JP5794214B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき点火プラグの電極間に高電圧を印加する点火制御を行うことで電極間に放電火花を生じさせる内燃機関の制御装置に関する。

近年、ダウンサイジングによって燃費を改善したりコストを低減したりすべく、過給器の採用等によって火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）の圧縮比が高くされる傾向にある。圧縮比が高くされると、点火プラグの中心電極及び接地電極の間隙（ギャップ）に放電火花を生じさせる時期における筒内圧が高くなり、点火プラグの放電電圧が高くなる。そして、放電電圧が高くなると、走行距離の増加等によって点火プラグの電極磨耗が進んだ場合に、早期に放電電圧がプラグ碍子の絶縁破壊限界電圧を超える事態が生じ、点火プラグの信頼性が低下するおそれがある。このとき、放電火花を発生させることができなくなり、内燃機関が失火するおそれがある。

こうした問題に対処すべく、本発明者らは、下記特許文献１に見られるように、ツェナーダイオードやバリスタ等の定電圧素子を用いて点火プラグの放電電圧を所定電圧で制限する技術に着目した。この技術について詳しく説明すると、点火コイルの２次側の両端のうち一端には、点火プラグの中心電極と、端子間電圧が上記所定電圧以上になることで電流の流通を許容する定電圧素子とが接続されている。そして、定電圧素子の両端のうち中心電極側と反対側は接地されている。

こうした構成によれば、点火プラグのギャップの印加電圧が所定電圧を上回ろうとする場合、上記印加電圧が所定電圧で制限されてフラットにされる。そして、上記印加電圧が所定電圧に維持される期間内にギャップの気体の状態が放電に適した状態とされることで、ギャップに放電火花が生じる。これにより、点火プラグの放電電圧が過度に高くなることを回避でき、点火プラグの信頼性の低下を抑制することができる。

特公平６−８０３１３号公報

ところで、点火プラグの使用期間が長くなるにつれて、点火プラグの電極の磨耗が促進されてギャップが拡大する等、点火プラグの劣化度合いが大きくなる。定電圧素子が備えられる点火装置においては、点火プラグの劣化度合いが大きくなると、ギャップの印加電圧が所定電圧に到達してからギャップの気体の状態が放電に適した状態とされるまでの時間が長くなる。ここで、点火コイルに蓄えられる磁気エネルギが有限であることから、点火プラグの劣化度合いが大きくなると、ギャップの印加電圧が所定電圧に維持される期間においてギャップの気体の状態が放電に適した状態とならないことがある。この場合、放電火花が発生せず、内燃機関が失火するおそれがある。こうした事態を回避するには、点火プラグの劣化を把握する技術が要求される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、点火プラグに劣化が生じている旨を適切に判断することのできる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、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、互いに磁気結合された１次コイル（３８ａ）及び２次コイル（３８ｂ）を有する点火コイル（３８）と、内燃機関（１０）の燃焼室（２４）に突出した中心電極（２６ａ）及び接地電極（２６ｂ）を有する点火プラグ（２６）とを備える内燃機関の燃焼制御システムに適用され、前記点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき前記中心電極及び前記接地電極間に高電圧を印加する点火制御を行うことでこれら電極間に放電火花を生じさせる内燃機関の制御装置において、前記２次コイルの一端は、低圧側経路（Ｌ１，Ｌ１ａ）を介して基準となる電位を有する部材（４０）に接続され、他端は、接続経路（Ｌ２）を介して前記中心電極に接続され、前記接続経路には、一端が前記低圧側経路の両端のうち前記２次コイル側に接続された又は接地された定電圧用経路（Ｌ３，Ｌ３ａ）が接続され、前記定電圧用経路には、前記１次コイルに通電される場合、前記２次コイルに生じる誘起電圧の極性が負となる側から正となる側に向かう方向である規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容し、前記１次コイルへの通電が遮断される場合、自身の端子間電圧が規定電圧以上になるときに前記規定方向とは逆方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容しつつ前記規定電圧分の電圧降下を生じさせる定電圧素子（４４，４４ａ）と、前記定電圧用経路を流れる電流を検出する電流検出手段（４５，４５ａ）とが備えられ、前記１次コイルへの通電開始後、該１次コイルへの通電が遮断されている期間において、前記電流検出手段によって電流が検出された時間が基準となる時間よりも長くなることに基づき、前記点火プラグが劣化している旨判断する処理を行う劣化判断手段を備えることを特徴とする。

