴＤを、許容される最大値に設定する。

一方、ＥＧＲ補正量算出処理部Ｍ３２は、燃焼室２４内の混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定し、着火性が所定の着火性を上回っている場合には、還流バルブ３６の開口度θｅｇｒを所定量ΔΔずつ段階的に増加補正する。ここで、本実施形態では、コイル温度ＴＣＯが高く放電時間ＴＤの設定が最も短くなる場合であっても、ＥＧＲ補正量算出処理部Ｍ３２による補正量Δθがゼロであるときに、着火性が所定の着火性以下となることはないように適合されている。このため、コイル温度ＴＣＯが最も高くなる状態ではない場合には、放電時間ＴＤが伸長されることから、ＥＧＲ補正量算出処理部Ｍ３２によって、開口度θｅｇｒの増加補正量が算出され、ひいてはＥＧＲ率が増加されることとなる。これは、内燃機関１０の軸トルクを要求値としつつも、燃料消費量（エネルギ消費量）を極力低減することにつながる。なお、ステップＳ２２の処理によって放電時間ＴＤが伸長される場合、ＥＧＲ補正量算出処理部Ｍ３２によって開口度θｅｇｒの増加補正量を算出することによって、ＥＧＲ率を増加する処理は、還流増加処理部による処理に対応する。

ちなみに、放電時間ＴＤを伸長させることは、エネルギ消費量の増大を招くものの、この増大量は、ＥＧＲ率を増加させることによるエネルギ消費量の低減量よりも小さくなることが発明者によって確認されている。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態における事項との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。

・「イグニッションコイルを流れる電流について」
上記実施形態では、傾きΔＩ１を検出するための電流として、シャント抵抗６１の電圧降下Ｖｉ１を用いたが、これに限らない。たとえば、１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０間にカレントトランスを備え、カレントトランスによって検出される電流を用いてもよい。

・「取得処理部（Ｓ２０）について」
たとえば、イグニッションコイル５０に電圧を印加する電源の電圧の変動量を無視しうるなら、イグニッションコイル５０に流れる電流の傾きのみから推定されたイグニッションコイル５０の温度を取得してもよい。これは、たとえばイグニッションコイル５０に通電する都度、昇圧動作がなされる昇圧チョッパ回路の昇圧電圧を電源電圧とする場合などに適用可能である。

なお、上記のようにイグニッションコイル５０に電圧を印加する電源の電圧の変動量を無視しうる場合、イグニッションコイル５０を流れる電流の傾き自体を、イグニッションコイル５０の温度として取得してもよい。この場合、たとえば図６のステップＳ２２の処理において、傾きが大きいほど放電時間ＴＤを長くすればよい。

上記実施形態では、バッテリ３９の端子電圧Ｖｂと傾きΔＩ１とに基づき推定されたコイル温度ＴＣＯを取得したが、これに限らない。たとえば、燃焼室２４に燃料を直接噴射する筒内噴射弁２６の温度を、イグニッションコイル５０の温度として取得してもよい。ここで、筒内噴射弁２６がコイルを備える場合、そのコイルに通電した際の電流の傾きに基づき、筒内噴射弁２６の温度を推定してもよい。

もっとも、コイルを流れる電流の傾きに基づく推定値を取得するものに限らず、たとえばサーミスタ等の温度検出装置を点火装置３０の内部に備え、その検出値を取得するものであってもよい。

上記実施形態では、全気筒のコイル温度ＴＣＯを取得したが、これに限らず、特定の気筒のコイル温度ＴＣＯのみを取得し、これに基づき全気筒の放電波形制御信号Ｓｃを生成してもよい。

・「伸長処理部（Ｓ２２）について」
上記実施形態では、コイル温度ＴＣＯおよび放電電流指令値Ｉ２＊と放電時間ＴＤとの関係を定めた２次元マップを備えて、同２次元マップを用いて放電時間ＴＤを算出したがこれに限らない。たとえば、コイル温度ＴＣＯと放電時間ＴＤとの関係を定めた１次元マップを備えて、同１次元マップに基づき放電時間ＴＤを算出してもよい。

また、マップを備えるものに限らず、たとえば、コイル温度ＴＣＯと放電時間ＴＤとの関係を定めた関係式や、コイル温度ＴＣＯおよび放電電流指令値Ｉ２＊と放電時間ＴＤとの関係を定めた関係式を用いて放電時間ＴＤを算出してもよい。

コイル温度ＴＣＯが低いほど放電時間ＴＤを連続的に長くするものに限らず、たとえば、数段階で段階的に長くするものであってもよい。さらに、コイル温度ＴＣＯが所定の温度以上であるか否かに応じて放電時間ＴＤを互いに異なる一対の値のいずれかに設定するものであってもよい。

