JP5924425B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の点火制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、火花点火式内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置は、点火プラグに流れる２次電流（放電電流）または当該点火プラグに印加される２次電圧（放電電圧）を検出し、検出された２次電流または２次電圧に基づいて、筒内におけるガス流動速度が判定流動速度以上であるか否かを判定するようにしている。

より具体的には、上記従来の制御装置では、絶縁破壊電圧に達した後の２次電圧である放電維持電圧が判定電圧以上となった場合、或いは、発生から所定時間経過後の２次電圧が判定電圧以上となった場合に、ガス流動速度が上記判定流動速度以上であると判定している。更には、発生から所定時間経過後の２次電流が所定電流以下である場合に、ガス流動速度が上記判定流動速度以上であると判定している。

内燃機関の運転状態によっては、筒内を流動するガス（混合気）の流速（ガス流動速度）が高くなることで、点火プラグの放電火花が切れる現象（放電切れ）が発生し得る。放電切れが生ずると、２次電圧および２次電流が急変する。このため、上記特許文献１に記載の手法によれば、放電切れが生じた場合に、筒内ガスの流速の判定精度が悪化してしまうことが懸念される。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特開２００９−０１３８５０号公報 日本実開昭６３−１６８２８２号公報

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、放電切れが生じた場合であっても、筒内ガスの流速の判定精度の悪化を抑制することのできる内燃機関の点火制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の点火制御装置であって、点火プラグと、放電電圧計測手段と、放電電流計測手段と、流速判定手段とを備えている。
点火プラグは、筒内ガスに点火するためのものである。放電電圧計測手段は、前記点火プラグの放電電圧を計測するものである。放電電流計測手段は、前記点火プラグの放電電流を計測するものである。そして、流速判定手段は、前記放電電圧と前記放電電流との積を所定期間積分することによって得られる放電エネルギー積分値に基づいて、筒内ガスの流速を判定するものである。

放電期間中における所定期間内の筒内ガスの時間平均流速の高低は、放電切れが生ずる場合を含め、当該所定期間の経過時点における放電エネルギー積分値の大小として表れることになる。本発明によれば、放電エネルギー積分値に基づいて流速を判定することにより、放電切れが生じた場合であっても、筒内ガスの流速の判定精度の悪化を抑制することができる。

また、本発明における前記流速判定手段は、前記放電エネルギー積分値が大きい場合には、当該放電エネルギー積分値が小さい場合に比して、筒内ガスの流速が高いと判定するものであってもよい。
これにより、放電エネルギー積分値の大小に基づいて筒内ガスの流速の高低を判定することができる。

また、本発明における前記流速判定手段は、前記放電エネルギー積分値が所定の閾値以上である場合に、筒内ガスの流速が判定流速値以上であると判定するものであってもよい。
これにより、放電エネルギー積分値の大小に基づいて筒内ガスの流速の高低を判定流速値と比較して判定することができる。

また、本発明は、前記流速判定手段によって判定された筒内ガスの流速が前記判定流速値未満である場合に、追加の点火エネルギーを供給する追加エネルギー供給手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、判定された筒内ガスの流速が低いサイクルにおいては、追加の点火エネルギーの供給によって、そのサイクルでの燃焼悪化を防止し、燃焼変動が生ずるのを抑制することができる

また、本発明は、前記放電電圧の時間微分値が所定の閾値を超えたか否かを判定し、前記時間微分値が前記閾値を超えた時刻に基づいて、前記点火プラグに放電切れが発生する放電切れ発生時期を検出する放電切れ発生時期検出手段を更に備えるものであってもよい。
これにより、内燃機関の運転状態によって変化するものである放電切れ発生時期を取得できるようになる。

また、本発明は、前記放電電圧の大きさに基づいて筒内ガスの流速を判定する第２の流速判定手段を備え、前記放電切れ発生時期が所定時期よりも早い場合には、前記流速判定手段を用いて筒内ガスの流速が判定され、前記放電切れ発生時期が前記所定時期と同じかそれよりも遅い場合には、前記第２の流速判定手段を用いて筒内ガスの流速が判定されるものであってもよい。
放電電圧の大きさを用いる第２の流速判定手段の方が、放電エネルギー積分値を用いる流速判定手段と比べて、流速判定に関する計算負荷が小さくなるため迅速に流速判定を行うことができる。したがって、放電切れの影響を受けずに放電電圧の大きさに基づく流速判定を行うことが可能である場合には、この判定手法を用いることにより、点火時の流速が低いために追加の点火エネルギーの供給が必要となるサイクルでは、流速判定時点から追加の点火エネルギーの供給を行うまでの遅れ時間を短くすることができる。これにより、当該サイクルにおいて燃焼悪化をより確実に抑制することができるようになる。