本発明者らは、点火プラグの中心電極及び接地電極の間隙（ギャップ）の印加電圧が上記規定電圧を上回ろうとする場合、上記印加電圧が規定電圧で制限される期間に上記定電圧用経路に電流が流れることに着目した。そして、定電圧用経路に電流が流れる時間は、ギャップが広い等、点火プラグの劣化度合いが大きいほど長くなる傾向にあるとの知見を得た。この点に鑑み、上記発明では、上記劣化判断手段を備えることで、点火プラグが劣化している旨を適切に判断することができる。

加えて請求項１記載の発明は、前記規定電圧は、新品の前記点火プラグの放電電圧よりも高い電圧に設定され、前記劣化判断手段は、前記判断する処理として、前記電流検出手段によって電流が検出されることに基づき前記劣化している旨判断する処理を行うことを特徴とする。

上記発明では、上記態様にて規定電圧が設定されている。こうした設定によれば、点火プラグの劣化度合いが大きくなり、点火プラグの放電電圧が高くなることで、ギャップの印加電圧が規定電圧で制限されるようになる。このため、上記発明では、電流検出手段によって電流が検出されることに基づき、点火プラグが劣化している旨判断する。

第１の実施形態にかかる燃焼制御システムの構成図。 同実施形態にかかる点火装置の構成図。 エンジン運転状態及び点火プラグの放電電圧の関係を示す図。 第１の実施形態にかかる点火プラグの劣化判断処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる点火プラグの劣化判断処理の一例を示す図。 第２の実施形態にかかる点火装置の構成図。 第３の実施形態にかかる点火プラグの劣化判断処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる点火プラグの劣化判断処理の一例を示す図。 第４の実施形態にかかる通電時間延長処理の手順を示す流れ図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる制御装置を車載式内燃機関の燃焼制御システムに適用した第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、本実施形態にかかる燃焼制御システムの全体構成を示す。

図示されるように、エンジン１０の吸気通路１２には、上流側から順に、後述するターボチャージャ１４が備える吸気コンプレッサ１４ａ、スロットルバルブ１６及び吸気通路１２の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ１８が設けられている。スロットルバルブ１６は、その開度（スロットル開度）が調節されることで、エンジン１０の燃焼室２４へと供給される空気量（吸気量）を調節するための電子制御式の部材である。

吸気通路１２のうち、吸気圧センサ１８の下流側の吸気ポート近傍には、図示しない燃料タンクから汲み上げられた燃料を上記吸気ポート近傍に噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁２０が設けられている。燃料噴射弁２０から噴射供給された燃料と吸気との混合気は、吸気バルブ２２の開動作によって燃焼室２４に供給される。

燃焼室２４に供給された混合気は、先端部（中心電極及び接地電極）が燃焼室２４に突出する点火プラグ２６の放電火花によって着火され、燃焼に供される。混合気の燃焼によって発生するエネルギは、ピストン２８を介してエンジン１０の出力軸（クランク軸）の回転エネルギとして取り出される。なお、燃焼に供された混合気は、排気バルブ３０の開動作によって、排気として排気通路３２に排出される。なお、上記クランク軸付近には、クランク軸の回転角度を検出するクランク角度センサ３３が設けられている。

吸気通路１２と排気通路３２との間には、上記ターボチャージャ１４が設けられている。ターボチャージャ１４は、上記吸気コンプレッサ１４ａと、排気通路３２に設けられた排気タービン１４ｂと、これらを連結する回転軸１４ｃとを備えて構成されている。詳しくは、排気通路３２を流れる排気のエネルギによって排気タービン１４ｂが回転し、その回転エネルギが回転軸１４ｃを介して吸気コンプレッサ１４ａに伝達され、吸気コンプレッサ１４ａによって吸気が圧縮される。すなわち、ターボチャージャ１４によって吸気が過給される。なお、本実施形態では、ターボチャージャ１４として、吸気の過給圧を調節可能なものを想定しており、具体的には例えば、ターボチャージャ１４の有する図示しない可変ベーンの開度の調節によって過給圧が調節可能なものを想定している。

排気通路３２において排気タービン１４ｂの下流側には、上流側から順に、Ａ／Ｆセンサ３４と、排気中の有害成分を浄化する三元触媒３６とが設けられている。Ａ／Ｆセンサ３４は、排気中の酸素濃度や未燃成分（ＣＯ，ＨＣ及びＨ２等）に応じてリニアな電気信号を出力する。詳しくは、Ａ／Ｆセンサ３４は、広域の空燃比を検出可能な、いわゆる全領域空燃比センサである。

