JP6535491B2 - 点火制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火制御装置に関する。

内燃機関における燃料混合気の点火を制御する点火制御装置として、高タンブルエンジンにおける放電の吹き消えによる失火を防止するために、放電開始後の放電電流を所定の値に維持するように制御するものがある。例えば、特許文献１には、イグニッションコイルの一次コイルに、補助電源としてのコンデンサがスイッチング素子を介して接続された構成が開示されている。かかる構成では、まず、放電開始前に一次コイルへの磁気エネルギの蓄積とともにコンデンサへの蓄電を行い、放電開始後にコンデンサに蓄電された電力を一次コイルに流通させることにより、誘導電流を二次コイルに誘起させて放電電流（二次電流）に追加（重畳）する。これにより、放電開始後に二次電流が時間経過に伴って低下するのを抑制することができ、放電を維持することができる。そして、気筒内の燃料混合気の流速が早いために放電の吹き消えが発生しやすい高タンブルエンジンにおいて、放電の吹き消えによる失火を防止して燃料混合気の燃焼の安定化を図ることができる。

特開２０１４−２０６０６８号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成において、燃料混合気に点火された後において、コンデンサに蓄積された電力を一次コイルへ投入して放電を維持することはエネルギの無駄となる。また、放電が比較的長期間維持されると点火プラグの消耗が早まる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、燃料混合気の燃焼を安定化しつつ、消費エネルギを低減するとともに、点火プラグの消耗を抑制することができる点火制御装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、一次電流が通流する一次コイルと、上記一次電流の増減によって二次電流を発生させる二次コイルと、該二次コイルから二次電圧を印加されて放電を発生させる点火プラグと、上記放電の開始後に上記二次電流を追加する二次電流追加手段と、を備え、上記放電により燃料混合気に点火する点火制御装置において、
上記二次電流を検出する二次電流検出手段と、
該二次電流検出手段の検出結果に基づいて、上記燃料混合気に点火したか否かを判定する点火判定手段と、
該点火判定手段の検出結果に基づいて、上記放電の発生を制御する放電発生制御手段と、
を備え、
上記二次電流追加手段は、上記放電開始後に所定タイミングで上記二次電流を追加し、上記点火判定手段は、上記二次電流検出手段の検出結果から上記二次電流の変化情報を算出し、該変化情報に基づいて上記燃料混合気に点火したか否かを判定し、
上記点火判定手段は、上記変化情報として上記二次電流における増減の周波数を算出し、該周波数が所定の点火判定基準値よりも小さいときに上記燃料混合気が点火したと判定することを特徴とする点火制御装置にある。
また、本発明の他の態様は、一次電流が通流する一次コイルと、上記一次電流の増減によって二次電流を発生させる二次コイルと、該二次コイルから二次電圧を印加されて放電を発生させる点火プラグと、上記放電の開始後に上記二次電流を追加する二次電流追加手段と、を備え、上記放電により燃料混合気に点火する点火制御装置において、
上記二次電流を検出する二次電流検出手段と、
該二次電流検出手段の検出結果に基づいて、上記燃料混合気に点火したか否かを判定する点火判定手段と、
該点火判定手段の検出結果に基づいて、上記放電の発生を制御する放電発生制御手段と、
を備え、
上記二次電流追加手段は、上記放電開始後に所定タイミングで上記二次電流を追加し、上記点火判定手段は、上記二次電流検出手段の検出結果から上記二次電流の変化情報を算出し、該変化情報に基づいて上記燃料混合気に点火したか否かを判定し、
上記点火判定手段は、上記変化情報として上記二次電流の増減により生じるピークの間隔を算出し、該間隔が所定の点火判定基準値よりも大きいときに上記燃料混合気が点火したと判定することを特徴とする点火制御装置にある。

上記点火制御装置においては、放電開始後に二次電流追加手段により二次電流が追加されているため、放電を維持させることができる。これにより、燃料混合気の燃焼の安定化が図られる。さらに、点火判定手段が二次電流に基づいて点火したと判定した場合には、点火判定手段の判定結果に基づいて放電発生制御手段により放電発生を抑制するように制御することができる。これにより、消費エネルギの低減及び点火プラグの消耗の抑制を図ることができる

以上のごとく、本発明によれば、燃料混合気の燃焼を安定化しつつ、消費エネルギを低減するとともに、点火プラグの消耗を抑制することができる点火制御装置を提供することができる。

実施例１における、点火制御装置を備える内燃機関の模式図。 実施例１における、点火制御装置の回路図。 実施例１における、点火制御装置のタイムチャートを表す図。 従来例における、点火制御装置の二次電流を表す図。 図４の一部拡大図。 実施例１における、点火判定のフロー図。 実施例１における、確認試験の結果を示す図。 実施例２における、点火判定のフロー図。