本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための模式図である。 図１に示す点火装置の構成を示す模式図である。 放電切れが生じている場合の放電電圧の時間波形の一例を表した図である。 本発明の実施の形態１において筒内ガスの流速の判定に用いる放電エネルギー積分値の時間波形の一例を概略的に表した図である。 本発明の実施の形態１における特徴的な点火制御を説明するための図である。 筒内ガスの流速判定および点火制御を実現するために、本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２における放電切れ発生時期の検出手法を説明するための図である。 放電切れ発生時期を取得するために、本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 放電切れ発生時期に応じて流速判定手法を切り替えるために、本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
（内燃機関の構成）
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関（ここでは、一例としてガソリンエンジンであるものとする）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。

コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。コンプレッサ２０ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。

内燃機関１０の各気筒には、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁２６が設けられている。更に、内燃機関１０は、各気筒内の筒内ガス（混合気）に点火するための第１点火プラグ３４および第２点火プラグ３６（図２参照）を含む点火装置２８を備えている。点火装置２８の具体的な構成の一例については、図２を参照して後述する。

更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０の入力部には、上述したエアフローメータ１８に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ３２等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ３０の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６および点火装置２８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３０は、上述した各種センサと所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、燃料噴射制御および点火制御などの所定のエンジン制御を行うものである。

（点火装置の構成）
図２は、図１に示す点火装置２８の構成を示す模式図である。
点火装置２８は、内燃機関１０の各気筒に対して、第１点火プラグ３４および第２点火プラグ３６という２つの点火プラグを備えている。第１点火プラグ３４は、燃焼室の天井壁の中央部に取り付けられており、第２点火プラグ３６は、天井壁の周縁部に取り付けられているものとする。内燃機関１０の運転中には、第１点火プラグ３４が主たる点火プラグとして使用され、第２点火プラグ３６は必要に応じて補助的に使用される。

点火装置２８は、図２に示すように、第１点火プラグ３４のために、第１点火コイル３８と第１コンデンサ４０と第１エネルギー発生装置４２と第１トランジスタ４４とを備えており、同様に、第２点火プラグ３６のために、第２点火コイル４６と第２コンデンサ４８と第２エネルギー発生装置５０と第２トランジスタ５２とを備えている。

第１点火プラグ３４は、天井壁の中央部から筒内に突き出すように配置された中心電極３４ａと接地電極３４ｂとを有している。第１点火コイル３８は、１次コイル３８ａと、鉄心３８ｂを１次コイル３８ａと共有する２次コイル３８ｃとを有している。中心電極３４ａは、２次コイル３８ｃの一端に接続されており、接地電極３４ｂは、シリンダヘッドに接地されている。２次コイル３８ｃの他端は、ＥＣＵ３０に接続されている。

第１コンデンサ４０は、１次コイル３８ａを流通する１次電流の電気エネルギーを蓄えるために設けられている。第１コンデンサ４０の一端は、１次コイル３８ａの一端と第１エネルギー発生装置４２とに接続されており、その他端は接地されている。

第１エネルギー発生装置４２は、電源を含んでおり、ＥＣＵ３０からの指令に従って第１コンデンサ４０に電気エネルギーを供給する。これにより、第１コンデンサ４０に所定の電荷を蓄える（充電する）ことが可能となっている。

第１トランジスタ４４のコレクタは１次コイル３８ａの他端に接続されており、ベースはＥＣＵ３０に接続されており、エミッタは接地されている。第１トランジスタ４４は、ＥＣＵ３０の制御によってベースからエミッタに信号電流が流れた際にコレクタとエミッタとの間が短絡（ＯＮ）状態となる。これにより、１次コイル３８ａに１次電流を流すことが可能となる。このように、ＥＣＵ３０が第１トランジスタ４４を制御することで、１次コイル３８ａに流れる１次電流の断続を制御することができる。