・「着火性判定処理部（Ｓ３６，Ｓ５６）について」
上記実施形態では、各気筒の筒内圧センサ３８によって検出される筒内圧ＣＰに基づき、着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、代表する１個の気筒にのみ筒内圧センサを備え、それによって検出される筒内圧ＣＰに基づき、着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定してもよい。

筒内圧センサ３８によって検出される筒内圧ＣＰに基づき、着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定するものとしては、着火遅れが所定値以上となるか否かを判定するものに限らない。たとえば、筒内圧ＣＰに基づき算出される軸トルクの変動量が所定値以上となる場合に着火性が所定の着火性以下であると判定するものであってもよい。

筒内圧センサ３８によって検出される筒内圧ＣＰに基づき、着火遅れが所定値以上となるか否かを判定するものに限らない。たとえば、クランク角センサ４２によって検出される回転速度ＮＥの変動量に基づき、失火の有無を検出し、失火が生じる頻度が所定の頻度以上となる場合に、着火性が所定の着火性以下であると判定するものであってもよい。

・「上昇処理部（Ｓ４０）について」
図７の処理において、着火遅れが所定値以上である場合に補正量ΔＡＦを減少させ、所定値未満の場合に補正量ΔＡＦを増加させる代わりに、補正量ΔＡＦを増加も減少もさせない不感帯を設けてもよい。すなわち、所定値未満である場合に補正量ΔＡＦを増加させ、所定値よりも大きい規定値以上の場合に補正量ΔＡＦを減少させてもよい。

空燃比の目標値Ａ／Ｆ＊を補正するものに限らない。たとえば、空燃比センサ４４によって検出される空燃比Ａ／Ｆをフィードバック制御量として用いることを停止し、目標値Ａ／Ｆ＊とするうえでの開ループ操作量を噴射量ベース値とし、噴射量ベース値を段階的に減少補正することによって、空燃比を上昇補正してもよい。

第２モードにおける目標値Ａ／Ｆ＊のベース値（目標空燃比設定処理部Ｍ１２が設定する値）として、イグニッションコイル５０の温度の想定最高値において設定される放電時間ＴＤによって着火性が確保できる値とすることを前提とするものに限らない。たとえば、イグニッションコイル５０の温度が低い場合に設定される放電時間ＴＤによって着火性が確保できる値とすることを前提とするものであってもよい。この場合であっても、放電時間ＴＤが着火性を高く維持する上で不足する場合に、目標値Ａ／Ｆ＊を減少補正することで、着火性の低下を抑制することができる。そして、その後、放電時間ＴＤが伸長される場合には、図７のステップＳ４０の処理によって、目標値Ａ／Ｆ＊が段階的に上昇されるようになる。

なお、第２モードにおける目標値Ａ／Ｆ＊のベース値として、イグニッションコイル５０の温度の想定最高値において設定される放電時間ＴＤによって着火性が確保できる値とすることを前提とする場合であっても、図７のステップＳ４２の下限値をゼロよりも小さい値に設定してもよい。ただし、この場合、ステップＳ３０の処理における所定値Ａｆｔｈについても変更し、補正量ΔＡＦがゼロより小さくなっても、ステップ３２〜Ｓ４４の処理が継続されるようにする。

・「増加処理部（Ｓ６０）について」
図１１の処理において、着火遅れが所定値以上である場合に補正量Δθを減少させ、所定値未満の場合に補正量Δθを増加させる代わりに、補正量Δθを増加も減少もさせない不感帯を設けてもよい。すなわち、所定値未満である場合に補正量Δθを増加させ、所定値よりも大きい規定値以上の場合に補正量Δθを減少させてもよい。

ＥＧＲ率を段階的に上昇させる処理としては、還流バルブ３６の開口度θｅｇｒを段階的に増加補正するものに限らない。たとえば、ＥＧＲ率またはＥＧＲ量を推定するモデルの逆モデルに基づき、ＥＧＲ率またはＥＧＲ量を規定値だけ増加させる場合の開口度θｅｇｒを算出し、同開口度θｅｇｒとなるように還流バルブ３６を操作するものであってもよい。

・「空燃比上昇処理部（図７）について」
着火性が低下していないことが検出される場合に、空燃比を上昇させるものに限らない。たとえば、放電時間ＴＤを入力とし、放電時間ＴＤが長いほど目標値Ａ／Ｆ＊を大きい値に設定する処理を実行するものであってもよい。これは、着火性を維持しつつ空燃比を極力リーンに開ループ制御する処理となる。

・「目標空燃比設定処理部Ｍ１２について」
第１モードの目標値としては、理論空燃比に限らない。また、第１モード自体を排除してもよい。この場合、点火時期には、放電制御部８６による放電電流の制御を必ず実行すればよい。