次に、本実施形態にかかる点火システムの構成について図２を用いて詳述する。

図示されるように、点火コイル３８は、１次コイル３８ａと、同コイルと磁気結合された２次コイル３８ｂとを備えて構成されている。２次コイル３８ｂの両端のうち一端は、低圧側経路Ｌ１を介してバッテリ４０の正極側（基準となる電位を有する部材に相当）に接続され、他端は、接続経路Ｌ２を介して点火プラグ２６の中心電極２６ａに接続されている。また、バッテリ４０の負極側は接地されている。なお、本実施形態では、バッテリ４０として、１２Ｖの端子電圧を有する鉛蓄電池を用いている。また、本実施形態では、接地電位を「０Ｖ」とする。

１次コイル３８ａの両端のうち一端は、バッテリ４０の正極側に接続され、他端は、電子制御式の開閉手段であるスイッチング素子４２の入出力端子を介して接地されている。本実施形態では、スイッチング素子４２として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。

上記接続経路Ｌ２には、一端が接地された定電圧用経路Ｌ３が接続されている。定電圧用経路Ｌ３には、接続経路Ｌ２側から順に、定電圧素子としてのツェナーダイオード４４と、電流検出用の抵抗体４５とが備えられている。詳しくは、ツェナーダイオード４４のアノードは、接続経路Ｌ２側に接続され、カソードは抵抗体４５の一端に接続されている。

電子制御装置（以下、ＥＣＵ４６）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、エンジン１０を制御対象とする制御手段である。ＥＣＵ４６は、抵抗体４５における電圧降下量に基づき抵抗体４５を流れる電流を検出したり、点火プラグ２６の中心電極２６ａ及び接地電極２６ｂの間隙（ギャップ）に放電火花を生じさせるべく、スイッチング素子４２の開閉制御端子（ゲート）に対して点火信号ＩＧｔを出力する点火制御を行ったりする。

ここで、ＥＣＵ４６による点火制御について説明すると、まず、スイッチング素子４２のゲートに入力される点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされることでスイッチング素子４２がオン状態とされる。これにより、バッテリ４０から１次コイル３８ａへと電流（１次電流Ｉ１）の流通が開始され、点火コイル３８への磁気エネルギの蓄積が開始される。ちなみに、本実施形態では、１次コイル３８ａに通電される場合、２次コイル３８ｂの両端のうち中心電極２６ａ側の極性が正とされ、１次コイル３８ａ側の極性が負とされる。

そして、１次コイル３８ａへの通電後、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられることでスイッチング素子４２がオフ状態に切り替えられると、２次コイル３８ｂの両端の極性が反転されるとともに２次コイル３８ｂに高電圧が誘起される。これにより、点火プラグ２６のギャップに高電圧が印加される。

ここで、本実施形態では、上記定電圧用経路Ｌ３にツェナーダイオード４４が備えられている。このため、点火プラグ２６のギャップの印加電圧（２次電圧Ｖ２）がツェナーダイオード４４のブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする場合、ツェナーダイオード４４にてブレークダウン電圧Ｖｚ分の電圧降下が生じ、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで制限される。すなわち、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする期間において、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持されることとなる。

そして、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚで維持される期間において、ギャップの気体の状態が放電に適した状態となると、点火プラグ２６のギャップに放電火花が生じるとともに、接地電極２６ｂから中心電極２６ａへと放電電流が流れることとなる。こうした構成によれば、点火プラグ２６の放電電圧が高くなることを回避できる。

ちなみに、本実施形態では、ツェナーダイオード４４のブレークダウン電圧Ｖｚを、新品の点火プラグ２６の放電電圧よりも高く、また、エンジン１０が運転される場合に想定される新品の点火プラグ２６の放電電圧最大値よりも高くてかつ、点火プラグ２６の放電電圧の許容上限値（耐圧上限値）未満の電圧に設定している。ここで、耐圧上限値とは、例えば、点火装置の信頼性を維持可能な放電電圧の上限値のことである。こうした設定は、点火プラグ２６の経年劣化により点火プラグ２６の放電電圧が過度に高くなることを回避するためのものである。つまり、点火プラグ２６の使用初期の放電電圧は低いものの、点火プラグ２６の使用期間が長くなって点火プラグ２６の劣化度合いが大きくなると、上記放電電圧は高くなる。

なお、上記放電電圧最大値は、例えば、エンジン１０の運転状態を様々な状態に変更して得られた実験結果より定められる（図３参照）。

図１の説明に戻り、上記吸気圧センサ１８や、クランク角度センサ３３、更にはＡ／Ｆセンサ３４等の出力信号は、ＥＣＵ４６に入力される。ＥＣＵ４６は、上記各センサからの入力信号に基づき、上記点火制御に加えて、燃料噴射弁２０による燃料噴射制御や、ターボチャージャ１４による過給圧制御等のエンジン１０の燃焼制御や、警告灯４８の表示制御を行う。

