JP2018112143A - 高周波出力装置および高周波出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】失火を抑制しつつ高周波が正常に出力されるか否かを判定すること。
【解決手段】実施形態に係る高周波出力装置は、高周波出力部と、設定部と、レベル制御部と、検出部と、判定部と、を備える。高周波出力部は内燃機関の燃焼室内に照射する高周波を出力する。設定部は、内燃機関の状態に応じた高周波の出力レベルを設定する。レベル制御部は、設定部が高周波の出力レベルを設定した場合に、設定した出力レベルより大きなレベルの高周波が出力されるように高周波出力部を制御する。検出部は、レベル制御部によって設定部が設定した出力レベルよりも大きなレベルの高周波が出力されるように制御されている場合に、高周波出力部から出力される高周波の出力レベルを検出する。判定部は、検出部が検出した出力レベルと設定部が設定した出力レベルとに基づいて高周波が燃焼室内に正常に照射されているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波出力装置および高周波出力方法に関する。

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、これに例えばマイクロ波を供給することによって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。

例えば、特許文献１には、内燃機関の運転状態に基づいてマイクロ波の電界強度を制御する方法が開示されている。

特許第５９５３５３２号公報

しかしながら、上述した従来技術では、マイクロ波（高周波）が燃焼室内に正常に出力されるか否か考慮されていない。例えば、高周波を生成する装置の経年劣化等によって、高周波が燃焼室内に正常に出力されない場合がある。

高周波が燃焼室内に正常に出力されないと、内燃機関の運転状態に基づいて高周波の電界強度を制御したとしても、所望の電界強度の高周波を燃焼室内に出力できず、内燃機関が失火してしまう可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、失火を抑制しつつ高周波が正常に出力されるか否かを判定することができる高周波出力装置および高周波出力方法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、本発明に係る高周波出力装置は、高周波出力部と、設定部と、レベル制御部と、検出部と、判定部と、を備える。高周波出力部は内燃機関の燃焼室内に照射する高周波を出力する。設定部は、内燃機関の状態に応じた高周波の出力レベルを設定する。レベル制御部は、設定部が高周波の出力レベルを設定した場合に、設定した出力レベルより大きなレベルの高周波が出力されるように高周波出力部を制御する。検出部は、レベル制御部によって設定部が設定した出力レベルよりも大きなレベルの高周波が出力されるように制御されている場合に、高周波出力部から出力される高周波の出力レベルを検出する。判定部は、検出部が検出した出力レベルと設定部が設定した出力レベルとに基づいて高周波が燃焼室内に正常に照射されているか否かを判定する。

本発明によれば、失火を抑制しつつ高周波が正常に出力されるか否かを判定することができる。

図１は、実施形態に係る点火システムを説明する図である。 図２は、実施形態に係る点火システムの構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る高周波出力部の一例について説明する図である。 図４は、実施形態に係る目標レベルを説明するための図である。 図５は、実施形態に係る目標レベルを説明するための図である。 図６は、実施形態に係る高周波出力装置が実行するレベル制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する高周波出力装置および高周波出力方法の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、高周波出力装置を含む点火システムが車両用のエンジンの点火を制御する場合を例に挙げて説明するが、点火システムは、船舶や航空機など車両用のエンジン以外の内燃機関の点火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、実施形態に係る高周波出力装置を備える点火システムの概要について図１を参照して説明した後に、点火システムの詳細について図２〜図５を参照して説明することとする。

（１．点火システムの概要）
まず、点火システム１００の概要について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る点火システム１００を説明する図である。

図１に示すように点火システム１００は、高周波出力装置１と、点火制御装置２と、点火コイル３と、点火プラグ４とを備える。

点火制御装置２は、点火信号を生成して点火コイル３に出力する。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、高周波出力装置１にも入力される。

また、点火制御装置２は、高周波出力装置１に対し、例えば２．４ＧＨｚのマイクロ波である高周波を出力するよう制御する制御信号を出力する。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信号である。

高周波出力装置１は、点火制御装置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点火プラグ４に出力する。