目標値を、第１モードと第２モードとの２つの値のいずれかに設定するものに限らない。たとえば、第２モードにおいて、放電時間ＴＤに基づき目標値Ａ／Ｆ＊を可変設定してもよい。この場合、目標空燃比設定処理部Ｍ１２は、着火性を維持しつつ空燃比を極力リーンに制御する開ループ制御器となり、図７に示した処理が、着火性を制御量として空燃比を操作する閉ループ制御器となる。

・「還流増加処理部（図１１）について」
着火性が低下していないことが検出される場合に、ＥＧＲ率を上昇させるものに限らない。たとえば、放電時間ＴＤを入力とし、放電時間ＴＤが長いほどＥＧＲ率を大きい値に設定する処理を実行するものであってもよい。これは、着火性を維持しつつＥＧＲ率を極力大きい値に開ループ制御する処理となる。

・「ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０について」
点火時期には、放電制御部８６による放電電流の制御を必ず実行することとし、ＥＧＲ率を、放電制御部８６による放電電流の制御を実行しない場合の着火性が所定の着火性以下となる値に常時設定してもよい。

内燃機関１０の回転速度や負荷に応じて開口度θｅｇｒを設定するものに限らない。たとえば、放電時間ＴＤに基づき開口度θｅｇｒを可変設定してもよい。この場合、ＥＧＲ率設定処理部Ｍ３０は、着火性を維持しつつＥＧＲ率を極力大きい値に制御する開ループ制御器となり、図１１に示した処理が、着火性を制御量としてＥＧＲ率を操作する閉ループ制御器となる。

・「空燃比、ＥＧＲ率の制御について」
着火性が所定の着火性以下とならないことを条件に、空燃比を上昇させる処理と、ＥＧＲ率を増加させる処理との双方を実行してもよい。

上記実施形態では、全気筒の平均値を制御したがこれに限らない。たとえば気筒毎の空燃比を制御してもよい。この場合、気筒毎のコイル温度ＴＣＯに基づき、その気筒の放電時間ＴＤを設定することが特に有効となる。

・「放電制御部について」
放電電流値の検出値を放電電流指令値Ｉ２＊にフィードバック制御するものに限らず、放電電流指令値Ｉ２＊に開ループ制御するものであってもよい。これは、放電電流指令値Ｉ２＊に応じて制御用スイッチング素子８０の開閉操作の時比率を可変設定することで実現可能である。ただし、この場合、内燃機関１０の負荷を加味して時比率を設定することが望ましい。

・「放電制御回路（７０，８０，８２）について」
第１電源をバッテリ３９とし、第２電源をバッテリ３９および昇圧回路７０とすることは必須ではない。たとえば、点火用スイッチング素子６０の閉操作時とは１次側コイル５２に逆極性の電圧が印加されるようにバッテリ３９と１次側コイル５２とを接続可能な回路を備えてもよい。この場合、第１電源および第２電源がいずれもバッテリ３９となる。

点火プラグ２８の放電電流を制御するために、１次側コイル５２に通電するものに限らない。たとえば、１次側コイル５２とは別に、２次側コイル５４と磁気結合した第３のコイルを通電してもよい。この場合、第３のコイルは、点火用スイッチング素子６０が閉操作されている期間は、両端が絶縁され、点火用スイッチング素子６０が開操作された後に、上記実施形態において１次側コイル５２が通電されたのと同様な通電が行われるようにする。

点火用スイッチング素子６０が閉状態にあるときには点火プラグ２８の放電が生じないものに限らない。たとえば、点火用スイッチング素子６０を閉状態とすることで点火プラグ２８の一方の電極から他方の電極へと放電がなされ、点火用スイッチング素子６０を開操作することで、２次側コイル５４に生じる逆起電力によって上記他方の電極から一方の電極へと放電が生じるものであってもよい。この場合であっても、他方の電極から一方の電極への放電開始後、その放電電流を維持する放電制御回路を備えることは有効である。

・「内燃機関について」
車両の駆動輪に動力を付与するものに限らず、たとえばシリーズハイブリッド車に搭載される内燃機関であってもよい。さらに、車両の外部から電力を取り込むことができるいわゆるプラグインハイブリッド車であってもよい。この場合であっても、放電時間ＴＤを伸長させることによる電気エネルギの消費量の増加効果を、空燃比をリーンとしたり、ＥＧＲ率を増加させたりすることによる燃料消費量の減少効果が上回ると考えられる。