上記燃料噴射制御について説明すると、まず、クランク角度センサ３３の出力値から算出されるエンジン回転速度、及び吸気圧センサ１８の出力値から算出される吸気圧等に基づき、基本となる燃料噴射時間を設定する。ここでは、上記燃料噴射時間が長くなるほど、燃料噴射弁２０からの燃料噴射量が多くなる傾向にある。次に、Ａ／Ｆセンサ３４の出力値に基づき算出される混合気の空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）にフィードバック制御するための補正係数を算出する。そして、上記基本となる燃料噴射時間に補正係数を乗算することで、最終的な燃料噴射時間の指令値を算出する。そして、上記指令値に基づき燃料噴射弁２０を通電操作することで、上記指令値に応じた燃料が燃料噴射弁２０から噴射される。

また、上記過給圧制御について説明すると、まず、エンジン１０の運転状態に基づき、目標過給圧を設定する。そして、吸気圧センサ１８によって検出される圧力（過給圧）を目標過給圧に制御すべくターボチャージャ１４を通電操作する。

次に、図４を用いて、本実施形態にかかる劣化判断処理について説明する。図４は、同処理の手順を示す図である。この処理は、ＥＣＵ４６によって実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号であるか否かを判断する。この処理は、定電圧用経路Ｌ３に電流が流れ得る状況であるか否かを判断するための処理である。

ステップＳ１０において肯定判断された場合には、ステップＳ１２に進み、抵抗体４５を流れる電流（判定電流Ｉｆ）が０以外の値であるか否か、すなわち定電圧用経路Ｌ３に電流が流れているか否かを判断する。この処理は、点火プラグ２６に劣化が生じているか否かを判断するための処理である。つまり、本実施形態では、ツェナーダイオード４４のブレークダウン電圧Ｖｚが上述した態様で設定されている。このため、点火プラグ２６の使用期間が短く、点火プラグ２６の劣化度合いが小さい場合、点火プラグ２６の放電電圧が上記ブレークダウン電圧Ｖｚよりも低くなる。したがって、点火プラグ２６の劣化度合いが小さい場合、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされる期間において、定電圧用経路Ｌ３を電流が流れることはない。これに対し、点火プラグ２６の使用期間が長くなり、点火プラグ２６の劣化度合いが大きくなる場合には、点火プラグ２６の放電電圧が高くなり、この放電電圧が上記ブレークダウン電圧Ｖｚで制限されることとなる。そしてこのとき、放電電圧がブレークダウン電圧Ｖｚで制限される期間において定電圧用経路Ｌ３に電流が流れることとなる。すなわち、抵抗体４５によって電流が検出された時間が「０」（基準となる時間）よりも長くなる。

ステップＳ１２において肯定判断された場合には、点火プラグ２６が劣化している旨判断し、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、点火プラグ２６が劣化している旨をユーザに報知する報知処理と、点火プラグ２６の放電電圧を低下させる方向に燃焼制御用のアクチュエータの制御量を変更する放電電圧低下処理とを含むフェールセーフ処理を行う。ここで、報知処理としては、具体的には例えば、警告灯４８を点灯させることでユーザに報知する処理を採用することができる。また、放電電圧低下処理としては、具体的には例えば、Ａ／Ｆリッチ処理や、過給圧低下処理、点火時期進角処理を採用することができる。

ここで、Ａ／Ｆリッチ処理は、目標空燃比をリッチ側にシフトさせることで燃料噴射弁２０の燃料噴射量を増量させる処理である。これは、混合気の空燃比が低いほど、点火プラグ２６の放電電圧が低くなることに鑑みた処理である。

また、過給圧低下処理は、ターボチャージャ１４の目標過給圧を低下させる処理である。これは、筒内圧が低いほど上記放電電圧が低くなることに鑑みた処理である。

さらに、点火時期進角処理は、点火プラグ２６のギャップに放電火花を発生させるタイミングを圧縮上死点に対して早める処理である。これは、放電火花を発生させるタイミングが圧縮上死点よりも早いほど、筒内圧が低くなり、上記放電電圧が低くなることに鑑みた処理である。

なお、上記ステップＳ１０、Ｓ１２において否定判断された場合や、ステップＳ１４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、点火プラグ２６の劣化は通常、短期間には進行しないと考えられる。このため、上記劣化判断処理を、車両が規定距離走行する毎や、車両の走行時間が規定時間経過する毎に行ってもよい。

また、点火プラグ２６の劣化度合いが小さいにもかかわらず、何らかの要因によってオフ点火信号とされる期間に抵抗体４５によって電流が検出され、点火プラグ２６が劣化している旨誤判断されるおそれがある。こうした事態を回避すべく、例えば、複数回のオフ点火信号とされる期間において抵抗体４５によって電流が検出されると判断された場合、点火プラグ２６が劣化している旨判断してもよい。