１次コイル３８ａへの１次電流が遮断されると、相互誘導作用によって２次コイル３８ｃに高い２次電圧が発生する。発生した２次電圧は、第１点火プラグ３４に印加される。２次コイル３８ｃから印加された２次電圧が中心電極３４ａと接地電極３４ｂとの間の絶縁破壊に必要な値（要求電圧）に達すると、電極３４ａ、３４ｂ間に電流が流れ（すなわち、放電が起こり）、電極３４ａ、３４ｂ間の空隙（いわゆる、点火ギャップ）に火花（電気火花）が発生する。

第２点火プラグ３６の中心電極３６ａと接地電極３６ｂとの間に２次電圧を印加させるために備える具体的な構成（すなわち、第２点火コイル４６、第２コンデンサ４８、第２エネルギー発生装置５０および第２トランジスタ５２）の内容は、第１点火プラグ３４に対して上述したものと同様であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。

以上説明した点火装置２８によれば、ＥＣＵ３０がエネルギー発生装置４２、５０とトランジスタ４４、５２とを制御することにより、点火プラグ３４、３６の点火時期と放電時間とを制御することができる。また、ＥＣＵ３０は、第１点火プラグ３４に印加される２次コイル３８ｃの２次電圧（放電電圧）を、図示省略する電圧プローブを用いて計測可能となっている（第２点火プラグ３６側も同様）。更に、ＥＣＵ３０は、第１点火プラグ３４に流れる２次コイル３８ｃの２次電流（放電電流）を、図示省略する電流プローブを用いて計測可能となっている（第２点火プラグ３６側も同様）。

［点火プラグの放電電圧を利用して筒内ガスの流速を判定する際の課題］
第１点火プラグ３４の電極３４ａ、３４ｂ付近のガス（混合気）の流速が変化すると、火花の放電経路長が変化する。より具体的には、筒内ガスの流速が高くなると、火花が流されて放電経路長が長くなる。放電経路長が長くなると、中心電極３４ａと接地電極３４ｂとの間の電気抵抗が増大する。その結果、筒内を流動するガスの流速が高くなるに従って、放電を維持するために要求される２次電圧が高くなる。したがって、第１点火プラグ３４に印加される放電電圧（２次電圧）に基づいて、第１点火プラグ３４付近を流動するガスの流速を推定することが可能となる。

図３は、放電切れが生じている場合の放電電圧の時間波形の一例を表した図である。
図３中の時点ｔ０は、ＥＣＵ３０による第１トランジスタ４４の制御によって第１点火コイル３８の１次コイル３８ａを流れる１次電流が遮断されたことに伴って、第１点火プラグ３４に２次電圧が印加され始めるタイミングに相当する。その後の時点ｔ１は、第１点火プラグ３４に印加された２次電圧が絶縁破壊に必要な電圧（要求電圧）に達したタイミングに相当する。この時点ｔ１において電極３４ａ、３４ｂ間に火花が発生し、放電が開始される。

放電は２つの態様に分かれている。開始当初の放電は、第１コンデンサ４０に蓄えられた電気エネルギーの放出によるもの（いわゆる、「容量放電」）である。容量放電の期間としては、時点ｔ１から時点ｔ２までの実際には非常に短い期間が相当する。容量放電終了後（すなわち、時点ｔ２の後）の放電は、２次コイル３８ｃに蓄えられた電磁エネルギーの放出によるもの（いわゆる、「誘導放電」）である。尚、図３に示すように、放電電圧波形は、誘導放電の開始時期（時点ｔ２）において顕著な変曲点を示すため、このような変曲点を求めることによって誘導放電の開始時期を把握することができる。

図３中に示す「期間Ａ」は、筒内ガスの着火に対して筒内ガスの流速が影響を与える期間である。この期間Ａは、放電開始時点からの所定の放電期間であり、運転条件および点火系の仕様に応じて変化するものである。図３中に実線で示す波形は、上記所定期間（例えば、期間Ａ）中の筒内ガスの流速の時間平均値（以下、「時間平均流速」と称する場合がある）が大きいサイクル（すなわち、当該所定期間中の流速が継続的に高いサイクル）における放電電圧の時間波形を示している。一方、図３中に破線で示す波形は、上記所定期間中の筒内ガスの時間平均流速が小さいサイクル（すなわち、当該所定期間の初期の流速は高いがその途中で小さくなるサイクル）における放電電圧の時間波形を示している。