点火コイル３は、点火制御装置２からの点火信号の入力を受けて、点火プラグ４に火花放電を発生させるために必要な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、高周波出力装置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、燃焼室内の混合気が着火される。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、例えば高周波出力装置１が備える増幅器（図示せず）の経年劣化により、点火プラグ４から照射される高周波の出力レベル（電界強度）が所望の出力レベルより小さくなる場合がある。なお、出力レベルが低下する原因として、例えば、高周波出力装置１と点火プラグ４とを接続するケーブルの経年劣化や、高周波出力装置１に電力を供給する電源（図示せず）の電力不足により、供給電力が低下した場合などが挙げられる。

すなわち、高周波出力装置１が制御信号によって設定される出力レベル（以下、設定レベルと記載する）の高周波を出力しようとしても、実際に点火プラグ４から照射される高周波の出力レベルが設定レベルよりも小さくなる場合がある。この場合、照射される高周波の出力レベルが小さいため、点火に必要なプラズマを発生させることができず、失火してしまう恐れがある。

そこで、実施形態の高周波出力装置１は、制御信号に基づいて高周波の出力レベルを設定する場合に、制御信号に含まれる出力レベルよりも大きな出力レベルで高周波が出力されるようにする。

例えば、高周波出力装置１は、制御信号に含まれる出力レベルを高周波の出力レベルに設定する。以下、制御信号に含まれる出力レベルを設定レベルとも記載する。このとき、高周波出力装置１は、例えば高周波を増幅する増幅器の増幅率を調整することで、設定レベルよりも大きな出力レベルの高周波が出力されるようにする。

これにより、点火プラグ４から照射される高周波の出力レベルが低下したとしても、燃焼室内に照射される高周波の出力レベルが設定レベルよりも低下しにくくなり、エンジンの失火を抑制することができる。

また、高周波出力装置１は、高周波出力装置１から出力される高周波の出力レベル、すなわち点火プラグ４から照射される高周波の出力レベルを検出する。高周波出力装置１は、検出した出力レベルと設定レベルとに基づき、高周波が正常に出力されるか否かを判定する。

例えば、高周波出力装置１は、検出した出力レベルが、設定レベルよりも大きい場合に、高周波が正常に出力されると判定する。一方、高周波出力装置１は、検出した出力レベルが設定レベル以下である場合、高周波が正常に出力されないと判定する。これは、高周波出力装置１が設定レベルよりも大きな高周波を出力するようにしているためである。

以上のように、実施形態に係る高周波出力装置１は、制御信号が入力された場合に、制御信号に基づいた設定レベルよりも大きい出力レベルの高周波を出力する。また、高周波出力装置１は、高周波の出力レベルと設定レベルとに基づいて高周波が正常に出力されるか否かを判定する。

これにより、高周波出力装置１は、失火を抑制しつつ高周波が正常に出力されるか否かを判定することができる。

（２．点火システムの詳細）
以下、点火システム１００の詳細な構成について、図２〜図５を参照して説明する。図２は、実施形態に係る点火システム１００の構成を示すブロック図である。なお、図２では、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２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２に示すように点火システム１００は、高周波出力装置１と、点火制御装置２と、点火コイル３と、点火プラグ４とを備える。なお、高周波出力装置１および点火制御装置２は、点火制御システム１０として機能する。

（２−１．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、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。

（２−２．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、高周波出力装置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、高周波出力装置１は、専用のアンテナに対して高周波を供給する。

（２−３．点火制御装置）
点火制御装置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。点火制御装置２は、エンジンの運転状態等に応じて点火信号および制御信号を生成する。

点火制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部（図示せず）などを備えたマイクロコンピュータであり、点火システム１００全体を制御する。点火制御装置２は、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）に実装される。点火制御装置２は、信号生成部２１と、高周波制御部２２と、運転状態取得部２３と、ユーザ通知部２４と、を備える。

点火制御装置２のＣＰＵは、例えばＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、信号生成部２１と、高周波制御部２２と、運転状態取得部２３と、ユーザ通知部２４として機能する。

また、信号生成部２１と、高周波制御部２２と、運転状態取得部２３と、ユーザ通知部２４の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