図５に、本実施形態にかかる劣化判断処理の一例を示す。詳しくは、図５（ａ）は、点火信号ＩＧｔの推移を示し、図５（ｂ）は、２次電圧Ｖ２の推移を示し、図５（ｃ）は、判定電流Ｉｆの推移を示す。なお、定電圧用経路Ｌ３を接地側から接続経路Ｌ２側へと向かう方向に流れる判定電流Ｉｆを正と定義する。

図示される例では、時刻ｔ１において点火信号ＩＧｔがオン点火信号からオフ点火信号に切り替えられることで、２次電圧Ｖ２の上昇が開始される。ここで、点火プラグ２６が新品である場合、点火プラグ２６の放電電圧がツェナーダイオード４４のブレークダウン電圧Ｖｚに到達する以前である時刻ｔ２においてギャップに放電火花が生じる。

点火プラグ２６の使用期間が長くなると、点火プラグ２６の放電電圧は高くなる。なお、この場合における放電火花の発生タイミングを、図中、時刻ｔ３にて示した。

点火プラグ２６の使用期間がさらに長くなると、点火プラグ２６の放電電圧が上記ブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとする。このため、２次電圧Ｖ２がブレークダウン電圧Ｖｚに維持され始める時刻ｔ４において、抵抗体４５によって判定電流Ｉｆが検出され、点火プラグ２６が劣化している旨判断されることとなる。

このように、本実施形態では、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされる期間において、抵抗体４５によって電流が検出されたと判断された場合、点火プラグ２６が劣化している旨判断した。そして、劣化している旨判断された場合、フェールセーフ処理を行った。これにより、車両が修理工場に到達するまでのリンプホームを適切に実施したり、点火プラグ２６の交換を極力速やかに行わせたりすることができ、エンジン１０の失火を好適に抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第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。

図６に、本実施形態にかかる点火装置の全体構成を示す。なお、図６において、先の図２に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を付している。また、図６では、ＥＣＵ４６の図示を省略している。

図示されるように、本実施形態では、低圧側経路Ｌ１の両端のうち２次コイル３８ｂ側と、接続経路Ｌ２とが定電圧用経路Ｌ３ａによって接続されている。定電圧用経路Ｌ３ａには、低圧側経路Ｌ１側から順に、抵抗体４５ａと、ツェナーダイオード４４ａとが備えられている。詳しくは、ツェナーダイオード４４ａのカソードは、抵抗体４５ａの一端に接続され、アノードは接続経路Ｌ２側に接続されている。

こうした構成において、点火信号ＩＧｔがオン点火信号からオフ点火信号に切り替えられる場合、２次コイル３８ｂの誘起電圧がツェナーダイオード４４ａのブレークダウン電圧Ｖｚを上回ろうとすると、上記誘起電圧がブレークダウン電圧Ｖｚで制限されるとともに、定電圧用経路Ｌ３ａに電流が流れることとなる。すなわち、ギャップの印加電圧がブレークダウン電圧Ｖｚに維持される。

ここで、本実施形態にかかる劣化判断処理は、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされる場合に抵抗体４５ａを流れる判定電流Ｉｆが０以外の値であると判断されたとき、点火プラグ２６が劣化している旨判断する処理となる。

このように、本実施形態では、図６に示した点火装置を採用する場合に劣化判断処理を行うことによっても、上記第１の実施形態に示した効果と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、定電圧用経路Ｌ３ａの一端を接地しない回路構成とした。このため、定電圧用経路を接続するための車両側の接地端子を省略できる等、点火装置を車両に実装する場合の自由度を高めることもできる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第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。

本実施形態では、点火プラグ２６の劣化判断手法を変更する。

図７に、本実施形態にかかる劣化判断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４６によって実行される。

この一連の処理では、ステップＳ１０において肯定判断された場合にステップＳ１２ａに進み、Ｉｆ検出期間内で判定電流Ｉｆが０以外の値であったか否か、すなわち定電圧用経路Ｌ３に電流が流れていたか否かを判断する。具体的には、図８に示すように、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられる時刻ｔ１からＩｆ検出期間が経過する時刻ｔ６までの期間で、判定電流Ｉｆが０以外の値であったか否かを判断する。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）は、先の図５（ａ）〜図５（ｃ）に対応している。

ここで、Ｉｆ検出期間内で判定電流Ｉｆが０以外の値であったか否かは、例えば、周知のラッチ回路や、ＥＣＵ４６によるソフトウェア処理等を組み合わせて判断すればよい。具体的には、Ｉｆ検出期間内で判定電流Ｉｆが０以外の値であったと判断された場合、その旨の情報をラッチ回路に記憶すればよい。なお、ラッチ回路に記憶された上記その旨の情報を、例えば、本ステップの処理の終了とともに、次回の判断に備えてリセットしてもよい。

