JP2018080644A - 内燃機関制御装置および内燃機関制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】高周波生成装置に異常が発生したとしても失火を抑制する。
【解決手段】実施形態の一態様に係る内燃機関制御装置は、高周波制御部と、回転数決定部とを備える。高周波制御部は、内燃機関に設けられた点火プラグの火花放電に応じてプラズマを発生させるために高周波を生成する高周波生成装置を制御する。回転数決定部は、高周波生成装置に異常が発生した場合に、内燃機関の回転数を正常な場合よりも上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関制御装置および内燃機関制御システムに関する。

従来、自動車エンジン等の内燃機関において、点火プラグを用いて燃焼室内に発生させた火花放電をプラズマの核とし、高周波生成装置が生成した高周波を供給することで、プラズマ領域を拡大させて混合気に着火するプラズマ点火型の着火方式が提案されている。

たとえば、特許文献１には、プラズマの生成状態に応じて内燃機関の運転状態を変更する技術が記載されている。

特開２０１０−１０１１８０号公報

しかしながら、上述した従来技術では、高周波を生成する高周波生成装置に故障等が発生し高周波を供給できなくなった場合について考慮されていない。高周波を供給できなくなった場合、プラズマ点火が行えないため失火が起こりやすくなり、失火によるトルク変動などによって振動が発生するおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高周波生成装置に異常が発生したとしても失火を抑制することができる内燃機関制御装置および内燃機関制御システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関制御装置は、高周波制御部と、回転数決定部とを備える。高周波制御部は、内燃機関に設けられた点火プラグの火花放電に応じてプラズマを発生させるために高周波を生成する高周波生成装置を制御する。回転数決定部は、高周波生成装置に異常が発生した場合に、内燃機関の回転数を正常な場合よりも上昇させる。

本発明によれば、高周波生成装置に異常が発生したとしても失火を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るエンジン制御システムを説明する図である。 図２は、実施形態に係るエンジンシステムの構成例を示す模式図である。 図３は、実施形態に係るエンジン制御システムの構成を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る回転数決定部が決定する目標回転数の一例について説明する図である。 図５は、実施形態に係る回転数決定部が決定する目標回転数の一例について説明する図である。 図６は、実施形態に係る回転数制御処理を示すフローチャートである。 図７は、実施形態の変形例１に係る回転数決定部が決定する目標回転数の一例について説明する図である。 図８は、実施形態の変形例１に係る回転数制御処理を示すフローチャートである。 図９は、実施形態の変形例２に係る回転数決定部が決定する目標回転数の一例について説明する図である。 図１０は、実施形態の変形例２に係る回転数制御処理を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態の変形例３に係るエンジン制御システムの構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する内燃機関制御装置および内燃機関制御システムの実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、内燃機関制御装置が車両用のエンジンを制御する場合を例に挙げて説明するが、内燃機関制御装置は、船舶や航空機など車両用のエンジン以外の内燃機関を制御することも可能である。その他、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

以下では、実施形態に係る内燃機関制御装置（エンジン制御装置）を備えるエンジン制御システムの概要について図１を参照して説明した後に、エンジン制御システムの詳細について図２〜図６を参照して説明することとする。

（１．エンジン制御システムの概要）
まず、エンジン制御システムの概要について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係るエンジン制御システムを説明する図である。

図１に示すエンジン制御システム１００は、エンジンの点火制御や回転数制御を行う。エンジン制御システム１００は、エンジンの燃焼室内に発生した火花放電に高周波を供給してプラズマを発生させ混合気に着火する。これにより、エンジン制御システム１００は、理論空燃比よりも薄い（リーン）混合気にも確実に着火することができる。

また、エンジン制御システム１００は、エンジンの運転状態に応じて回転数制御を行うとともに、回転数高周波を生成する高周波生成装置に異常が発生し、高周波が生成できなくなった場合に、エンジンの回転数を上昇させる。これにより、エンジンの失火を抑制することができる。

エンジン制御システム１００は、高周波生成装置１と、エンジン制御装置２と、点火コイル３と、点火プラグ４とを備える。なお、二次電池装置５は、バッテリ（図示せず）を備え、高周波生成装置１と、エンジン制御装置２と、点火コイル３とに電力を供給する。

図１に示すエンジン制御装置２は、エンジンの点火制御およびエンジンの回転数制御を行う。

エンジン制御装置２は、エンジンの点火制御を行う場合、点火コイル３を介して点火プラグ４の火花放電を制御するとともに、高周波生成装置１を介してプラズマを発生させる。

具体的に、エンジン制御装置２は、点火信号を生成して点火コイル３に出力することで、点火プラグ４の火花放電を制御する。点火信号は、点火コイル３の通電時間や点火プラグ４による火花放電の発生時期（点火時期）等を制御するための信号である。この点火信号は、高周波生成装置１にも入力される。

また、エンジン制御装置２は、高周波生成装置１に対し、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波である高周波を生成するように制御する制御信号を出力することで、プラズマを発生させる。制御信号は、高周波の出力レベルや照射期間等を制御するための信号である。