Ｍ１０…制御信号生成処理部、Ｍ１２…目標空燃比設定処理部、Ｍ１４…目標補正量算出処理部、Ｍ１６…補正処理部、Ｍ１８…偏差算出処理部、Ｍ２０…空燃比フィードバック処理部、Ｍ３０…ＥＧＲ率設定処理部、Ｍ３２…ＥＧＲ補正量算出処理部、Ｍ３４…補正処理部、１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１６…ポート噴射弁、１８…吸気バルブ、２０…シリンダ、２２…ピストン、２４…燃焼室、２６…筒内噴射弁、２８…点火プラグ、３０…点火装置、３２…クランク軸、３３…排気バルブ、３４…排気通路、３５…還流通路、３６…還流バルブ、３８…筒内圧センサ、３９…バッテリ、４０…ＥＣＵ、４２…クランク角センサ、４４…空燃比センサ、５０…イグニッションコイル、５２…１次側コイル、５４…２次側コイル、５６…ダイオード、５８…シャント抵抗、６０…点火用スイッチング素子、６１…シャント抵抗、６２…ダイオード、７０…昇圧回路、７２…インダクタ、７４…昇圧用スイッチング素子、７６…ダイオード、７８…コンデンサ、８０…制御用スイッチング素子、８２…ダイオード、８４…昇圧制御部、８６…放電制御部。

Claims (9)

1. 内燃機関の燃焼室に設けられた点火プラグ、および該点火プラグに接続されるイグニッションコイルを備えた点火装置を操作して前記内燃機関の制御量を制御する内燃機関の制御装置において、
   前記点火装置の温度を取得する取得処理部と、
   前記取得処理部によって取得された温度が低い場合に高い場合よりも、前記点火プラグの放電時間を長くする伸長処理部とを備える内燃機関の制御装置。
2. 前記取得処理部は、前記温度として、前記イグニッションコイルを流れる電流の傾きを取得するものであり、
   前記伸長処理部は、前記取得処理部によって取得された温度が低い場合に高い場合よりも前記点火プラグの放電時間を長くする処理として、前記傾きが大きい場合に小さい場合よりも前記点火プラグの放電時間を長くする処理を実行する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記取得処理部は、前記イグニッションコイルを流れる電流の傾きに加えて、前記イグニッションコイルに印加する電圧を取得するものであり、
   前記伸長処理部は、前記印加する電圧が同一であるなら、前記傾きが大きい場合に小さい場合よりも前記点火プラグの放電時間を長くし、前記傾きが同一であるなら、前記印加する電圧が高いほど前記点火プラグの放電時間を短くする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、多気筒内燃機関であり、
   前記取得処理部は、前記温度として、各気筒の点火プラグに対応するイグニッションコイルを流れる電流の傾きを取得するものであり、
   前記伸長処理部は、前記取得処理部によって取得された各気筒の傾きのうち最小のものに応じて前記放電時間を設定する請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記伸長処理部によって放電時間が長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、前記燃焼室内の混合気の空燃比を上昇させる空燃比上昇処理部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記空燃比上昇処理部は、前記燃焼室における混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定する着火性判定処理部と、前記着火性判定処理部によって所定値以下と判定されていないことを条件に前記空燃比を段階的に上昇させる上昇処理部とを備える請求項５記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関は、排気通路に排出された排気を吸気通路に流入させる還流通路と、該還流通路の流路断面積を調整する還流バルブと、を備え、
   前記伸長処理部によって放電時間が長い時間に設定される場合に短い時間に設定される場合と比較して、前記燃焼室内の混合気に占める前記還流通路を介して前記燃焼室に流入する排気の割合を増加させる還流増加処理部を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記還流増加処理部は、前記内燃機関の燃焼室における混合気の着火性が所定の着火性以下であるか否かを判定する着火性判定処理部と、前記着火性判定処理部によって所定値以下であると判定されていないことを条件に前記割合を段階的に増加させる増加処理部とを備える請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記点火装置は、
   前記イグニッションコイルの１次側コイル、および第１電源を備える第１ループ回路を開閉する点火用スイッチング素子と、
   第２電源、および前記１次側コイルを備える第２ループ回路を開閉する制御用スイッチング素子と、
   前記点火用スイッチング素子を閉状態から開状態に切り替えることにより前記イグニッションコイルの２次側コイルに生じる起電力によって前記点火プラグが放電した後、前記制御用スイッチング素子を開閉操作することにより、前記点火プラグの放電電流を制御する放電制御部と、を備え、
   前記第１ループ回路が閉ループとなるときにおいて前記第１電源が前記１次側コイルに印加する電圧の極性と、前記第２ループ回路が閉ループとなるときにおいて前記第２電源が前記１次側コイルに印加する電圧の極性とが互いに逆となっており、
   前記伸長処理部は、前記放電制御部による前記点火プラグの放電電流の制御の終了時期を設定することにより前記放電時間を設定する請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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