内燃機関１０の運転状態によっては、筒内を流動するガスの流速（ガス流動速度）が高くなることで、第１点火プラグ３４の放電火花が切れる現象（放電切れ）が発生し得る。特に、リーンバーン運転時には、空燃比が大きいために放電経路の電気抵抗が大きくなり、より放電切れが発生し易くなる。

放電切れが生ずると、図３に示すように放電電圧が急変する。より具体的には、放電切れが発生する直前には、放電経路の電気抵抗が増大するため、急峻な電圧上昇が生ずる。そして、その後の再放電によって急峻な電圧降下が発生する。したがって、放電切れが発生する時期およびそれ以降の時刻においては、放電電圧の大きさに基づいて筒内ガスの流速を精度良く判定することは困難となる。例えば、放電切れの発生直後では、筒内ガスの流速は高いままのはずであるにもかかわらず、急降下した放電電圧の大きさに基づいて流速判定を行うこととすると、判定精度が悪化してしまう。

また、高回転時においては、点火時の筒内ガスの流速が高くなるため、放電開始後の早期に放電切れが発生し易くなる。したがって、放電電圧の大きさに基づいて筒内ガスの流速を判定しようとした場合には、高回転時においても確実に放電切れが生じないような放電開始後の早期において流速の判定を行う必要が生ずる。しかしながら、図３中に「判定時刻Ｂ」と付して示すように、放電開始初期の早過ぎる時刻において放電電圧の大きさに基づいて流速の判定を行おうとすると、流速の推定精度が悪化することが懸念される。その理由は、放電開始初期の放電電圧の大きさを判断するだけでは、放電期間中の筒内ガスの流速変化を捉えることができず、その結果、図３に示すように、上記期間Ａ中の時間平均流速の大きいサイクル（実線）と当該時間平均流速の小さいサイクル（破線）とを判別し損ねる可能性があるためである。

［実施の形態１における特徴的な筒内ガスの流速判定手法］
図４は、本発明の実施の形態１において筒内ガスの流速の判定に用いる放電エネルギー積分値の時間波形の一例を概略的に表した図である。尚、図４中の実線と破線による２つの波形は、図３中の実線と破線による２つの波形とそれぞれ対応している。

本実施形態では、放電電圧（２次電圧）と放電電流（２次電流）との積を放電期間中の所定期間（例えば、上記期間Ａ）積分することによって算出される値（以下、「放電エネルギー積分値」と称する）の大きさに基づいて、筒内を流動するガスの流速を判定することとした。より具体的には、本実施形態では、算出される放電エネルギー積分値が大きい場合には、当該放電エネルギー積分値が小さい場合に比して、筒内ガスの流速が高いと判定することとした。

放電期間中における所定期間内の筒内ガスの時間平均流速の高低は、当該所定期間の経過時点における放電エネルギー積分値の大小として表れる。その理由は、次の通りである。すなわち、放電開始から放電終了までの期間において時間平均流速の大きいサイクルでは、放電切れが発生する場合であっても、放電経路の平均経路長が長くなり、その結果、放電経路の電気抵抗の時間平均値が大きくなる。それに伴い、放電開始後における２次側のＲＬ直列回路（２次コイル３８ｃをコイルＬとみなし、電極３４ａ、３４ｂ間の抵抗を抵抗Ｒとみなした回路）の時定数τ（＝Ｌ／Ｒ）は相対的に小さくなる。このため、図４に示すように、時間平均流速が大きいサイクルでは、放電切れの発生の有無を問わず、放電終了時間が早くなる。逆に、時間平均流速の小さいサイクルでは放電経路の電気抵抗の時間平均値が小さくなる。それに伴い、図４に示すように、時定数τは相対的に大きくなるため、放電終了時間が遅くなる。すなわち、時間平均流速が高いほど、放電エネルギー積分値の時間に対する傾き（時間変化率）が高くなる。

以上のように、放電エネルギー積分値の大小に基づいて、筒内ガスの流速の高低を判定することが可能となる。そこで、本実施形態では、放電エネルギー積分値が所定の閾値以上である場合に、筒内ガスの流速が判定流速値以上であると判定する。これに代え、放電エネルギー積分値が大きくなるほど、筒内ガスの流速が高いと判定してもよい。