このように、エンジン制御装置２は、点火信号および制御信号を生成することでエンジンの点火制御を行う。

エンジン回転数を制御する場合、エンジン制御装置２は、エンジンの回転数に基づいてスロットル６の開度を制御する。エンジン制御装置２は、エンジンの回転数を増加させる場合、スロットル６の開度を大きくする。また、エンジン制御装置２は、エンジンの回転数を減少させる場合、スロットル６の開度を小さくする。

エンジン制御装置２は、エンジンの運転状態に基づいてエンジンの回転数を制御する。以下、エンジンがアイドル状態である場合を例にとって説明するが、エンジンの運転状態はこれに限定されない。例えば、エンジンの運転状態としては、アイドル状態以外にも一定速度で運転を行っている状態や加速している状態などが挙げられる。

エンジンがアイドル状態である場合、エンジン制御装置２は、エンストしない程度の回転数となるように、スロットル６の開度を制御する。

高周波生成装置１は、エンジン制御装置２から入力される点火信号および制御信号に基づいて高周波を生成する。例えば、高周波生成装置１は、点火信号に応じたタイミングで制御信号に基づいた高周波を生成し、点火プラグ４へ出力する。

点火コイル３は、エンジン制御装置２からの点火信号の入力を受けて高電圧を発生させる。点火コイル３には、例えば点火信号に応じた時間だけ電流が流れ、これにより点火コイル３に高電圧が発生する。点火コイル３で発生した高電圧は点火プラグ４に供給される。

点火コイル３からの高電圧が点火プラグ４へ印加されることによって、点火プラグ４が火花放電を発生させる。

また、点火プラグ４は、高周波生成装置１から高周波が供給されると、この高周波を燃焼室内に照射する。点火プラグ４から高周波が燃焼室内に照射されると、プラズマが発生し、燃焼室内の混合気に着火する。このように、プラズマによって点火エネルギーを増加させることで、理論空燃比よりも薄い（リーン）混合気でエンジンを駆動する場合などにおいても、混合気を安定して燃焼させることができる。

ここで、従来技術において高周波生成装置に異常が発生して高周波を生成できなくなった場合、火花放電に高周波を供給できず、高周波によってプラズマを生成することができなくなる。そのため、プラズマによって点火エネルギーを増加させることができなくなり、例えば燃焼室内の混合気に着火できず、失火してトルク変動等が発生することで車両が振動するおそれがある。

特に、上述したようにエンジンがアイドル状態の場合、エンジン制御装置２は、エンジンの回転数をエンストしない程度の最低限に抑えている。そのため、二次電池装置５の充電系統の異常によって高周波が供給できずエンジンが失火してしまうと、エンストしてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態に係るエンジン制御装置２では、高周波生成装置１に異常が発生した場合に、エンジンの回転数を正常な場合より増加させることとした。

具体的には、高周波生成装置１は、例えば異常が発生して高周波を生成できなくなった場合に、その旨をエンジン制御装置２に通知する。エンジン制御装置２は、高周波生成装置１から通知を受け取ると、高周波生成装置１が正常である場合よりエンジンの回転数が増加するようスロットル６を制御する。

エンジン制御装置２は、エンジンの回転数を増加させる場合、開度が大きくなるように、スロットル６を制御する。これにより、エンジンの回転数が増加し、混合気に着火しやすくなることで、エンジンの失火を抑制することができる。

このように、本実施形態では、高周波生成装置１に異常が発生した場合、エンジンの回転数を増加させることで失火を抑制する。これにより、エンストの発生を抑制することができる。

なお、ここでは、高周波生成装置１が異常を検出して、エンジン制御装置２に通知するとしたが、これに限定されない。エンジン制御装置２が高周波生成装置１の異常を検出するようにしてもよく、また例えば異常検出装置（図示せず）など高周波生成装置１の異常を検出する装置を高周波生成装置１とは別に設けてもよい。

（２．エンジン制御システムの詳細）
以下、エンジン制御システム１００の詳細な構成について、図２〜図５を参照して説明する。まず、図２を用いてエンジン制御システム１００が搭載されるエンジンシステムＳの概要について説明する。図２は、実施形態に係るエンジンシステムＳの構成例を示す模式図である。図２では、エンジンシステムＳを説明するために必要な構成要素について模式的に記載している。

（２−１．エンジンシステム）
図２に示すエンジンシステムＳでは、エンジン制御装置２を含む電子制御装置２００（以下、ＥＣＵ２００と記載する）によって、燃焼制御等の各種制御が行われる。また、高周波生成装置１が生成する高周波が点火プラグ４から照射される。このように、エンジンシステムＳでは、プラズマ点火型の着火方式による点火制御が行われる。

図２に示すように、エンジンシステムＳが備える気筒（シリンダ）５０には、吸気管６０と排気管７０とが、吸気弁１６と排気弁１７とを介して連結される。吸気管６０には、吸入空気量を調整するスロットル６や燃料を吸気管６０内に噴射するインジェクタ７を備える。吸気管６０には、エアクリーナー１０７を介して吸気された空気が流れ込む。