本発明の点火制御装置は、自動車等の内燃機関に使用することができる。

（実施例１）
実施例に係る点火制御装置１につき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の点火制御装置１は、一次コイル１１、二次コイル１２、点火プラグ２０、二次電流追加手段３０、二次電流検出手段４０、点火判定手段５０及び放電発生制御手段６０を備え、点火プラグ２０における放電により燃料混合気に点火する。
一次コイル１１には、一次電流Ｉ１が通流される。
二次コイル１２には、一次電流Ｉ１の増減によって二次電流Ｉ２が発生する。
点火プラグ２０は、二次コイル１２から二次電圧Ｖ２が印加されて放電を発生させる。
二次電流追加手段３０は、放電の開始後に二次電流を追加する。
二次電流検出手段４０は、二次電流を検出する。
点火判定手段５０は、二次電流検出手段４０の検出結果に基づいて、燃料混合気に点火したか否かを判定する。
放電発生制御手段６０は、点火判定手段５０の検出結果に基づいて、点火プラグ２０における放電の発生を制御する。

以下、本例の点火制御装置１について、詳述する。
図１に示すように、点火制御装置１は、内燃機関７に備えられている。そして、点火制御装置１に備えられた点火プラグ２０の先端が、内燃機関７の気筒７１内に露出している。気筒７１には、吸気を取り込む吸気ポート７２、排気を排出する排気ポート７３、気筒７１に燃料を直噴する直噴インジェクタ７４ａ、気筒７１内を上下に移動するピストン７５が設けられている。吸気ポート７２には吸気時に開閉する吸気バルブ７２ａが備えられ、排気ポート７３には排気時に開閉する排気バルブ７３ａが備えられている。

図１に示すように、吸気ポート７２には吸気管７６が接続されているとともに、吸気ポート７２に燃料を噴出するポートフューエルインジェクタ７４ｂが設けられている。排気ポート７３には排気管７７が接続されているとともに。排気正常化のための三元触媒７８が設けられている。吸気ポート７２及び排気ポート７３は、図示しない開閉制御部を介してＥＣＵ４に接続されて、その開閉が制御される。また、直噴インジェクタ７４ａ及びポートフューエルインジェクタ７４ｂもＥＣＵ４に接続されて、気筒７１への燃料投入が制御されている。

点火制御装置１は、図２に示すように、点火コイル１０（一次コイル１１及び二次コイル１２を含む）と、直流電源３１２と、第一スイッチング素子３１３と、第二スイッチング素子３１４と、第三スイッチング素子３１５と、エネルギ蓄積コイル３１６と、エネルギ蓄積コンデンサ３１７と、ダイオード３１８ａ、３１８ｂ及び３１８ｃと、ドライバ回路３１９と、二次電流検出抵抗４１と、を備えている。
後述するように、エネルギ蓄積コンデンサ３１７及び第二スイッチング素子３１４が二次電流追加加手段として機能し、ＥＵＣ４に点火判定手段５０及び放電発生制御手段６０が備えられる。

上述のように、点火コイル１０は、一次コイル１１と二次コイル１２とを備えている。この点火コイル１０は、一次コイル１１を通流する一次電流Ｉ１の増減により、二次コイル１２において二次電流Ｉ２を発生させるように構成されている。

一次コイル１１の一端である高電圧側端子（以下、非接地側端子ともいう）側には、直流電源３１２における非接地側出力端子（具体的には＋端子）が接続されている。一方、一次コイル１１の他端である低電圧側端子（以下、接地側端子ともいう）側は、第一スイッチング素子３１３を介して、接地側に接続されている。すなわち、直流電源３１２は、第一スイッチング素子３１３がオンされたときに、一次コイル１１において高電圧側端子側から低電圧側端子側に向かう方向の一次電流を通流させるように設けられている。

二次コイル１２における高電圧側端子（以下、非接地側端子ともいう）側は、ダイオード３１８ａを介して、一次コイル１１における高電圧側端子側に接続されている。このダイオード３１８ａは、一次コイル１１における高電圧側端子側から二次コイル１２における高電圧側端子側に向かう方向の電流の通流を禁止するとともに、二次電流（放電電流）を点火プラグ２０から二次コイル１２に向かう（すなわち図中の電流Ｉ２が負の値となる）方向に規定すべく、そのアノードが二次コイル１２における高電圧側端子側に接続されている。一方、二次コイル１２における低電圧側端子（接地側端子ともいう）側は、点火プラグ２０に接続されている。