（２−３−１．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に出力することで火花放電を制御する点火制御部である。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、後述する運転状態取得部２３が取得したエンジンの運転状態に基づいて点火信号を生成する。例えば、信号生成部２１は、エンジンの運転状態、点火コイル３の通電時間および点火時期を対応付けたマップに基づいて点火信号を生成する。

信号生成部２１は、生成した点火信号を点火コイル３および高周波出力装置１に出力する。

（２−３−２．高周波制御部）
高周波制御部２２は、高周波出力装置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、例えば高周波の出力レベル、高周波を照射するタイミング、期間、周期、または回数等が挙げられる。尚、制御信号は設定パラメータを変更するときに出力される。

高周波制御部２２は、後述する運転状態取得部２３が取得したエンジンの運転状態に基づいて制御信号を生成する。例えば、高周波制御部２２は、エンジンの運転状態と各設定パラメータとを対応付けたマップに基づいて制御信号を生成する。

（２−３−３．運転状態取得部）
運転状態取得部２３は、点火システム１００が搭載されるエンジンの運転状態を取得する。運転状態取得部２３は、エンジンの運転状態として、例えばエンジン回転数、吸入空気量、空燃比およびＥＧＲ率の少なくとも１つを取得する。運転状態取得部２３は、取得したエンジン状態を高周波制御部２２および信号生成部２１に出力する。

（２−３−４．ユーザ通知部）
ユーザ通知部２４は、高周波出力装置１からの通知に基づき、高周波出力装置１が正常に高周波を出力できない場合に、その旨をユーザに通知する。例えば、ユーザ通知部２４は、車両のコントロールパネル（図示せず）にアイコンを表示するなどして、正常に高周波を出力できないことをユーザに通知する。また、ユーザ通知部２４は、高周波出力装置１が正常に高周波を出力できない場合、高周波制御部２２に高周波の生成を停止するよう通知してもよい。

（２−４．高周波出力装置）
高周波出力装置１は、点火制御装置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。高周波出力装置１は、制御部１１０と、高周波出力部１２０と、を備える。

（２−４−１．高周波出力部）
高周波出力部１２０は、制御部１１０の制御に従って点火プラグ４に高周波を出力する。図３に示すように、高周波出力部１２０は、高周波生成部１２１と増幅部１２２とを備える。なお、図３は、実施形態に係る高周波出力部１２０の一例を示す図である。

（高周波生成部）
高周波生成部１２１は、発振器１２１ａと増幅器１２１ｂとを備える。発振器１２１ａは、例えばＰＬＬ（Phase Lock Loop）など、後述する制御部１１０の制御に従って高周波を発振する回路である。発振器１２１ａは、周波数設定信号に基づいて制御部１１０が設定する周波数の高周波を出力する。

増幅器１２１ｂは、発振器１２１ａが生成した高周波を増幅し、点火プラグ４に出力する。増幅器１２１ｂは、出力制御部１１０ａから増幅設定信号が入力されると、ＯＮ状態となって高周波を増幅する。また、かかる増幅設定信号には、増幅器１２１ｂの増幅率を示す情報が含まれており、増幅器１２１ｂは、増幅設定信号に基づいた増幅率で高周波を増幅し、増幅部１２２に出力する。

（増幅部）
増幅部１２２は、少なくとも１つの増幅器を備える。図３に示す例では、増幅部１２２は、３つの増幅器１２２ａ〜１２２ｃを備える多段増幅器である。増幅部１２２は、高周波生成部１２１から入力される高周波を増幅して点火プラグ４に出力する。増幅部１２２の各増幅器１２２ａ〜１２２ｃの増幅率は、予め設定されているものとする。

（２−４−２．制御部）
制御部１１０は、点火制御装置２の指示に基づき、高周波出力部１２０による高周波の出力を制御する。制御部１１０は、点火制御装置２から入力される制御信号に基づいて高周波の出力レベルや照射タイミング等の各種パラメータを設定する。このとき、制御部１１０は、高周波の出力レベルが制御信号に基づいて設定される設定レベルよりも大きくなるように高周波出力部１２０を制御する。

制御部１１０は、点火制御装置２から入力される点火信号に基づいて高周波を出力するよう高周波出力部１２０を制御する。また、制御部１１０は、点火プラグ４から照射される高周波の出力レベルに基づき、高周波が正常に出力されるか否かを判定するとともに、高周波出力部１２０が出力する高周波の出力レベルを調整する。