シリンダ５０には、点火コイル３および点火プラグ４が設けられる。さらに、シリンダ５０内にはピストン５１が備えられている。

ここで、４ストロークエンジンの場合のエンジンシステムＳの動作について説明する。

まず、シリンダ５０内に備えるピストン５１がＹ軸の負方向へ移動する際に、空気と燃料とが混合された混合気は吸気弁１６が開くことによってシリンダ５０内へ吸気される。

その後、ピストン５１がＹ軸方向の正方向へ移動することによって、シリンダ５０内の混合気が圧縮される。続いて、点火コイル３にエンジン制御装置２から点火信号が入力され、点火プラグ４が火花放電を発生させる。その後、高周波生成装置１によって生成された高周波が点火プラグ４から照射されることでプラズマが発生し混合気に着火する。

ここで、エンジンの着火状態について説明する。例えば、高周波生成装置１に異常が発生して高周波を生成できないなどの理由で、混合気に十分な点火エネルギーを供給できず着火できないことがある。このように点火エネルギーが不十分でシリンダ５０内で混合気がほとんど燃焼されないと、エンジンの着火状態は「失火」となる。

一方、混合気に十分な点火エネルギーが供給されて着火し、シリンダ５０内の混合気が完全に燃焼すると、エンジンの着火状態は「完全着火」となる。また、混合気に着火しても、供給される点火エネルギーが十分でなく、シリンダ５０内の混合気の一部だけが燃焼する場合がある。この場合、エンジンの着火状態は「不完全着火」となる。

なお、エンジンの着火状態は、高周波生成装置１が高周波を生成するか否か、すなわち混合気に供給される点火エネルギーの大きさだけでなく、例えばエンジンの回転数や空燃比等、混合気の燃焼のしやすさによっても変化する。

混合気に着火すると、ピストン５１は、混合気の燃焼によるガスの膨張圧を受けて、Ｙ軸の負方向へ移動する。このＹ軸の負方向へ移動するピストン５１の運動は、コネクティングロッド５３を介して回転運動として図示しないクランクシャフトへと伝わり、車輪が駆動する。

クランク角センサ８は、クランクシャフトの回転角度を検出する。エンジンの着火状態によってシリンダ５０内のガスの膨張圧が変化し、ピストン５１の移動速度、すなわちクランクシャフトの回転速度が変化する。そのため、クランク角センサ８が検出する回転角度の時間変化に基づいてエンジンの着火状態を検出することができる。

続いて、ピストン５１がＹ軸の負方向へ移動して排気弁１７が開くと、慣性によりピストン５１がＹ軸の正方向へ移動することによって、排気ガスがシリンダ５０の外へ押し出され、排気管７０、７１経由で排気孔９１へ排出される。

エンジンシステムＳの構成の説明に戻る。排気管７０および排気管７１の間には、三元触媒装置８０が設けられる。また、排気管７１および排気孔９１の間には、ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒装置８１が設けられる。三元触媒装置８０およびＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒装置８１は、触媒を利用して排気ガス中の有害成分を浄化する。

（２−２．エンジン制御システム）
続いて、図３を用いて実施形態に係るエンジン制御システム１００を説明する。図３は、実施形態に係るエンジン制御システム１００の構成を示すブロック図である。なお、図３では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

換言すれば、図３に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。

図３に示すように、エンジン制御システム１００は、高周波生成装置１とエンジン制御装置２と、点火コイル３と、点火プラグ４とを備える。

（２−３．点火コイル）
点火コイル３は、一次コイルおよび二次コイル（図示せず）を備えており、エンジン制御装置２から入力される点火信号に基づいて一次コイルに一次電流を流すとともに、一次電流を遮断することにより誘導現象によって二次コイルに高電圧を発生させる。二次コイルで発生した高電圧は点火プラグ４に供給される。

（２−４．点火プラグ）
点火プラグ４は、中心電極およびかかる中心電極と狭小ギャップを有するように配置された接地電極（図示せず）を備える。点火コイル３からの高電圧が中心電極へ印加されると、狭小ギャップの空間に火花放電が発生する。

また、点火プラグ４は、高周波生成装置１から高周波（マイクロ波）が供給されると、かかる高周波を燃焼室内に照射するアンテナとして機能する。点火プラグ４から高周波が燃焼室内に照射されると、プラズマの核となる火花放電に高周波が供給されてプラズマ領域が拡大し、燃焼室内の混合気に着火する。

これにより理論空燃比よりも薄い（リーン）混合気でエンジンを駆動する場合などにおいても、混合気を安定して燃焼させることができる。なお、燃焼室内に高周波を照射するための専用のアンテナを点火プラグ４とは別に設けてもよい。この場合、高周波生成装置１は、専用のアンテナに対して高周波を供給する。

（２−５．高周波生成装置）
高周波生成装置１は、エンジン制御装置２から点火信号および制御信号が入力されると高周波を生成し、点火プラグ４に出力する。高周波生成装置１は高周波生成部１１と、異常検出部１２とを備える。

（２−５−１．高周波生成部）
高周波生成部１１は、エンジン制御装置２から点火信号が入力されると高周波の非出力状態から出力準備状態へ移行する。高周波生成部１１は、出力準備状態で制御信号が入力されると、制御信号に基づいた照射条件および照射タイミングで高周波を生成し、点火プラグ４に出力する。