第一スイッチング素子３１３は、ＭＯＳゲート構造トランジスタであるＩＧＢＴであって、第一制御端子３１３Ｇと、第一電源側端子３１３Ｃと、第一接地側端子３１３Ｅと、を有している。この第一スイッチング素子３１３は、第一制御端子３１３Ｇに入力された第一制御信号ＩＧａに基づいて、第一電源側端子３１３Ｃと第一接地側端子３１３Ｅとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。本例においては、第一電源側端子３１３Ｃは、一次コイル１１における低電圧側端子側に接続されている。また、第一接地側端子３１３Ｅは、接地側に接続されている。

第二スイッチング素子３１４は、ＭＯＳＦＥＴであって、第二制御端子３１４Ｇと、第二電源側端子３１４Ｄと、第二接地側端子３１４Ｓと、を有している。この第二スイッチング素子３１４は、第二制御端子３１４Ｇに入力された第二制御信号ＩＧｂに基づいて、第二電源側端子３１４Ｄと第二接地側端子３１４Ｓとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。

本例においては、第二接地側端子３１４Ｓは、ダイオード３１８ｂを介して、一次コイル１１における低電圧側端子側に接続されている。このダイオード３１８ｂは、第二スイッチング素子３１４における第二接地側端子３１４Ｓから一次コイル１１における低電圧側端子側に向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第二接地側端子３１４Ｓに接続されている。

第三スイッチング素子３１５は、ＭＯＳゲート構造トランジスタであるＩＧＢＴであって、第三制御端子３１５Ｇと、第三電源側端子３１５Ｃと、第三接地側端子３１５Ｅと、を有している。この第三スイッチング素子３１５は、第三制御端子３１５Ｇに入力された第三制御信号ＩＧｃに基づいて、第三電源側端子３１５Ｃと第三接地側端子３１５Ｅとの間の通電のオンオフを制御するように構成されている。

本例においては、第三電源側端子３１５Ｃは、ダイオード３１８ｃを介して、第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに接続されている。ダイオード３１８ｃは、第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃから第二スイッチング素子３１４における第二電源側端子３１４Ｄに向かう方向の電流の通流を許容するように、そのアノードが第三電源側端子３１５Ｃに接続されている。また、第三スイッチング素子３１５における第三接地側端子３１５Ｅは、接地側に接続されている。

エネルギ蓄積コイル３１６は、第三スイッチング素子３１５のオンによってエネルギを蓄積するように設けられたインダクタである。このエネルギ蓄積コイル３１６は、直流電源３１２における上述の非接地側出力端子と第三スイッチング素子３１５における第三電源側端子３１５Ｃとを接続する電力ラインに介装されている。

エネルギ蓄積コンデンサ３１７は、接地側と直流電源３１２における上述の非接地側出力端子との間において、エネルギ蓄積コイル３１６と直列接続されている。すなわち、エネルギ蓄積コンデンサ３１７は、エネルギ蓄積コイル３１６に対して、第三スイッチング素子３１５と並列接続されている。このエネルギ蓄積コンデンサ３１７は、第三スイッチング素子３１５のオフによって、エネルギを蓄積するように設けられている。

ドライバ回路３１９は制御部を構成する。ドライバ回路３１９は、ＥＣＵ４から出力されたエンジンパラメータ、点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗを受信するように、ＥＣＵ４に接続されている。また、ドライバ回路３１９は、第一スイッチング素子３１３、第二スイッチング素子３１４、及び第三スイッチング素子３１５を制御するように、第一制御端子３１３Ｇ、第二制御端子３１４Ｇ及び第三制御端子３１５Ｇに接続されている。このドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔ及びエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて、第一制御信号ＩＧａ、第二制御信号ＩＧｂ、及び第三制御信号ＩＧｃを、それぞれ第一制御端子３１３Ｇ、第二制御端子３１４Ｇ及び第三制御端子３１５Ｇに出力するように設けられている。

以下、本例の点火制御装置１による動作態様について説明する。図３のタイムチャートにおいて、「Ｖｄｃ」はエネルギ蓄積コンデンサ３１７の電圧、「Ｉ１」は一次電流、「Ｉ２」は二次電流、「Ｐ」はエネルギ蓄積コンデンサ３１７から放出されて一次コイル１１に対してその低電圧側端子側から供給されるエネルギ（以下「投入エネルギ」という）、をそれぞれ示す。

なお、図３において、一次電流「Ｉ１」及び二次電流「Ｉ２」のタイムチャートにおいては、図２において矢印で示されている方向が正の値となるように示されているものとする。また、投入エネルギＰのタイムチャートにおいては、１回の点火タイミング中における、供給開始（最初の第二制御信号ＩＧｂの立ち上り）からの投入エネルギの積算値が示されている。また、点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ、第一制御信号ＩＧａ、第二制御信号ＩＧｂ、及び第三制御信号ＩＧｃは、図中上方に立ち上がった状態が「Ｈ」であり、下方に立ち下がった状態が「Ｌ」であるものとする。