そして、放電電圧と放電電流とを所定期間で時間積分して得られる放電エネルギー積分値を用いることで、筒内ガスの流速判定において、放電切れに伴う放電電圧の急峻な変化の影響を受けなくすることができる。このため、図４に示すように、筒内ガスの流速の判定時刻として設定可能な範囲を広げることができる。これにより、上述したように放電切れの影響を考慮して判定時刻を判定時刻Ｂのような早過ぎる時刻に設定する必要がなくなるので、時間平均流速の大きなサイクルと時間平均流速の小さなサイクルとを正確に判別できるようになる。

［実施の形態１における特徴的な点火制御］
図５は、本発明の実施の形態１における特徴的な点火制御を説明するための図である。
本実施形態では、以上説明した筒内ガスの流速の判定手法を用いて、放電エネルギー積分値が上記閾値よりも小さいために筒内ガスの流速が判定流速値未満であると判定された場合には、今回のサイクルにおける第１点火プラグ３４による放電（誘導放電）の終了後に第１点火プラグ３４による２回目の放電（再放電）を行うようにした。

以上説明した点火制御によれば、点火時の筒内ガスの流速が低いことで燃焼悪化が懸念されるサイクルにおいて２回目の点火を行うことにより、そのサイクルにおいて実際に燃焼が悪化するのを防止することができる。これにより、燃焼変動を抑制することができる。

［実施の形態１における具体的な処理］
図６は、上述した本実施の形態１における特徴的な筒内ガスの流速判定および点火制御を実現するために、ＥＣＵ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒において所定の点火時期が到来するタイミングで起動され、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ず、第１点火プラグ３４の放電電圧（２次電圧）を取得する処理を実行する（ステップ１００）とともに、第１点火プラグ３４の放電電流（２次電流）を取得する処理を実行する（ステップ１０２）。

次に、ＥＣＵ３０は、取得した放電電圧および放電電流を用いて、放電開始時点からの放電電圧と放電電流との積（の履歴）を時間積分することにより放電エネルギー積分値を算出する（ステップ１０４）。次いで、ＥＣＵ３０は、筒内ガスの流速を判定する所定の判定時刻（例えば、図４中に示す期間Ａの終点）が到来したか否かが判定される（ステップ１０６）。ステップ１０４における放電エネルギー積分値の算出は、ステップ１０６において所定の判定時刻が到来したと判定されるまで繰り返し実行される。

上記ステップ１０６において所定の判定時刻が到来したと判定された場合には、ＥＣＵ３０は、次いで、上記判定時刻の到来時点における放電エネルギー積分値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップ１０８）。その結果、放電エネルギー積分値が上記閾値以上である場合には、ＥＣＵ３０は、今回のサイクルにおける点火時の筒内ガスの流速が所定の判定流速値以上であると判定する（ステップ１１０）。

一方、上記ステップ１０８において放電エネルギー積分値が上記閾値未満であると判定された場合には、ＥＣＵ３０は、今回のサイクルにおける点火時の筒内ガスの流速が上記判定流速値未満であると判定する（ステップ１１２）。この場合には、ＥＣＵ３０は、次いで、第１点火プラグ３４による誘導放電の終了後に第１点火プラグ３４による２回目の放電（再放電）が行われるように第１エネルギー発生装置４２および第１トランジスタ４４を制御する（ステップ１１４）。このような制御は、例えば、第１点火プラグ３４による１回目の放電後に第１コンデンサ４０を充電し、その後に１次電流の流通および遮断を行うことによって行うことができる。或いは、例えば、第１点火プラグ３４のために複数の点火コイルを備えるようにしておき、１回目の放電後に未使用の他の点火コイルを利用した放電を行うものであってもよい。