これにより、制御部１１０は、エンジンの失火を抑制しつつ、高周波が正常に出力されるか否かを判定することができる。

図２に示す制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部（図示せず）などを備えたマイクロコンピュータであり、高周波出力装置１全体を制御する。制御部１１０は、パラメータ設定部１１１と、タイミング制御部１１２と、レベル制御部１１３と、検出部１１４と、判定部１１５と、通知部１１６と、を備える。

制御部１１０のＣＰＵは、例えばＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、パラメータ設定部１１１、タイミング制御部１１２、レベル制御部１１３、検出部１１４、判定部１１５および通知部１１６として機能する。

また、パラメータ設定部１１１、タイミング制御部１１２、レベル制御部１１３、検出部１１４、判定部１１５および通知部１１６の少なくとも一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

（ａ．パラメータ設定部）
パラメータ設定部１１１は、点火制御装置２の高周波制御部２２から制御信号が入力されると、入力された制御信号に含まれる設定パラメータに基づいて、高周波を出力するための各種パラメータを設定する。パラメータ設定部１１１は、周波数設定部１１１ａと、増幅率設定部１１１ｂとを備える。

（周波数設定部）
周波数設定部１１１ａは、点火制御装置２の高周波制御部２２から制御信号が入力されると、入力された制御信号に含まれる高周波の周波数情報に基づいて、発振器１２１ａで生成する高周波の周波数を設定する。周波数設定部１１１ａは、例えば高周波の周波数を設定する周波数設定信号を生成する。

周波数設定部１１１ａは、後述するタイミング制御部１１２が指示するタイミングで、生成した周波数設定信号を発振器１２１ａに出力する。

このように、周波数設定部１１１ａは、点火制御装置２から制御信号が入力されるタイミングで周波数設定信号を用いて周波数を更新する。

（増幅率設定部）
増幅率設定部１１１ｂは、制御信号に含まれる出力レベルに基づいて、増幅器１２１ｂの増幅率を設定する。増幅率設定部１１１ｂは、例えば増幅率を設定する増幅設定信号を生成し、タイミング制御部１１２が指定するタイミングで増幅設定信号の出力を開始する。増幅率設定部１１１ｂは、増幅設定信号の出力を開始すると、制御信号に含まれる出力タイミングに基づいた間隔で増幅設定信号を増幅器１２１ｂに出力する。

このように、増幅率設定部１１１ｂは、点火制御装置２から制御信号が入力されるタイミングで増幅設定信号を用いて設定する増幅率を更新することで設定レベルを更新する。

（ｂ．タイミング制御部）
タイミング制御部１１２は、点火制御装置２から点火信号が入力されると、点火信号が入力されてから所定時間経過後に、高周波出力部１２０から高周波が出力されるように、高周波の出力タイミングを制御する。

タイミング制御部１１２は、点火制御装置２から点火信号が入力されてから所定時間経過後に、パラメータ設定部１１１に対して周波数設定信号および増幅設定信号を出力するよう指示する。これにより、高周波出力部１２０から高周波が出力される。

（ｃ．レベル制御部）
レベル制御部１１３は、パラメータ設定部１１１が設定レベルを更新すると、設定レベルよりも大きな出力レベルの高周波が出力されるように高周波出力部１２０を制御する。

なお、出力レベルを設定レベルよりも大きくなるよう制御するのは、設定レベルが前回の設定レベルと異なる値に更新、すなわち変更されたときであることが好ましい。換言すると、更新した設定レベルが前回の設定レベルと同じである場合は、出力レベルを設定レベルとし、更新した設定レベルが前回の設定レベルと異なる場合は、設定レベルよりも大きな出力レベルとする。

また、レベル制御部１１３は、パラメータ設定部１１１が設定した設定レベルおよび実際に高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベル（以下、実レベルと記載する）に基づき、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベルを制御する。以下、レベル制御部１１３が設定する高周波の出力レベルを目標レベルと記載する。