図２に示すように、ＥＣＵ４は、車両に備えられた各種センサの出力に基づいて取得したエンジンパラメータに基づいて、点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ及び放電制御信号ＩＧｘを生成する。そして、ＥＣＵ４は、生成した点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ及び放電制御信号ＩＧｘと、エンジンパラメータとを、ドライバ回路３１９に向けて出力する。ＥＣＵ４は、また、点火判定を行う点火判定手段５０と、点火判定手段５０が利用する点火判定基準値としての二次電流Ｉ２の変化情報を記憶するメモリ領域５１と、放電と判定されたときに上記放電制御信号ＩＧｘを生成する放電発生制御手段６０を備えている。

ドライバ回路３１９は、ＥＣＵ４から出力された点火信号ＩＧｔ、エネルギ投入期間信号ＩＧｗ、エンジンパラメータ及び放電制御信号ＩＧｘを受信すると、これらに基づいて、第一スイッチング素子３１３のオンオフを制御するための第一制御信号ＩＧａ、第二スイッチング素子３１４のオンオフを制御するための第二制御信号ＩＧｂ、及び第三スイッチング素子３１５のオンオフを制御するための第三制御信号ＩＧｃを出力する。

なお、本例においては、第一制御信号ＩＧａは、点火信号ＩＧｔと同一である。このため、ドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔをそのまま第一スイッチング素子３１３における第一制御端子３１３Ｇに向けて出力する。

一方、第二制御信号ＩＧｂは、受信したエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて生成されるものである。このため、ドライバ回路３１９は、受信したエネルギ投入期間信号ＩＧｗに基づいて第二制御信号ＩＧｂを生成するとともに、かかる第二制御信号ＩＧｂを第二スイッチング素子３１４における第二制御端子３１４Ｇに向けて出力する。なお、本例においては、第二制御信号ＩＧｂは、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルの間に繰り返し出力される、周期及びオンデューティ比が一定（１：１）の矩形波パルス状の信号である。また、第二制御信号ＩＧｂのうち、第二スイッチング素子３１４をオフにする第二制御信号ＩＧｂのＬレベルは、放電制御信号ＩＧｘによっても出力される。

また、第三制御信号ＩＧｃは、受信した点火信号ＩＧｔ及びエンジンパラメータに基づいて生成されるものである。このため、ドライバ回路３１９は、受信した点火信号ＩＧｔ及びエンジンパラメータに基づいて第三制御信号ＩＧｃを生成するとともに、かかる第三制御信号ＩＧｃを第三スイッチング素子３１５における第三制御端子３１５Ｇに向けて出力する。なお、本例においては、第三制御信号ＩＧｃは、エンジンパラメータに基づいてオンデューティ比が可変とされる矩形波パルス状の信号であって、点火信号ＩＧｔがＨレベルの間に一定の周期で繰り返し出力されるものである。

図３に示すように、時刻ｔ１において点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がると、これに対応して、第一制御信号ＩＧａがＨレベルに立ち上げられることで、第一スイッチング素子３１３がオンになる（このときエネルギ投入期間信号ＩＧｗはＬレベルであるため第二スイッチング素子３１４はオフである）。これにより、一次コイル１１における一次電流の通流が開始する。

また、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の第三制御信号ＩＧｃが、第三スイッチング素子３１５における第三制御端子３１５Ｇに入力される。すると、第三スイッチング素子３１５のオンオフにおけるオン後のオフ期間（すなわち第三制御信号ＩＧｃにおけるＬレベル期間中）に、電圧Ｖｄｃがステップ状に上昇する。

このようにして、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間に、点火コイル１０が充電されるとともに、エネルギ蓄積コイル３１６を介してエネルギ蓄積コンデンサ３１７にエネルギが蓄積される。かかるエネルギの蓄積は、時刻ｔ２までに終了する。

その後、時刻ｔ２において第一制御信号ＩＧａがＨレベルからＬレベルになることで、第一スイッチング素子３１３がオフになると、それ以前まで一次コイル１１に通流していた一次電流が急激に遮断される。これにより、二次コイル１２に大きな二次電流Ｉ２である放電電流が生じる。これにより、点火プラグ２０に点火放電が開始する。

時刻ｔ２において点火放電が開始した後、後述する追加がなされなければ、二次電流Ｉ２は、時間経過とともに０に近づく。仮に、放電を維持できない程度まで減衰すれば、放電は終了する。