高周波生成部１１は、二次電池装置５から電力の供給を受けて高周波を生成する。ここで、二次電池装置５の説明をしておく。二次電池装置５は、図示しないバッテリやオルタネータ（発電機）を備える。二次電池装置５は、エンジンの回転によってオルタネータで発電した電力をバッテリに蓄電する。また、二次電池装置５は、バッテリに蓄電された電力を高周波生成装置１、エンジン制御装置２、および、点火コイル３に供給する。

（２−５−２．異常検出部）
異常検出部１２は、高周波生成装置１に発生した異常を検出する。例えば、高周波生成装置１の二次電池装置５と接続し電力の供給を受ける電源経路にショートや断線が起こると、高周波生成装置１に電力が供給されなくなり、高周波が生成できなくなるおそれがある。また、高周波を生成する例えば高周波生成部１１の回路等にショートや断線が起こると、高周波が生成できなくなったり、意図しないタイミングや照射条件で高周波が出力されたりするおそれがある。

このように、高周波生成装置１に異常が発生すると、高周波が正常に生成されないことで、失火や燃焼室内からの高周波の漏洩といった不具合が生じるおそれがある。

そこで、異常検出部１２は、高周波生成装置１に発生した異常を検出する。異常検出部１２は、例えば高周波生成部１１が制御信号に基づいた照射条件の高周波を生成したか否かを検出することで、異常を検出することができる。異常検出部１２は、異常を検出すると、高周波の出力を停止し、エンジン制御装置２に通知する。

なお、異常検出部１２による異常検出は上述した例に限定されない。例えば、高周波生成装置１の回路の電圧等を検出することで異常を検出してもよい。

（２−６．エンジン制御装置）
エンジン制御装置２は、点火信号や制御信号を生成し、火花放電やプラズマ生成を制御することで、エンジンの点火を制御する。また、エンジン制御装置２は、エンジンの運転状態や高周波生成装置１の異常の有無に応じてエンジンの回転数を制御する。

エンジン制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および記憶部２６などを備えたマイクロコンピュータであり、エンジン制御システム１００全体を制御する。エンジン制御装置２は、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）２００（図２参照）に実装される。

エンジン制御装置２は、信号生成部２１と、高周波制御部２２と、異常取得部２３と、着火状態検出部２４と、制御部２５とを備える。

（２−６−１．信号生成部）
信号生成部２１は、点火プラグ４による火花放電を制御する点火信号を生成し、点火コイル３に出力する。点火信号は、点火コイル３の通電時間および点火時期を制御するための信号である。信号生成部２１は、エンジンの運転状態に応じて点火信号を生成する。

（２−６−２．異常取得部）
異常取得部２３は、高周波生成装置１が異常を検出した場合に、検出した異常を取得する。異常取得部２３は、異常を取得した場合に高周波制御部２２および制御部２５に通知する。

（２−６−３．高周波制御部）
高周波制御部２２は、高周波生成装置１に対し、高周波の出力レベルや照射タイミング等の設定パラメータを含んだ制御信号を出力する。設定パラメータとして、例えば高周波を照射するタイミング、期間、周期、回数等が挙げられる。

高周波制御部２２は、例えばエンジン状態と各設定パラメータとを対応付けた制御信号マップ２６ａに基づき、制御信号を生成する。制御信号マップ２６ａは、例えば実験等に基づいて生成され、記憶部２６に記憶される。

また、高周波制御部２２は、異常取得部２３が高周波生成装置１の異常を取得した場合、エンジン状態によらず、高周波を出力しないよう高周波生成装置１を制御する。この場合、高周波制御部２２は、例えば高周波の出力レベルをゼロとする制御信号を生成する。

（２−６−４．着火状態検出部）
着火状態検出部２４は、クランク角センサ８の検出結果を取得することで、エンジンの着火状態を検出する。シリンダ５０（図２参照）内の燃焼が弱く着火状態が悪いほど、ピストン５１を押す力が弱くなり、クランクシャフトの回転速度が遅くなる。

このように、エンジンの着火状態に応じて、クランクシャフトの回転速度、すなわちクランク角センサ８の検出結果が変化する。そこで、着火状態検出部２４は、例えばクランク角センサ８の検出結果を着火状態として制御部２５に出力する。

（２−６−５．制御部）
制御部２５は、エンジンの運転状態や着火状態、高周波生成装置１の異常の有無に応じて、エンジンの回転数制御を行う。制御部２５は、高周波生成装置１が正常な場合と、高周波生成装置１に異常が発生した場合とのそれぞれの場合において、エンジンの運転状態等に基づいて回転数制御を行う。

具体的には、例えば高周波生成装置１の正常時は、エンジンの運転状態と稼働している電気負荷（例えばエアコン等）と、目標回転数とを対応付けたマップを用いて回転数制御を行う。また、例えば高周波生成装置１の異常時は、エンジンの着火状態と目標回転数とを対応付けたマップを用いて回転数制御を行う。

なお、以下、高周波生成装置１が正常な場合に回転数制御に用いるマップを正常時マップ２６ｂと称し、高周波生成装置１に異常が発生した場合に回転数制御に用いるマップを異常時マップ２６ｃと称する。これらのマップは、例えば実験等に基づいて生成され、記憶部２６に記憶される。