レベル制御部１１３は、目標レベルの高周波が高周波出力部１２０から出力されるように制御する。レベル制御部１１３は、例えば、増幅器１２１ｂの増幅率を調整することで目標レベルの高周波が高周波出力部１２０から出力されるように制御する。具体的に、レベル制御部１１３は、例えば目標レベルと設定レベルとの差分に相当するバイアス信号を増幅器１２１ｂに入力することで増幅器１２１ｂの増幅率を調整する。

以下、図４および図５を用いてレベル制御部１１３が行う目標レベルの制御について具体的に説明する。図４および図５は、実施形態に係る目標レベルを説明するための図である。

図４に示すように、時刻ｔ１で制御信号が入力されたとする。この場合、パラメータ設定部１１１は、制御信号に基づき、例えば設定レベルＰ１を高周波の出力レベルに設定する。このとき、レベル制御部１１３は、例えば時刻ｔ２で設定レベルＰ１よりも大きい目標レベルＰ２を設定する。レベル制御部１１３は、例えば設定レベルＰ１を１．１倍した目標レベルＰ２を設定する。なお、１．１倍は一例であり、レベル制御部１１３は、設定レベルＰ１をＡ倍（Ａは１以上の整数）した目標レベルＰ２を設定すればよい。

高周波出力部１２０は、点火信号が入力された時刻ｔ１から所定時刻経過後の時刻ｔ３で目標レベルＰ２の高周波を出力する。

ここで、高周波出力装置１が正常に高周波を出力できず出力レベルが低下する場合について説明する。この場合、高周波出力部１２０は、時刻ｔ３で目標レベルＰ２の高周波を生成するが、実際に高周波出力装置１から出力される高周波の出力レベルは図４に示すように目標レベルＰ２よりも小さくなる。例えば図４では、高周波の実レベルが設定レベルＰ１に低下した場合を示している。

このように、高周波出力装置１が正常に高周波を出力できず出力レベルが低下してしまう場合であっても、レベル制御部１１３が目標レベルＰ２を設定レベルＰ１よりも大きくすることで、実レベルの低下を抑制することができる。これにより、エンジンの失火を抑制することができる。

なお、図４の場合、レベル制御部１１３は、目標レベルを目標レベルＰ２に維持する。これにより、時刻ｔ３以降に高周波を出力する場合であっても、高周波出力装置１が設定レベルＰ１の高周波を出力することができる。

一方、高周波出力装置１が正常に高周波を出力できる場合について、図５を用いて説明する。なお、時刻ｔ３で高周波を出力するまでは図４と同じであるため説明を省略する。高周波出力装置１は、図５に示すように目標レベルＰ２の高周波を出力する。この場合、高周波出力装置１は、目標レベルＰ２の高周波を出力する。

次に、レベル制御部１１３は、時刻ｔ４で目標レベルを設定レベルＰ１に戻す。これにより、時刻ｔ５で点火信号が入力されると、高周波出力部１２０は、点火信号が入力された時刻ｔ５から所定時間経過後の時刻ｔ６に設定レベルＰ１の高周波を出力する。

ここで、時刻ｔ４で目標レベルを設定レベルＰ１に戻す点について説明する。レベル制御部１１３が目標レベルを設定レベルＰ１よりも大きい目標レベルＰ２に設定することで、高周波出力装置１は、実レベルが設定レベルＰ１よりも大きい高周波を出力する。そのため、高周波出力装置１は、高周波が正常に照射されるか否かにかかわらず、設定レベルＰ１以上の高周波を照射できるため、エンジンの失火を抑制することができる。

しかしながら、出力レベルが大きい高周波を高周波出力装置１が出力し続けると、点火プラグ４が摩耗して劣化し、燃費も悪化してしまう。そこで、実施形態のレベル制御部１１３は、高周波出力装置１が正常な場合、時刻ｔ４で目標レベルを設定レベルＰ１に戻す。これにより、点火プラグ４の劣化および燃費の悪化を抑制することができる。

なお、例えば高周波の実レベルが目標レベルＰ２より小さいが、設定レベルＰ１よりも大きい場合、レベル制御部１１３が、時刻ｔ４において、目標レベルを設定レベルＰ１と目標レベルＰ２の間の出力レベルに変更するようにしてもよい。