しかし、本例では、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３において、エネルギ投入期間信号ＩＧｗをＨレベルにする。時刻ｔ２とｔ３との間の時間間隔は、いわゆる「吹き消え」が生じないように、エンジン回転速度及び吸入空気量などに基づいてＥＣＵ４により適宜（マップ等を用いて）設定されるものとする。そして、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルになることで、第三スイッチング素子３１５のオフ（第三制御信号ＩＧｃ＝Ｌレベル）下において、第二スイッチング素子３１４がオンになる（第二制御信号ＩＧｂ＝Ｈレベル）。これにより、エネルギ蓄積コンデンサ３１７に蓄積された電力が当該エネルギ蓄積コンデンサ３１７から放出され、一次コイル１１に対してその低電圧側端子側から供給される。これにより、点火放電中に、投入エネルギ（エネルギ蓄積コンデンサ３１７から放出された電力）により一次電流Ｉ１が通流することとなる。

このとき、時刻ｔ２−ｔ３間で通流していた二次電流（放電電流）Ｉ２に対して、投入エネルギに起因する一次電流Ｉ１の通流に伴って二次コイル１２に発生する誘導電流が、二次電流Ｉ２に追加（重畳）される。かかる二次電流Ｉ２への追加は、時刻ｔ３から時刻ｔｘまで、第二スイッチング素子３１４がオンになる毎に行われる。すなわち、図３に示すように、第二制御信号ＩＧｂがＨレベルになる毎に、エネルギ蓄積コンデンサ３１７の蓄積エネルギにより一次電流Ｉ１が発生し、これに対応して、二次コイル１２に発生する誘導電流が二次電流Ｉ２（放電電流）に追加される。これにより、二次電流Ｉ２が点火放電を維持可能な程度に良好に確保される。すなわち、エネルギ蓄積コンデンサ３１７及び第二スイッチング素子３１４が、二次電流追加手段３０を構成している。

なお、第二制御信号ＩＧｂのＨとＬの切替（すなわち、第二スイッチング素子３１４のオンオフ）は、時刻ｔ３から所定タイミングで繰り返すようにすることができ、本例では、デューティ比１：１で３０μｓごとに繰り返される。これにより、二次電流追加手段３０によって、所定間隔（３０μｓごと）で二次電流Ｉ２に誘導電流が追加される。これにより、二次電流Ｉ２は増減を繰り返しながら所定値範囲に維持されることとなる。

二次電流追加手段３０により追加された後の二次電流Ｉ２は、二次電流検出手段４０により検出される。二次電流検出手段４０として、ダイオード３１８ｃのカソード側に接続されて、二次電流Ｉ２を検出する二次電流検出抵抗４１が備えられている。二次電流検出抵抗４１により、検出された電流値は、ＥＣＵ４に備えられた点火判定手段５０に送信されるように構成されている。

点火判定手段５０では、二次電流検出手段４０の検出結果に基づいて、燃料混合気に点火したか否かを判定する。当該判定は、二次電流Ｉ２の変化情報を算出し、該変化情報に基づいて行う。二次電流Ｉ２の変化情報として、二次電流Ｉ２における増減の周波数や、二次電流Ｉ２の増減により生じるピーク間の時間などを採用することができ、本例では、二次電流Ｉ２における増減の周波数（スイッチング周波数）を採用している。

そして、二次電流Ｉ２の増減の態様は、点火の開始前後で異なる。これは、燃料混合気に点火して燃焼が開始されると、気筒内のガス雰囲気がイオン化されるため、点火プラグにおける絶縁抵抗が低下して、放電が生じやすくなり、二次電流Ｉ２の上昇（絶対値の減少）が低減されることに起因している。したがって、二次電流Ｉ２の増減の態様の変化、すなわち二次電流Ｉ２の変化情報を算出することにより、燃料混合気に点火したか否かを判定することができる。

図３において破線で示すように、燃焼質量割合が０％から増加する直前の時刻ｔｘ（すなわち、点火時）以降に、後述の放電終了処理（図６のＳ１０５）をしない場合（すなわち、従来例の場合）では、二次電流Ｉ２の増減は、図４に示すように、時刻ｔｘ以降も繰り返される。そして、かかる場合において、図５に示すように、時刻ｔｘ前後の二次電流Ｉ２の増減は、時刻ｔｘ（点火時）以降では、時刻ｔｘ以前に比べて、検出された二次電流Ｉ２の山がなだらかになっている。すなわち、時刻ｔｘ以降における二次電流Ｉ２の山の傾きＬｎは、時刻ｔｘ以前における二次電流Ｉ２の山の傾きＬｎ−１よりも緩やかになっている。換言すると、時刻ｔｘ以降における二次電流Ｉ２の山の半値幅は、時刻ｔｘ以前における二次電流Ｉ２の山の半値幅よりも大きくなっている。
そして、本例では、このような二次電流Ｉ２における変化情報として、二次電流Ｉ２の増減の周波数、すなわち、二次電流Ｉ２のスイッチング周波数Ｈｚｎを算出する。