また、Ｉｆ検出期間は、判定電流Ｉｆを用いた点火プラグ２６の劣化判断精度を高める観点から設定される。つまり、Ｉｆ検出期間が長すぎると、何らかの要因で生じたノイズが判定電流Ｉｆとして検出される蓋然性が高くなる。この場合、定電圧用経路Ｌ３に実際に電流が流れていないにもかかわらず、電流が流れていると判断されることで、点火プラグ２６が劣化している旨誤判断されるおそれがある。一方、Ｉｆ検出期間が短すぎると、定電圧用経路Ｌ３に実際に電流が流れているにもかかわらず、電流を検出することができない蓋然性が高くなる。この場合、点火プラグ２６が実際に劣化しているにもかかわらず、劣化していない旨誤判断されるおそれがある。上述した事項に鑑み、本実施形態では、Ｉｆ検出期間を、オフ点火信号に切り替えられてから点火が想定される時間（例えば、数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ）内の予め定められた固定値に設定した。

ステップＳ１２ａにおいて肯定判断された場合には、点火プラグ２６が劣化している旨判断し、ステップＳ１４に進む。

一方、上記ステップＳ１２ａにおいて否定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、フェールセーフ処理をクリアする。これにより、警告灯４８が消灯され、また、放電電圧低下処理が終了される。

なお、上記ステップＳ１０において否定判断された場合や、ステップＳ１４、Ｓ１６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した劣化判断処理を行うことによっても、上記第１の実施形態に示した効果と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第３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。

本実施形態では、フェールセーフ処理において、放電電圧低下処理に代えて、１次コイル３８ａへの通電時間を延長する通電時間延長処理を行う。この処理は、エンジン１０の失火を抑制するための処理である。

つまり、点火プラグ２６の劣化度合いが大きくなり、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされる期間において定電圧用経路Ｌ３に電流が流れると、点火コイル３８に蓄積された磁気エネルギが減少することとなる。その結果、エンジン１０が失火する懸念がある。こうした問題に対処すべく、通電時間延長処理を行う。

図９に、上記通電時間延長処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４６によって実行される。

この一連の処理では、ステップＳ１２ａにおいて肯定判断された場合には、ステップＳ１４ａに進み、上記報知処理と、上記通電時間延長処理とを含むフェールセーフ処理を行う。本実施形態では、通電時間延長処理を、点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる期間（オン点火信号のパルス幅）に所定値Δｔを加算する処理とする。より具体的には、上記処理を、エンジン１０の運転状態と関係付けられて上記期間が規定されたマップにおいて、上記期間に所定値Δｔを加算する処理とする。

通電時間延長処理によれば、定電圧用経路Ｌ３に電流が流れる場合であっても、次回の燃焼サイクル以降において点火コイル３８に蓄えられる磁気エネルギを増大させることができる。このため、定電圧用経路Ｌ３に電流が流れることによって減少する上記磁気エネルギを補填することができる。

また、本実施形態では、マップに規定された点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる期間のうちオン点火信号の開始タイミングを所定値Δｔ早めることで通電時間を延長することとしている。このため、通電時間の延長が、オン点火信号からオフ点火信号の切り替え時期である点火時期に与える影響を無くすこともできる。

一方、上記ステップＳ１２ａにおいて否定判断された場合には、ステップＳ１８に進み、フェールセーフ処理をクリアする。これにより、警告灯４８が消灯され、また、通電時間延長処理が終了される。

なお、上記ステップＳ１０において否定判断された場合や、ステップＳ１４ａ、Ｓ１８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

このように、本実施形態では、通電時間延長処理を行うことで、定電圧用経路Ｌ３に電流が流れることによって減少する点火コイル３８の磁気エネルギを補填することができ、ひいてはエンジン１０の失火を好適に抑制することができる。

さらに、通電時間延長処理によれば、点火プラグ２６が劣化した場合のフェールセーフを点火システム側で完結することもできる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・ツェナーダイオード４４のブレークダウン電圧Ｖｚの設定手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、ブレークダウン電圧Ｖｚを、上記耐圧上限値に設定してもよい。