制御部２５は、回転数決定部２５１と、スロットル制御部２５２と、燃料調整部２５３と、を備える。

（回転数決定部）
回転数決定部２５１は、エンジンの運転状態や着火状態、高周波生成装置１が正常か否か等に応じて目標回転数を決定する。

例えば、回転数決定部２５１は、高周波生成装置１が正常である場合、一定の周期で、エンジンの運転状態に基づき、正常時マップ２６ｂを参照して目標回転数を決定する。以下、エンジンの運転状態がアイドル状態であるとして説明する。

エンジンの運転状態がアイドル状態である場合、回転数決定部２５１は、稼働中の電気負荷に応じて目標回転数を決定する。また、回転数決定部２５１は、エンジンがエンストしない程度の例えば６５０ｒｐｍ程度の低い回転数になるよう目標回転数を決定する。

なお、高周波生成装置１がシリンダ５０内に高周波を照射することで、点火エネルギーを増加させ、シリンダ５０内が着火しにくい状態でも混合気に着火することができる。そのため、回転数決定部２５１は、高周波を照射する場合の目標回転数を照射しない場合よりも低い回転数に決定する。これにより、アイドル時の燃費を低減することができる。

次に、回転数決定部２５１は、異常取得部２３が高周波生成装置１の異常を取得した場合は、異常時マップ２６ｃと着火状態検出部２４が検出したエンジンの着火状態に基づいて目標回転数を決定する。

ここで、回転数決定部２５１は、異常時の回転数が正常時より増加するように目標回転数を決定する。これは、高周波生成装置１に異常が発生した場合、高周波を照射することができなくなり、点火エネルギーが減少してしまうためである。

そこで、回転数決定部２５１は、高周波生成装置１に異常が発生した場合、エンジンの回転数を増加させる。これにより、混合気が着火しやすくなり、低い点火エネルギーでも混合気に着火でき、失火を抑制することができる。かかる点については、図４および図５を用いて後述する。

また、上述したように、回転数決定部２５１は、高周波生成装置１に異常が発生した場合の目標回転数を、高周波を照射せずに点火した場合、すなわち異常発生後のエンジンの着火状態に応じて決定する。これは、エンジンの着火状態が、エンジンの個体差、経年劣化等によって変化することがあるためである。したがって、同一のエンジン回転数で混合気に着火したとしても、車両やエンジンの使用期間等によって着火状態が異なる場合がある。そのため、アイドル状態において高周波が照射できなくなった場合に、失火を抑制するために必要な回転数は、車両等、すなわち着火状態によって異なることがある。

そこで、回転数決定部２５１は、高周波生成装置１に異常が発生し、高周波を照射できなくなった際のエンジンの着火状態を着火状態検出部２４から取得し、取得した着火状態に応じて目標回転数を決定する。

回転数決定部２５１は、異常時マップ２６ｃに基づき、異常発生後の回転数が高周波の照射がなくてもエンストしない程度の最低限の回転数になるよう目標回転数を決定する。例えばエンジンの着火状態が「失火」である場合の目標回転数が最も高く、エンジンの着火状態が「完全着火」に近いほど目標回転数が低くなる。なお、エンジンの着火状態が「完全着火」である場合は、異常発生後の目標回転数を異常発生前の目標回転数と同じとしてもよい。

また、回転数決定部２５１は、異常発生後は一定の周期で、稼働している電気負荷等に基づいて異常時マップ２６ｃを参照して目標回転数を決定する。

このように、回転数決定部２５１がエンジンの着火状態に応じて異常発生後の目標回転数を決定することで、エンジンの回転数を抑えつつ失火を抑制することができる。これにより、燃費の上昇を抑制することができる。

なお、ここでは回転数決定部２５１が正常時マップ２６ｂおよび異常時マップ２６ｃに基づいて目標回転数を決定するとしたが、これに限定されない。回転数決定部２５１が例えばテーブルや関数などを用いて目標回転数を決定してもよい。

（スロットル制御部）
スロットル制御部２５２は、回転数決定部２５１が決定した目標回転数に基づいてスロットル６の開度を制御する。スロットル制御部２５２は、目標回転数が現在のエンジン回転数より大きい場合、スロットル６の開度を大きくし回転数を増加させる。

また、スロットル制御部２５２は、目標回転数が現在のエンジン回転数より小さい場合、スロットル６の開度を小さくし回転数を減少させる。スロットル制御部２５２は、目標回転数と現在のエンジン回転数が同じである場合は現在のスロットル６の開度を維持する。

（燃料調整部）
燃料調整部２５３は、スロットル６の開度および空燃比に基づいて噴射する燃料の量を調整する。例えば、燃料調整部２５３は、スロットル６の開度が大きくなり、吸入空気量が増加すると、空燃比を一定に保つため、インジェクタ７から噴射する燃料の噴射量を増加させる。

また、高周波生成装置１に異常が発生し高周波を照射できなくなった場合に、燃料調整部２５３が、スロットル６の開度によらず燃料の噴射量を増加させるようにしてもよい。燃料を増加させることで、エンジンの出力トルクが増加し、エンジンの失火を抑制することができる。