以上説明した本実施形態の筒内ガスの流速の判定手法によれば、流速判定を行う所定期間内に放電切れが生じた場合であっても、筒内ガスの流速の高低を精度良く判別することが可能となる。そして、本実施形態の点火制御によれば、判定された筒内ガスの流速が低い場合には、同一サイクル中に２回目の点火を実施することで、そのサイクルでの燃焼悪化を防止し、燃焼変動が生ずるのを抑制することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、放電エネルギー積分値の大きさに基づいて筒内ガスの流速が上記判定流速値未満であると判定された場合には、第１点火プラグ３４を用いた２点目の放電を実施するようにしている。しかしながら、本発明における追加エネルギー供給手段は、上記のように２点目の放電によって追加の点火エネルギーを供給するものに限られず、例えば、以下の手法を用いるものであってもよい。すなわち、第１点火プラグ３４による１点目の放電後に、未使用の第２点火プラグ３６を用いた２点目の放電が燃焼期間中に実行されるように第２エネルギー発生装置５０および第２トランジスタ５２を制御するものであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が上記ステップ１００の処理を実行することにより本発明における「放電電圧計測手段」が実現されており、ＥＣＵ３０が上記ステップ１０２の処理を実行することにより本発明における「放電電流計測手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ３０が上記ステップ１０４〜１１２の一連の処理を実行することにより本発明における「流速判定手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が上記ステップ１０８の判定が不成立となる場合に上記ステップ１１４の処理を実行することにより本発明における「追加エネルギー供給手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１および図２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ３０に図６に示すルーチンとともに後述の図８および図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

[実施の形態２の特徴部分]
図７は、本発明の実施の形態２における放電切れ発生時期の検出手法を説明するための図である。より具体的には、図７（Ａ）は、第１点火プラグ３４による点火時の放電電圧波形の一例である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す放電電圧の時間微分値（変化率）の波形を表したものである。

既述したように、放電電圧は、放電切れが発生する直前に急増する。そこで、本実施形態では、放電電圧の時間微分値が所定の閾値を超えたか否かを判定し、当該時間微分値が閾値を超えた時刻に基づいて、第１点火プラグ３４に（初回の）放電切れが発生した放電切れ発生時期（放電開始時点を基準）を検出することとした。

そのうえで、本実施形態では、内燃機関１０の運転状態がほぼ定常運転状態である時に、放電切れ発生時期が所定時期よりも早いか否かを判定するようにした。そして、放電切れ発生時期が所定時期よりも早い場合には、上述した放電エネルギー積分値を利用する実施の形態１の手法を用いて筒内ガスの流速を判定し、一方、放電切れ発生時期が所定時期と同じかそれよりも遅い場合には、放電電圧の大きさに基づいて筒内ガスの流速を判定することとした。

[実施の形態２における具体的な処理]
図８は、放電切れ発生時期を取得するために、本実施の形態２においてＥＣＵ３０が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒において所定の点火時期が到来するタイミングで起動され、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

図８に示すルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ず、第１点火プラグ３４の放電電圧（２次電圧）を取得する処理を実行する（ステップ２００）。次いで、ＥＣＵ３０は、放電電圧の今回値と前回値とを用いて、放電電圧の時間微分値を算出する（ステップ２０２）。

次に、ＥＣＵ３０は、算出した放電電圧の時間微分値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップ２０４）。その結果、放電電圧の時間微分値が上記閾値よりも大きいと判定された場合には、ＥＣＵ３０は、今回の時間微分値を算出した時刻において放電切れの発生を検出し（ステップ２０６）、放電開始時点を基準とした値として放電切れ発生時期を現在の運転状態と関連付けて記憶する（ステップ２０８）。

放電切れ発生時期は、内燃機関１０の運転状態によって変化するものである。以上説明した図８に示すルーチンによれば、現在の運転状態における実際の放電切れ発生時期を取得できるようになる。

図９は、放電切れ発生時期に応じて流速判定手法を切り替えるために、本実施の形態２においてＥＣＵ３０が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、上記図８に示すルーチンと並行して、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

図９に示すルーチンでは、ＥＣＵ３０は、先ず、エアフローメータ１８およびクランク角センサ３２等の出力を利用して、内燃機関１０の現在の運転状態がほぼ定常運転状態にあるか否かを判定する（ステップ３００）。

上記ステップ３００において内燃機関１０の現在の運転状態がほぼ定常運転状態にあると判定された場合には、ＥＣＵ３０は、次いで、現在の運転状態における放電切れ発生時期が所定時期よりも早いか否かを判定する（ステップ３０２）。本ステップ３０２における所定時期は、放電切れ発生時期が到来するまでの期間中に放電電圧の大きさに基づく流速判定を行える余地があるか否かを判断できるようにするための閾値として、かつ運転条件に応じた値として予め設定された値である。