また、高周波の実レベルが設定レベルＰ１よりも小さい場合、レベル制御部１１３が、時刻ｔ４において、目標レベルＰ２よりも大きい出力レベルを目標レベルに設定するようにしてもよい。

このように、レベル制御部１１３が、実レベルと設定レベルＰ１との差分に応じて、目標レベルを制御することで、実レベルを設定レベルＰ１に近づけることができ、エンジンの失火を抑制することができる。

なお、図４では、高周波出力装置１が、１つの点火信号が入力された場合に、高周波を１回出力するようにしているが、これに限定されない。高周波出力装置１が繰り返し高周波を出力するようにしてもよい。

（ｄ．検出部）
図２に戻る。検出部１１４は、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベル（実レベル）を検出する。検出部１１４は、例えば高周波出力部１２０と点火プラグ４とを接続するケーブルのうち点火プラグ４に近い位置で実レベルを検出する。これにより、高周波出力装置１は、かかるケーブルの劣化を検出することができる。

検出部１１４は、検出した高周波の実レベルを判定部１１５に出力する。

（ｅ．判定部）
判定部１１５は、検出部１１４が検出した実レベルと、パラメータ設定部１１１が設定する設定レベルＰ１とに基づいて高周波が正常に出力されるか否かを判定する。判定部１１５は、実レベルが設定レベルＰ１よりも大きい場合に、高周波が正常に出力されると判定する。一方、判定部１１５は、実レベルが設定レベルＰ１以下の場合に、高周波が正常に出力されないと判定する。

なお、ここでは、判定部１１５が実レベルと設定レベルＰ１とを比較しているが、これに限定されない。例えば、判定部１１５が実レベルと目標レベルＰ２とを比較して高周波が正常に出力されるか否かを判定してもよい。

目標レベルＰ２は、設定レベルＰ１に１以上の整数を乗算することで算出される。したがって、設定レベルＰ１に基づいて高周波が正常に出力されるか否かを判定するために、判定部１１５が目標レベルＰ２を用いることもできる。

また、判定部１１５は、実レベルと設定レベルＰ１とを比較し、比較結果をレベル制御部１１３に出力する。レベル制御部１１３は、比較結果に基づいて目標レベルＰ２を増加するか否かを決定する。このように、レベル制御部１１３は、判定部１１５の比較結果に基づいて、目標レベルのフィードバック制御を行う。

（ｆ．通知部）
通知部１１６は、高周波が正常に出力されないと判定部１１５が判定した場合、判定結果を点火制御装置２のユーザ通知部２４に通知する。

（３．レベル制御処理）
次に、図６を用いて、実施形態に係る高周波出力装置１が実行するレベル制御処理の処理手順について説明する。図６は、実施形態に係る高周波出力装置１が実行するレベル制御処理の処理手順を示すフローチャートである。例えば、高周波出力装置１は、エンジンが駆動している間、所定周期で図６に示すレベル制御処理を実行する。

図６に示すように、高周波出力装置１は、まず制御信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御信号を受信していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、高周波出力装置１はステップＳ１０４に進む。

一方、制御信号を受信した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、高周波出力装置１は、受信した制御信号に基づいて高周波の出力レベルや周波数等のパラメータを設定する（ステップＳ１０２）。また、高周波の出力レベルを設定レベルＰ１よりも大きい目標レベルＰ２に設定する（ステップＳ１０３）。

次に、高周波出力装置１は、点火信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。点火信号を受信していない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、高周波出力装置１は処理を終了する。

一方、点火信号を受信した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、高周波出力装置１は、点火信号を受信してから所定期間経過後に高周波を照射する（ステップＳ１０５）。高周波出力装置１は、ステップＳ１０５で照射した高周波の実レベルを検出する（ステップＳ１０６）。

高周波出力装置１は、ステップＳ１０６で検出した実レベルが設定レベルＰ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。実レベルが設定レベルＰ１よりも大きい場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、高周波出力装置１は、高周波が正常に照射されていると判定し（ステップＳ１０８）、高周波の目標レベルを設定レベルＰ１に戻す（ステップＳ１０９）。