点火判定手段５０では、図６に示す点火判定フローに従って点火したか否かを判定する。まず、スイッチング周波数演算タイミングか否か判定する（Ｓ１００）。スイッチング周波数演算タイミングは、適宜設定することができる。Ｓ１００において、スイッチング周波数演算タイミングでない場合（Ｓ１００のＮｏ）は、Ｓ１００に戻る。一方、Ｓ１００において、スイッチング周波数演算タイミングである場合（Ｓ１００のＹｅｓ）、上述のように、二次電流Ｉ２のスイッチング周波数（Ｈｚｎ）を算出する（Ｓ１０１）。

そして、Ｓ１０１において算出した二次電流Ｉ２のスイッチング周波数（Ｈｚｎ）と点火判定基準値とを比較する。本例では、点火判定基準値は、ＥＣＵ４内のメモリ領域５１に格納された、今回のスイッチング周波数（Ｈｚｎ）と同一行程における過去のスイッチング周波数（Ｈｚｎ−１）を採用する。すなわち、本例では、Ｓ１０１の後、ＥＣＵ４内のメモリ領域５１に格納された過去のスイッチング周波数（Ｈｚｎ−１）より小さいか否か判定する（Ｓ１０２）。

Ｓ１０２において、点火判定手段５０により、今回のスイッチング周波数（Ｈｚｎ）が過去のスイッチング周波数（Ｈｚｎ−１）よりも小さくないと判定された場合（Ｓ１０２のＮｏ）は、今回のスイッチング周波数（Ｈｚｎ）を過去のスイッチング周波数（Ｈｚｎ−１）として、メモリ領域５１（図２参照）に格納する（Ｓ１０３）。その後、Ｓ１００に戻る。一方、今回のスイッチング周波数（Ｈｚｎ）が、過去のスイッチング周波数（Ｈｚｎ−１）よりも小さくないと判定された場合（Ｓ１０２のＮｏ）は、点火したと判定する（Ｓ１０４）。

なお、点火判定基準値としての過去のスイッチング周波数（Ｈｚｎ−１）は、直前に算出されたスイッチング周波数であってもよいが、今回よりも前に算出した所定期間におけるスイッチング周波数を平滑化処理して得た平滑化スイッチング周波数であることが好ましい。平滑化処理の方法は公知の方法を適宜選択できる。また、点火判定基準値として、予め設定した所定の周波数を採用してもよい。

そして、Ｓ１０４において、点火と判定した後は、放電発生制御手段６０により放電終了の処理を行う（Ｓ１０５）。本例では、放電終了の処理は、まず、放電発生制御手段６０から放電終了信号ＩＧｘをドライバ回路３１９に送信することにより、第二制御信号ＩＧｂをＬレベルにする。そして、二次電流追加手段３０において、図３に示すように、第二スイッチング素子３１４をオフにして、一次電流Ｉ１を０にすることにより、コンデンサ３１７の放電を停止させる。これにより、二次電流Ｉ２は、徐々に上昇（絶対値が減少）して、放電継続ができない程度の電流値となった時点で点火プラグにおける放電が終了する（Ｓ１０５）。なお、放電発生制御手段６０による放電終了の処理は、上記方法に限らず、他の方法により、放電を終了させるようにしてもよい。

次に、本例の点火制御装置における作用効果について、説明する。
点火制御装置１においては、放電開始（時刻ｔ２）後に二次電流追加手段３０により二次電流Ｉ２を追加しているため、放電を維持することができる。これにより、燃料混合気の燃焼の安定化が図られる。さらに、点火判定手段５０の判定結果に基づいて放電発生制御手段６０が放電を制御するため、点火判定手段５０が二次電流検出手段４０の検出結果に基づいて点火したと判定した場合には、放電発生制御手段６０により、放電発生を抑制するように制御することができる。これにより、消費エネルギの低減及び点火プラグ２０の消耗の抑制を図ることができる。

また、本例では、二次電流追加手段３０は、放電開始（時刻ｔ２）後に所定タイミングで二次電流Ｉ２を追加させ、点火判定手段５０は、二次電流検出手段４０の検出結果から二次電流Ｉ２の変化情報を算出し、該変化情報に基づいて燃料混合気に点火したか否かを判定する。これにより、点火判定手段５０による燃料混合気への点火の判定が容易となるため、消費エネルギの低減及び点火プラグ２０の消耗の抑制を一層図ることができる。