続いて、図４および図５を用いて、回転数決定部２５１が決定する目標回転数の一例について説明する。まず図４を用いて高周波生成装置１に異常が発生しても目標回転数を変更しない場合について説明し、次に図５を用いて目標回転数を変更する場合について説明する。なお、図４および図５は、回転数決定部２５１が決定する目標回転数の一例について説明する図である。

図４（ｃ）に示すように、回転数決定部２５１は、高周波生成装置１に異常が発生する前の目標回転数を、エンジンの運転状態（ここではアイドル状態）に基づいてＲ１に決定する。決定した目標回転数Ｒ１に基づいてスロットル制御部２５２がスロットル６の開度を制御することで、図４に示すようにエンジンの回転数はＲ１になる。なお、図４（ｃ）では、目標回転数を点線で、エンジンの実回転数を実線で示している。

また、図４（ｂ）に示すように高周波生成装置１がエンジンの点火タイミングに応じて高周波を照射する。これにより、シリンダ５０内（図２参照）でプラズマを発生させることができ、目標回転数Ｒ１を例えば６２０ｒｐｍ程度に低くすることができるため、燃費を向上させることができる。

ここで、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１で高周波生成装置１に異常が発生し、時刻ｔ１以降で高周波が生成できなくなったとする。この場合、図４（ｃ）に示すように回転数決定部２５１が目標回転数をＲ１のままとすると、高周波によって点火エネルギーを増加させることができず、エンジンが失火してしまうことで、時刻ｔ２にはエンジンの回転数が０ｒｐｍになりエンストを起こしてしまう。

そこで、本実施形態の回転数決定部２５１は、図５（ｃ）に示すように時刻ｔ１で高周波生成装置１に異常が発生すると、目標回転数をＲ１からＲ２に増加させる（Ｒ１＜Ｒ２）。なお、図５（ｃ）では、目標回転数を点線で、実際のエンジンの回転数を実線で示している。

決定した目標回転数Ｒ２に基づいてスロットル制御部２５２がスロットル６の開度を制御することで、図５（ｃ）に示すようにエンジンの回転数がＲ２に増加する。エンジンの回転数が増加することで混合気が着火しやすくなる。そのため、高周波が照射されず点火エネルギーを増加させることができない場合であっても失火を抑制し、エンストの発生を抑制することができる。

（２−６−６．記憶部）
図３に戻る。記憶部２６は、例えば高周波制御部２２が制御信号の生成に用いる制御信号マップ２６ａや、回転数決定部２５１が目標回転数の決定に用いる正常時マップ２６ｂ、異常時マップ２６ｃなど、エンジン制御装置２の各部の処理に用いる情報を記憶する。また、記憶部２６は、回転数決定部２５１が決定した目標回転数など、エンジン制御装置２の各部の処理結果を記憶する。

記憶部２６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置で構成される。

（３．回転数制御処理）
次に、実施形態に係るエンジン制御装置２が実行する回転数制御の処理手順について図６を用いて説明する。図６は、実施形態に係る回転数制御処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、高周波生成装置１に異常が発生した場合の回転数制御処理について説明する。エンジン制御装置２は、一定周期で図６に示す回転数制御処理を実行する。

まず、エンジン制御装置２は、高周波生成装置１の異常を取得したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。高周波生成装置１の異常を取得していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、エンジン制御装置２は処理を終了する。

一方、高周波生成装置１の異常を取得した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、エンジン制御装置２は、エンジンの着火状態を検出する（ステップＳ１０２）。エンジン制御装置２は、検出した着火状態に基づいて目標回転数を決定する（ステップＳ１０３）。

エンジン制御装置２は、決定した目標回転数に基づいてスロットル６を制御し（ステップＳ１０４）、燃料の噴射量を調整する（ステップＳ１０５）。

なお、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５の処理は、順番を入れ替えてもよく、同時に行ってもよい。

以上のように、実施形態に係るエンジン制御装置２は、高周波生成装置１に異常が発生した場合に、正常な場合よりもエンジンの回転数を上昇させる。これにより、エンジンの失火を抑制することができる。

（４．変形例）
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施形態および以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

（４−１．変形例１）
上述した実施形態では、高周波生成装置１に異常が発生した場合に、エンジン制御装置２の回転数決定部２５１が目標回転数をＲ１からＲ２に上昇させる（図５参照）としたが、これに限定されない。

例えば、回転数決定部２５１が、エンジンの着火状態が目標着火状態になるまで異常時の目標回転数を徐々に上昇させるようにしてもよい。かかる点について、図７および図８を用いて説明する。

図７は、回転数決定部２５１が決定する目標回転数の一例について説明する図である。図７に示すように、時刻ｔ１で高周波生成装置１に異常が発生すると、回転数決定部２５１は、目標回転数を例えば階段状に徐々に上昇させる。なお、図７（ｂ）の点線は目標回転数を示し、実線はエンジンの実回転数を示している。