一方、実レベルが設定レベルＰ１以下の場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、高周波出力装置１は、高周波が正常に照射されていないと判定し（ステップＳ１１０）、実レベルが設定レベルＰ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

実レベルが設定レベルＰ１より小さい場合（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、高周波出力装置１は、目標レベルをステップＳ１０３で設定した目標レベルＰ２よりも増加させる（ステップＳ１１２）。

一方、実レベルが設定レベルＰ１と等しい場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、高周波出力装置１は、ステップＳ１０３で設定した目標レベルＰ２を維持する（ステップＳ１１３）。

なお、実レベルが設定レベルＰ１と等しい場合に高周波出力装置１が目標レベルＰ２を維持するとしたが、このとき、実レベルが設定レベルＰ１と必ずしも一致していなくともよい。例えば実レベルと設定レベルＰ１との差が所定値以下である場合、実レベルが設定レベルＰ１と等しいと判定するようにしてもよい。

以上のように、実施形態に係る高周波出力装置１は、制御信号が入力された場合に、制御信号に基づいた設定レベルよりも大きい出力レベルの高周波を出力する。また、高周波出力装置１は、高周波の出力レベルと設定レベルとに基づいて高周波が正常に出力されるか否かを判定する。

これにより、高周波出力装置１は、失火を抑制しつつ高周波が正常に出力されるか否かを判定することができる。

（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。

上述した実施形態では、レベル制御部１１３が、高周波生成部１２１の増幅器１２１ｂの増幅率を調整することで、高周波の出力レベルを制御するとしたが、これに限定されない。例えば、レベル制御部１１３が増幅部１２２の増幅率を調整することで、高周波の出力レベルを制御するようにしてもよい。この場合、レベル制御部１１３は、増幅部１２２の増幅率を大きくすることで、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベルが大きくなるようにする。

上述した実施形態では、高周波出力装置１および点火制御装置２をそれぞれ別の構成としたが、これに限定されない。例えば高周波出力装置１および点火制御装置２を１つの点火制御システム１０としてＥＣＵに実装してもよい。

また、上述した実施形態では、１つの点火プラグ４から出力される高周波のレベル制御について説明した、すなわち１気筒のエンジンにおける高周波のレベル制御について説明したが、気筒数は１つに限定されない。例えば４気筒など、エンジンが複数の気筒を有していてもよい。

また、エンジンが複数の気筒を有する場合、点火システム１００が各気筒に配置される点火プラグ４ごとに複数の高周波出力装置１を備えてもよく、あるいは、１つの高周波出力装置１が複数の点火プラグ４に対してそれぞれ高周波を出力するようにしてもよい。

（５．効果）
上記実施形態に係る高周波出力装置１は、高周波出力部１２０と、設定部（パラメータ設定部）１１１と、レベル制御部１１３と、検出部１１４と、判定部１１５と、を備える。高周波出力部１２０は内燃機関（エンジン）の燃焼室内に照射する高周波を出力する。設定部１１１は、内燃機関（エンジン）の状態に応じた高周波の出力レベルを設定する。レベル制御部１１３は、設定部１１１が高周波の出力レベルを設定した場合に、設定した出力レベル（設定レベルＰ１）より大きなレベル（目標レベルＰ２）の高周波が出力されるように高周波出力部１２０を制御する。検出部１１４は、レベル制御部１１３によって設定部１１１が設定した出力レベルよりも大きなレベルの高周波が出力されるように制御されている場合に、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベル（実レベル）を検出する。判定部１１５は、検出部１１４が検出した出力レベルと設定部１１１が設定した出力レベルとに基づいて高周波が燃焼室内に正常に照射されているか否かを判定する。

これにより、高周波出力装置１は、エンジンの失火を抑制しつつ、高周波が正常に照射されているか否かを判定することができる。

上記実施形態に係る高周波出力装置１のレベル制御部１１３は、判定部１１５の判定結果に基づいて、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベルを制御する。

これにより、高周波出力装置１は、高周波が正常に照射されない場合でも、エンジンの失火を抑制することができる。

上記実施形態に係る高周波出力装置１のレベル制御部１１３は、検出部１１４が検出した出力レベルが、設定部１１１が設定する出力レベルよりも大きい場合、即ち、判定部１１５が正常と判定した場合、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベルを設定部１１１が設定する出力レベルに戻す。