また、本例では、点火判定手段５０は、変化情報として二次電流Ｉ２における増減の周波数（スイッチング周波数）Ｈｚｎを算出し、該スイッチング周波数Ｈｚｎが所定の点火判定基準値よりも小さいときに燃料混合気が点火したと判定することとしている。これにより、点火判定手段５０による燃料混合気への点火の判定を容易かつ正確に行うことができる。その結果、燃料混合気への点火の検出精度が一層向上し、さらなる消費エネルギの低減及び点火プラグ２０の消耗の抑制を図ることができる。

また、本例では、点火判定基準値は、今回の変化情報としてのスイッチング周波数Ｈｚｎが算出された行程と同一行程から過去の変化情報としてのスイッチング周波数Ｈｚｎ−１を算出している。これにより、今回のスイッチング周波数Ｈｚｎとタイミングの近い過去のスイッチング周波数Ｈｚｎ−１が点火判定基準値になるため、内燃機関における運転状態の変化の影響を受けにくくすることができ、点火の検出精度の向上に寄与する。

また、本例では、放電発生制御手段６０は、点火判定手段５０により点火したと判定された場合（図６のＳ１０３）に、二次電流追加手段３０による二次電流Ｉ２の追加を停止させている。これにより、点火後にエネルギ蓄積コンデンサ３１７の蓄積エネルギが一次コイルに投入されることが防止されるため、当該蓄積エネルギを無駄に消費することが防止できる。また、当該追加が停止されると二次電流Ｉ２は時間経過と共に上昇（絶対値の減少）する。そして、二次電流Ｉ２が放電継続可能な値でなくなれば、放電が終了することとなる。これにより、当該追加を停止させない場合に比べて、放電期間を短くできるため、点火プラグ２０の消耗の抑制が図られる。

なお、放電発生制御手段６０は、点火判定手段５０により点火したと判定された場合に、上記追加の停止に替えて、放電を終了させるように制御することもできる。この場合には、点火プラグ２０の消耗を確実に抑制できる。

本例では、第二制御信号ＩＧｂは時刻ｔ３から３０μｓ間隔でＨ−Ｌが繰り返されることとした。これに替えて、二次電流検出手段４０により、検出された二次電流Ｉ２が所定の閾値範囲の上限を上回ったときに、第二制御信号ＩＧｃをオンにして二次電流Ｉ２の追加を開始し、所定の閾値範囲の下限を下回ったときに、第二制御信号ＩＧｂをオフにして、二次電流Ｉ２の追加を停止するようにして、当該二次電流Ｉ２を所定の閾値範囲内に維持するようにしてもよい。なお、所定の閾値範囲は、放電の維持が可能な二次電流Ｉ２値とする。この場合においても本例と同等の作用効果を奏することができる。

また、本例では、二次電流追加手段３０として、エネルギ蓄積コンデンサ３１７及び第二スイッチング素子３１４を備えることとしたが、二次電流Ｉ２を追加可能な構成であればよく、二次コイル１２の誘起によって二次電流Ｉ２を追加するものでなくてもよい。例えば、別に備えられた補助電源から二次電流Ｉ２を追加することとしてもよい。

以上のごとく、本例によれば、燃料混合気の燃焼を安定化しつつ、消費エネルギを低減するとともに、点火プラグ２０の消耗を抑制することができる点火制御装置１を提供することができる。

＜確認試験＞
次に、実施例１における点火制御装置１の消費エネルギの低減について確認試験を行った。比較例は、実施例１の構成において、点火安定手段５０及び放電発生制御部６０を備えておらず、点火後においても、エネルギ投入期間信号ＩＧｗがＨレベルである期間中（時刻ｔ３−時刻ｔ４）は、二次電流追加手段３０による二次電流Ｉ２の追加を行うように構成されたものである。すなわち、時刻ｔｘ（点火時）から時刻ｔ４においても、図３において破線で示すように、二次電流Ｉ２の追加が行われる。

当該確認試験における内燃機関の運転条件は、エンジン回転数：３０００ｒ／ｍｉｎ、運転負荷１００Ｎ・ｍとした。
放電エネルギＥは、放電期間をＴ（ｍｓ）、放電期間における二次電流値をＩ２（ｍＡ）、放電期間における二次電圧をＶ２（ｋＶ）としたとき、下記の式（１）で表される。
Ｅ（ｍＪ）＝Ｉ２（ｍＡ）×Ｖ２（ｋＶ）×Ｔ（ｍｓ） ・・・・式（１）
そして、実施例１における放電エネルギＥ１とし、比較例における放電エネルギＥ０としたとき、放電エネルギの低減率Ｄ（％）は下記の式（２）で表される。
Ｄ（％）＝Ｅ１（ｍＪ）／Ｅ２（ｍＪ）×１００ ・・・式（２）
実施例１における放電期間は図３における時刻ｔ２〜時刻ｔｘである。
比較例における放電期間は図３における時刻ｔ２〜時刻ｔ４に対応する期間である。