図７（ｂ）に示すように、回転数決定部２５１が目標回転数を徐々に上昇させると、エンジンの回転数も上昇する。回転数決定部２５１は、時刻ｔ３で着火状態検出部２４が検出する着火状態が目標着火状態になった場合、目標回転数の上昇を停止し、時刻ｔ３における目標回転数Ｒ３を維持する。

ここで、目標着火状態は、エンジンの運転状態に応じた着火状態であればよく、必ずしも混合気が完全に燃焼する「完全着火」でなくてもよい。例えば、エンジンの運転状態がアイドル状態であれば、エンストしない程度の着火状態であればよく、着火状態が混合気の一部が燃焼する「一部着火」でもよい。

続いて、変形例１に係るエンジン制御装置２が実行する回転数制御の処理手順について図８を用いて説明する。図８は、変形例１に係る回転数制御処理を示すフローチャートである。なお、図６に示す回転数制御処理と同じ処理については、同一符号を付し説明を省略する。

エンジン制御装置２は、ステップＳ１０２で着火状態を検出すると、検出した着火状態が目標着火状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。検出した着火状態が目標着火状態である場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、エンジン制御装置２は処理を終了する。

検出した着火状態が目標着火状態でない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、エンジン制御装置２は目標回転数を上昇させる（ステップＳ２０２）。エンジン制御装置２は、上昇させた目標回転数に応じて、スロットル６の制御、燃料噴射量の調整を行って回転数を制御し（ステップＳ２０３）、ステップＳ１０２に戻る。

以上のように、変形例１に係るエンジン制御装置２は、高周波生成装置１に異常が発生した場合、エンジンが目標着火状態になるまで目標回転数を徐々に上昇させる。これにより、エンジンの失火を抑制しつつ、回転数を低く抑えることができ、燃費を向上させることができる。

（４−２．変形例２）
なお、高周波生成装置１に異常が発生した場合の回転数の制御方法は、上述した実施形態および変形例１の方法に限定されない。例えば、回転数決定部２５１が、目標回転数を上昇させた後、エンジンの着火状態が目標着火状態になるまで目標回転数を徐々に下げるようにしてもよい。かかる点について、図９および図１０を用いて説明する。

図９は、回転数決定部２５１が決定する目標回転数の一例について説明する図である。図９に示すように、時刻ｔ１で高周波生成装置１に異常が発生すると、回転数決定部２５１は、例えばエンジンの着火状態が「完全着火」になるほど目標回転数をＲ１からＲ４に大きく上昇させる。

その後、回転数決定部２５１は、例えばエンジンの回転数がＲ４になった時刻ｔ４から目標回転数を階段状に徐々に下降させる。目標回転数が徐々に下降すると、エンジンの回転数も下降する。時刻ｔ５で着火状態検出部２４が検出する着火状態が目標着火状態になった場合、回転数決定部２５１は、目標回転数の下降を停止し、時刻ｔ５における目標回転数Ｒ５を維持する。なお、図９（ｂ）の点線は目標回転数を示し、実線はエンジンの実回転数を示している。

続いて、変形例２に係るエンジン制御装置２が実行する回転数制御の処理手順について図１０を用いて説明する。図１０は、変形例２に係る回転数制御処理を示すフローチャートである。なお、図６に示す回転数制御処理と同じ処理については、同一符号を付し説明を省略する。

エンジン制御装置２は、高周波生成装置１の異常を取得すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、目標回転数を上昇させる（ステップＳ３０１）。エンジン制御装置２は、上昇させた目標回転数に応じて、スロットル６の制御、燃料噴射量の調整を行って回転数を制御する（ステップＳ３０２）。

エンジン制御装置２は、着火状態を検出し（ステップＳ３０３）、検出した着火状態が目標着火状態であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。検出した着火状態が目標着火状態である場合（ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、エンジン制御装置２は処理を終了する。

検出した着火状態が目標着火状態でない場合（ステップＳ３０４；Ｎｏ）、エンジン制御装置２は目標回転数を低減し（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０２に戻る。

以上のように、変形例２に係るエンジン制御装置２は、高周波生成装置１に異常が発生した場合、まず目標回転数を大きく上昇させることで、異常発生直後のエンジンの失火を抑制することができる。また、エンジン制御装置２は、目標回転数を上昇させた後、目標着火状態になるまで下降させる。これにより、エンジンの回転数を低く抑えることができ、燃費を向上させることができる。

（４−３．変形例３）
上述した実施形態および変形例１、２では、エンジンが１気筒である場合、すなわちシリンダ５０が１つであるとして説明したが、これに限定されない。例えばエンジンが複数の気筒（シリンダ）を有していてもよい。以下、エンジンが２つの気筒を有する場合について説明する。

図１１は、変形例３に係るエンジン制御システム１００ａの構成を示すブロック図である。なお、図３に示すエンジン制御システム１００と同じ構成には同一符号を付し、説明を省略する。

エンジン制御システム１００ａは、２つの気筒ごとにそれぞれ点火コイル３ａ、３ｂ、点火プラグ４ａ、４ｂを備える。また、エンジン制御システム１００ａは、気筒ごとに高周波を生成する高周波生成装置１ａ、１ｂを備える。高周波生成装置１ａ、１ｂの高周波生成部１１は、点火プラグ４ａ、４ｂにそれぞれ高周波を出力する。なお、高周波生成装置１ａ、１ｂを高周波生成システム１０ａとして、例えば１つの集積回路に実装してもよい。