これにより、高周波出力装置１は、点火プラグ４の劣化および燃費の悪化を抑制することができる。

上記実施形態に係る高周波出力装置１の高周波出力部１２０は、高周波を生成する高周波生成部１２１を備える。レベル制御部１１３は、高周波生成部１２１が生成する高周波の出力レベルが大きくなるように、高周波生成部１２１を制御する。

これにより、高周波出力装置１は、エンジンの失火を抑制しつつ、高周波が正常に照射されているか否かを判定することができる。

上記実施形態に係る高周波出力装置１の高周波出力部１２０は、高周波を生成する高周波生成部１２１と、高周波生成部１２１が生成した高周波を増幅する増幅部１２２と、を備える。レベル制御部１１３は、増幅部１２２の増幅率を大きくすることで、高周波出力部１２０から出力される高周波の出力レベルが大きくなるようにする。

これにより、高周波出力装置１は、エンジンの失火を抑制しつつ、高周波が正常に照射されているか否かを判定することができる。

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 高周波出力装置
２ 点火制御装置
３ 点火コイル
４ 点火プラグ
１０ 点火制御システム
１１０ 制御部
１１１ パラメータ設定部
１１３ レベル制御部
１１４ 検出部
１１５ 判定部
１２０ 高周波出力部
１２１ 高周波生成部
１２２ 増幅部

Claims (6)

1. 内燃機関の燃焼室内に照射する高周波を出力する高周波出力部と、
   前記内燃機関の状態に応じた前記高周波の出力レベルを設定する設定部と、
   前記設定部が前記高周波の前記出力レベルを設定した場合に、設定した前記出力レベルより大きなレベルの前記高周波が出力されるように前記高周波出力部を制御するレベル制御部と、
   前記レベル制御部によって設定部が設定した前記出力レベルよりも大きなレベルの前記高周波が出力されるように制御されている場合に、前記高周波出力部から出力される前記高周波の前記出力レベルを検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記出力レベルと前記設定部が設定した前記出力レベルとに基づいて前記高周波が前記燃焼室内に正常に照射されているか否かを判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする高周波出力装置。
2. 前記レベル制御部は、
   前記判定部の判定結果に基づいて、前記高周波出力部から出力される前記高周波の前記出力レベルを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波出力装置。
3. 前記レベル制御部は、
   前記判定部が正常と判定した場合、前記高周波出力部から出力される前記高周波の出力レベルを前記設定部が設定する前記出力レベルに戻すこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の高周波出力装置。
4. 前記高周波出力部は、
   前記高周波を生成する高周波生成部を備え、
   前記レベル制御部は、
   前記高周波生成部が生成する高周波の出力レベルが大きくなるように、前記高周波生成部を制御すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の高周波出力装置。
5. 前記高周波出力部は、
   前記高周波を生成する高周波生成部と、
   前記高周波生成部が生成した前記高周波を増幅する増幅部と、を備え、
   前記レベル制御部は、
   前記増幅部の増幅率を大きくすることで、前記高周波出力部から出力される前記高周波の前記出力レベルが大きくなるようにすること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の高周波出力装置。
6. 内燃機関の燃焼室内に照射する高周波を出力する高周波出力工程と、
   前記内燃機関の状態に応じた前記高周波の出力レベルを設定する設定工程と、
   前記設定工程で前記高周波の前記出力レベルを設定した場合に、設定した前記出力レベルより大きなレベルの前記高周波が前記高周波出力工程で出力されるように制御するレベル制御工程と、
   前記設定工程で設定した前記出力レベルよりも大きなレベルの前記高周波が出力されるように制御されている場合に、前記高周波出力工程で出力される前記高周波の前記出力レベルを検出する検出工程と、
   前記検出工程で検出した前記出力レベルと前記設定工程で設定した前記出力レベルとに基づいて前記高周波が前記燃焼室内に正常に照射されているか否かを判定する判定工程と、
   を含むことを特徴とする高周波出力方法。

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