また、例えば、エンジン１０が運転される場合に想定される放電電圧最大値を考慮せず上記ブレークダウン電圧Ｖｚを設定してもよい。この場合、点火プラグ２６の劣化度合いが大きくなる以前に抵抗体４５によって電流が検出され得る。こうした構成における劣化判断手法として、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号とされる期間において、抵抗体４５によって電流が検出された時間（例えば、先の図５の時刻ｔ４〜ｔ５）が０よりも長い閾値時間（基準となる時間に相当）を超えると判断された場合、点火プラグ２６が劣化している旨判断する手法を採用することができる。より具体的には、抵抗体４５によって電流が検出された時間をＥＣＵ４６の備える記憶手段（不揮発性メモリ）に記憶し、記憶された直近の時間が閾値時間を超えると判断された場合、点火プラグ２６が劣化している旨判断すればよい。なお、上記閾値時間は、点火プラグ２６が劣化していることを判別可能な時間であり、実験等により定められる時間である。

ちなみに、上記手法を採用する場合、オフ点火信号とされる期間において抵抗体４５によって電流が検出される時間に影響を及ぼすパラメータ（エンジン１０の運転状態や筒内圧）と関係付けて上記電流が検出される時間を記憶してかつ、上記閾値時間を上記パラメータと関係付けて設定する手段を備えることが望ましい。上記パラメータに応じて上記電流が検出される時間が異なることから、上記手法によって点火プラグ２６の劣化の有無の判断精度を高めることができる。

・電流検出用の抵抗体の設置位置としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、先の図２において、定電圧用経路Ｌ３のうちツェナーダイオード４４よりも接続経路Ｌ２側に抵抗体を備えてもよい。また、例えば、先の図６において、定電圧用経路Ｌ３ａのうちツェナーダイオード４４ａよりも接続経路Ｌ２側に抵抗体を備えてもよい。

・点火装置の回路構成としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、先の図２において、低圧側経路Ｌ１の両端のうち２次コイル３８ｂ側と反対側が接地部位（基準となる電位を有する部材に相当）に接続（接地）される回路構成であってもよい。

また、点火装置の回路構成としては、点火プラグの中心電極を負極としてかつ接地電極を正極とし、点火信号ＩＧｔがオフ点火信号に切り替えられる場合に接地電極から中心電極へと放電電流が流れるいわゆるマイナス放電が行われる構成に限らない。例えば、中心電極を正極としてかつ接地電極を負極とし、上記オフ点火信号に切り替えられる場合に中心電極から接地電極へと放電電流が流れるいわゆるプラス放電が行われる回路構成であってもよい。

・劣化判断処理の実行頻度としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、点火制御の実行毎に行ってもよい。

・点火プラグ２６が劣化している旨をユーザに報知する手法としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、音によってユーザに報知する手法を採用してもよい。

・上記第４の実施形態の図９のステップＳ１４ａにおいて、フェールセーフ処理に放電電圧低下処理を加えてもよい。

・１次コイル３８ａに供給する電気エネルギの増大手法としては、上記第４の実施形態に例示したものに限らない。例えば、点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる期間を延長せず、１次コイル３８ａに対する印加電圧を増大させる手法であってもよい。これは、例えば、バッテリ４０に昇圧コンバータを接続し、昇圧コンバータの出力電圧を１次コイル３８ａに印加することで実現することができる。この場合であっても、点火コイル３８に蓄えられる磁気エネルギを増大させることができる。また、例えば、点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる期間を延長させるとともに、１次コイル３８ａに対する印加電圧を増大させる手法であってもよい。

さらに、１次コイル３８ａに供給する電気エネルギの増大手法としては、点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる期間を所定値Δｔ延長させた後、オン点火信号とされる期間を徐々に短縮する手法であってもよい。これは、例えば、オン点火信号とされる期間を所定値Δｔ延長させた後、上記期間が下限ガード値（例えば、マップに規定されたオン点火信号とされる期間の初期値）を下回らないことを条件として、ＥＣＵ４６の制御周期毎に上記期間を規定値ずつ短縮することで実現することができる。ここで、上記規定値は、上記所定値Δｔよりも十分小さい値に設定される。なお、オン点火信号とされる期間の短縮は、例えば、エンジン１０の失火が生じないことを条件として継続すればよい。

加えて、１次コイル３８ａに供給する電気エネルギの増大手法としては、オン点火信号とされる期間を上記規定値ずつ徐々に延長する手法であってもよい。この場合、上記オン点火信号とされる期間に上限ガード値を設定することが望ましい。

・上記第４の実施形態において、通電時間の延長手法としては、マップに規定された点火信号ＩＧｔがオン点火信号とされる期間のうちオン点火信号の開始タイミングを早めることで通電時間を延長するものに限らない。例えば、オン点火信号の終了タイミングを所定値Δｔ遅らせることで通電時間を延長するものであってもよい。また、オン点火信号の開始タイミングを早める手法と、オン点火信号の終了タイミングを遅らせる手法とを併せて通電時間を延長してもよい。これらの場合であっても、点火コイル３８の磁気エネルギを補填することはできる。