エンジン制御装置２ａの信号生成部２１ａは、気筒ごとに点火信号を生成し、点火コイル３ａ、３ｂ、高周波生成装置１ａ、１ｂにそれぞれ出力する。また、高周波制御部２２ａは、高周波生成装置１ａ、１ｂごとにそれぞれ制御信号を生成し出力する。

ここで、高周波生成装置１ａ、１ｂの少なくとも１つに異常が発生し、高周波が生成できなくなった場合について説明する。ここでは、説明を簡略化するために、高周波生成装置１ａに異常が発生したものとする。

この場合、高周波制御部２２ａは、異常が発生していない高周波生成装置１ｂを含め、全ての高周波生成装置１ａ、１ｂが高周波を生成しないように制御する。例えば、高周波制御部２２ａは、高周波の出力レベルをゼロにする制御信号を生成し、高周波生成装置１ａ、１ｂに出力する。

高周波生成装置１ａに異常が発生すると、エンジン制御装置２ａは、全ての気筒に対して回転数を上昇させる。そのため、異常が発生していない高周波生成装置１ｂが高周波を照射してプラズマを発生させると、プラズマが発生しない気筒と発生する気筒とで点火エネルギーの大きさが異なってしまう。そのため、気筒ごとの出力トルクが変動し、エンジンが振動してしまう。

そこで、本変形例では、高周波生成装置１ａに異常が発生した場合、高周波生成装置１ａに加え、異常が発生していない高周波生成装置１ｂでの高周波の生成も停止する。これにより、各気筒の点火エネルギーの差を小さくすることができ、エンジンの振動を抑制することができる。

（４−４．その他の変形例）
上述した実施形態および変形例では、異常取得部２３が高周波生成装置１の異常を取得してから回転数決定部２５１が目標回転数を上昇させるとしたが、これに限定されない。例えば、回転数決定部２５１が、高周波生成装置１が正常な場合に予め異常が発生した場合の目標回転数を決定しておいてもよい。

この場合、回転数決定部２５１は、例えば、一定の周期で電気負荷等に基づいて高周波生成装置１の正常時の目標回転数を決定するとともに高周波生成装置１の正常時の着火状態に応じて高周波生成装置１の異常時の目標回転数を決定する。

このように、高周波生成装置１が正常な場合に予め異常時の目標回転数を決定しておくことで、高周波生成装置１の異常発生直後からエンジンの失火を抑制することができる。

また、上述した実施形態および変形例では、高周波生成装置１およびエンジン制御装置２をそれぞれ別の構成としたが、これに限定されない。例えば高周波生成装置１およびエンジン制御装置２を１つのエンジン制御システムとしてＥＣＵ２００（図２参照）に実装してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 高周波生成装置
２ エンジン制御装置
３ 点火コイル
４ 点火プラグ
２１ 信号生成部
２２ 高周波制御部
２３ 異常取得部
２４ 着火状態検出部
２５ 制御部
２５１ 回転数決定部
２５２ スロットル制御部
２５３ 燃料調整部
２６ 記憶部

Claims (8)

1. 内燃機関に設けられた点火プラグの火花放電に応じてプラズマを発生させるために高周波を生成する高周波生成装置を制御する高周波制御部と、
   前記高周波生成装置に異常が発生した場合に、前記内燃機関の回転数を正常な場合よりも上昇させる回転数決定部と、
   を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記回転数決定部は、
   前記内燃機関がアイドル状態である場合において、前記高周波生成装置に前記異常が発生すると、前記回転数を上昇させること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記回転数決定部は、
   前記高周波生成装置に前記異常が発生した場合に、前記内燃機関の着火状態に応じた目標回転数となるように前記回転数を上昇させること
   を特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記回転数決定部は、
   前記高周波生成装置に前記異常が発生した場合に、前記回転数を目標回転数まで上昇させた後、前記内燃機関が目標着火状態になるまで前記回転数を下げること
   を特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記回転数決定部は、
   前記高周波生成装置に前記異常が発生した場合に、前記内燃機関が目標着火状態になるまで前記回転数を徐々に上昇させること
   を特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記高周波生成装置に前記異常が発生した場合に、前記内燃機関に供給する燃料を正常な場合よりも増加させる燃料調整部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記高周波制御部は、
   前記内燃機関の複数の気筒ごとにそれぞれ前記高周波を生成する複数の前記高周波生成装置の少なくとも１つで前記異常が発生した場合に、複数の前記高周波生成装置全てに対して高周波を生成しないよう制御すること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
8. 内燃機関に設けられた点火プラグの火花放電に応じてプラズマを発生させる高周波を生成する高周波生成装置と、
   前記高周波生成装置を制御する高周波制御部、および、前記高周波生成装置に異常が発生した場合に前記内燃機関の回転数を正常な場合よりも上昇させる回転数決定部、を有する内燃機関制御装置と、
   を備えることを特徴とする内燃機関制御システム。

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