上記ステップ３０２において放電切れ発生時期が上記所定時期よりも早いと判定された場合には、現在の運転状態において用いる流速判定手法として、実施の形態１において上述した放電エネルギー積分値を利用する手法が選択される（ステップ３０４）。一方、上記ステップ３０２において放電切れ発生時期が上記所定時期と同じかそれよりも遅いと判定された場合には、現在の運転状態において用いる流速判定手法として、放電電圧の大きさに基づく流速判定手法が選択される（ステップ３０６）。より具体的には、本ステップ３０６における流速判定手法では、放電期間（誘導放電期間）中の所定時期（図３中の判定時期Ｂがこれに相当）における放電電圧が所定値以上である場合に、筒内ガスの流速が所定の判定流速値以上であると判定される。

以上説明した図９に示すルーチンによれば、放電切れ発生時期に応じて、流速判定手法が切り替えられる。放電電圧の大きさに基づく流速判定手法の方が、放電エネルギー積分値を用いた流速判定手法と比べて、ＥＣＵ３０等に掛かる計算負荷が小さくなるため迅速に流速判定を行うことができる。したがって、放電切れの影響を受けずに放電電圧の大きさに基づく流速判定を行うことが可能である場合には、この判定手法を用いることにより、点火時の流速が低いために２回目の放電が必要となるサイクルでは、流速判定時点から２回目の放電を実施するまでの遅れ時間を短くすることができる。これにより、当該サイクルにおいて燃焼悪化をより確実に抑制することができるようになる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ３０が上記ステップ２００〜２０８の一連の処理を実行することにより本発明における「放電切れ発生時期検出手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ３０が上記ステップ３０６の処理を実行することにより本発明における「第２の流速判定手段」が実現されている。

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１６ エアクリーナ
１８ エアフローメータ
２０ ターボ過給機
２２ インタークーラ
２４ スロットルバルブ
２６ 燃料噴射弁
２８ 点火装置
３０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２ クランク角センサ
３４ 第１点火プラグ
３４ａ 第１点火プラグの中心電極
３４ｂ 第１点火プラグの接地電極
３６ 第２点火プラグ
３６ａ 第２点火プラグの中心電極
３６ｂ 第２点火プラグの接地電極
３８ 第１点火コイル
３８ａ 第１点火コイルの１次コイル
３８ｂ 第１点火コイルの鉄心
３８ｃ 第１点火コイルの２次コイル
４０ 第１コンデンサ
４２ 第１エネルギー発生装置
４４ 第１トランジスタ
４６ 第２点火コイル
４８ 第２コンデンサ
５０ 第２エネルギー発生装置
５２ 第２トランジスタ

Claims (6)

1. 筒内ガスに点火するための点火プラグと、
   前記点火プラグの放電電圧を計測する放電電圧計測手段と、
   前記点火プラグの放電電流を計測する放電電流計測手段と、
   前記放電電圧と前記放電電流との積を所定期間積分することによって得られる放電エネルギー積分値に基づいて、筒内ガスの流速を判定する流速判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
2. 前記流速判定手段は、前記放電エネルギー積分値が大きい場合には、当該放電エネルギー積分値が小さい場合に比して、筒内ガスの流速が高いと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
3. 前記流速判定手段は、前記放電エネルギー積分値が所定の閾値以上である場合に、筒内ガスの流速が判定流速値以上であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の点火制御装置。
4. 前記流速判定手段によって判定された筒内ガスの流速が前記判定流速値未満である場合に、追加の点火エネルギーを供給する追加エネルギー供給手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の点火制御装置。
5. 前記放電電圧の時間微分値が所定の閾値を超えたか否かを判定し、前記時間微分値が前記閾値を超えた時刻に基づいて、前記点火プラグに放電切れが発生する放電切れ発生時期を検出する放電切れ発生時期検出手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の内燃機関の点火制御装置。
6. 前記放電電圧の大きさに基づいて筒内ガスの流速を判定する第２の流速判定手段を備え、
   前記放電切れ発生時期が所定時期よりも早い場合には、前記流速判定手段を用いて筒内ガスの流速が判定され、前記放電切れ発生時期が前記所定時期と同じかそれよりも遅い場合には、前記第２の流速判定手段を用いて筒内ガスの流速が判定されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の点火制御装置。

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