・上記第３の実施形態において、オフ点火信号に切り替えられてから点火が想定される時間（例えば、数μｓｅｃ〜数十μｓｅｃ）内にＩｆ検出期間が存在することを条件として、Ｉｆ検出期間をエンジン１０の運転状態に応じて可変設定してもよい。

・上記第３の実施形態において、ラッチ回路に記憶された判定電流Ｉｆに関する情報を、点火信号ＩＧｔが次回オン点火信号とされるタイミング（先の図８の時刻ｔ７）でリセットしてもよい。

・上記第３，第４の実施形態において、フェールセーフ処理のクリア（先の図７のステップＳ１６，図９のステップＳ１８）を廃止し、フェールセーフ処理の動作を保持させる制御ロジックを採用してもよい。この場合、例えば、上記第４の実施形態において、オン点火信号とされる期間の延長は、フェールセーフ処理のクリアによって中止されない。このため、オン点火信号とされる期間の延長は、例えば、ディーラー等において点火プラグ２６が交換された場合に通電時間延長処理のクリアがなされるまで継続される。

・上記第４の実施形態において、フェールセーフ処理のクリアのうち警告灯４８の消灯を廃止してもよい。これにより、警告灯４８の点灯の継続によってユーザに対して点火プラグ２６の交換を促すことができる。

・電流検出手段としては、抵抗体に限らず、例えば、ホール素子を用いた電流センサであってもよい。

・定電圧素子としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、自身の端子間電圧が規定電圧となる場合にアバランシェ降伏が生じるアバランシェダイオードであってもよい。また、例えば、ツェナーダイオードやアバランシェダイオード以外の素子であってかつこれらと同様の機能を有する素子であってもよい。

１０…エンジン、２４…燃焼室、２６…点火プラグ、２６ａ…中心電極、２６ｂ…接地電極、３８…点火コイル、３８ａ…１次コイル、３８ｂ…２次コイル、４４…ツェナーダイオード、４５…抵抗体、Ｌ１…低圧側経路、Ｌ２…接続経路、Ｌ３…定電圧用経路。

Claims (6)

1. 互いに磁気結合された１次コイル（３８ａ）及び２次コイル（３８ｂ）を有する点火コイル（３８）と、内燃機関（１０）の燃焼室（２４）に突出した中心電極（２６ａ）及び接地電極（２６ｂ）を有する点火プラグ（２６）とを備える内燃機関の燃焼制御システムに適用され、前記点火コイルに蓄えられる磁気エネルギに基づき前記中心電極及び前記接地電極間に高電圧を印加する点火制御を行うことでこれら電極間に放電火花を生じさせる内燃機関の制御装置において、
   前記２次コイルの一端は、低圧側経路（Ｌ１，Ｌ１ａ）を介して基準となる電位を有する部材（４０）に接続され、他端は、接続経路（Ｌ２）を介して前記中心電極に接続され、
   前記接続経路には、一端が前記低圧側経路の両端のうち前記２次コイル側に接続された又は接地された定電圧用経路（Ｌ３，Ｌ３ａ）が接続され、
   前記定電圧用経路には、前記１次コイルに通電される場合、前記２次コイルに生じる誘起電圧の極性が負となる側から正となる側に向かう方向である規定方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容し、前記１次コイルへの通電が遮断される場合、自身の端子間電圧が規定電圧以上になるときに前記規定方向とは逆方向に前記定電圧用経路を流れる電流の流通を許容しつつ前記規定電圧分の電圧降下を生じさせる定電圧素子（４４，４４ａ）と、前記定電圧用経路を流れる電流を検出する電流検出手段（４５，４５ａ）とが備えられ、
   前記規定電圧は、新品の前記点火プラグの放電電圧よりも高い電圧に設定され、
   前記１次コイルへの通電開始後、該１次コイルへの通電が遮断されている期間において、前記電流検出手段によって電流が検出されることに基づき、前記点火プラグが劣化している旨判断する処理を行う劣化判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記劣化判断手段によって劣化している旨判断された場合、前記１次コイルに供給する電気エネルギを増大させる処理を行う増大手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記増大手段は、前記増大させる処理として、前記１次コイルへの通電時間を延長させる処理を行うことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記劣化判断手段によって劣化している旨判断された場合、前記点火プラグの放電電圧を低下させる方向に前記内燃機関の燃焼制御用のアクチュエータ（１４，２０，２６）の制御量を変更する変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記劣化判断手段によって劣化している旨判断された場合、その旨をユーザに報知する報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記定電圧素子は、該定電圧素子の端子間電圧が前記規定電圧となる場合にツェナー降伏又はアバランシェ降伏が生じるダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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