そして、実施例１では、Ｔ＝０．８ｍｓ、Ｉ２＝１４０ｍＡであり、上記式（１）に基づいて放電エネルギＥ１を算出したところ、実施例１における放電エネルギＥ１は１４１ｍＪであった。一方、比較例では、Ｔ＝０．４ｍｇ、Ｉ２＝１４０ｍＡ、であり、上記式（１）に基づいて放電エネルギＥ２を算出したところ、比較例における放電エネルギＥ２は、１００ｍＪであった。そして、上記式（２）に基づいて放電エネルギ低減率Ｄを算出したところ、放電エネルギ低減率Ｄは２９％であった。これにより、実施例１の点火制御装置１は、比較例に比べて放電エネルギを有意に低減できることが確認できた。

次に、燃焼変動率ＣＯＶについて比較試験をした。試験条件は、エンジン回転数：３０００ｒ／ｍｉｎ、運転負荷１００Ｎ・ｍ、５００サイクルとした。燃焼変動率ＣＯＶは以下の式（３）から算出した。
燃焼変動率ＣＯＶ（％）＝（図示平均有効圧力（標準偏差））／（図示平均有効圧力（平均値））・・・（式３）

そして、実施例１における図示平均有効圧力（標準偏差）は４．８ｋＰａであり、図示平均有効圧力（平均値）は、５６９．８ｋＰａであった。そして、上記式（３）に基づいて算出される実施例１における点火制御装置１の燃焼変動率ＣＯＶ（％）は０．８３９％であった。一方、比較例１における図示平均有効圧力（標準偏差）は５．１ｋＰａであり、図示平均有効圧力（平均値）は５６９．９ｋＰａであった。そして、上記式（３）に基づいて算出される比較例における点火制御装置の燃焼変動率ＣＯＶ（％）は０．８９５％であった。すなわち、実施例１及び比較例において、燃焼変動率ＣＯＶ（％）はいずれも低い値であって、燃焼安定性が高いことが確認できた。これにより、実施例１において、比較例に対して早期に放電終了させることによる燃料混合気の燃焼への影響は極めて少ないことが確認できた。

以上の両試験から、実施例１の点火制御装置１は比較例の点火制御装置に比べて、放電エネルギを有意に低減できるとともに、比較例と同等に高い燃焼安定性を有していることが示された。

（実施例２）
本例の点火制御装置１では、点火判定手段５０における二次電流Ｉ２の変化情報として、実施例１におけるスイッチング周波数に替えて、二次電流Ｉ２のピーク間の時間（図５におけるΔＰｔｎ）を採用している。その他の構成は、実施例１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

本例の点火制御装置１では、まず、図８に示すように、ピーク時刻Ｐｔｎ検出タイミングであるか否か判定する（Ｓ２００）。ピーク時刻検出タイミングでない場合（Ｓ２００のＮｏ）は、Ｓ２００に戻る。一方、Ｓ２００においてピーク時刻検出タイミングである場合（Ｓ２００のＹｅｓ）には、点火判定手段５０により、二次電流検出手段４０によって検出した二次電流Ｉ２からピーク時刻Ｐｔｎを抽出する。そして、前回のピーク時刻Ｐｔｎ−１との差分ΔＰｔｎを二次電流Ｉ２の変化情報として算出する（Ｓ２０１）。点火判定基準値としては、今回のΔＰｔｎよりも前である過去のΔＰｔｎ−１を採用することができる。

そして、今回のΔＰｔｎが当該点火判定基準値としての過去のΔＰｔｎ−１よりも所定値以上大きいか否か判定する（Ｓ２０２）。今回のΔＰｔｎが当該点火判定基準値としての過去のΔＰｔｎ−１よりも所定値より大きい場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）には、図６に示すように、実施例１におけるＳ１０４以降と同様の処理を行う。今回のΔＰｔｎが当該点火判定基準値としての過去のΔＰｔｎ−１よりも所定値より大きくない場合（Ｓ２０２のＮｏ）には、今回のΔＰｔｎをメモリ５１に格納して、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２０３）。

点火判定基準値としての過去のΔＰｔｎ−１は、直前に算出されたピーク時刻の差分であってもよいが、今回よりも前に算出した所定期間におけるピーク時刻の差分を平滑化処理して得た平滑化ピーク時刻の差分であることが好ましい。この場合には、点火判定基準値としてのΔＰｔｎ−１におけるバラつきが低減され、点火の検出精度が向上する。平滑化処理の方法は公知の方法を適宜選択できる。また、点火判定基準値として、予め設定した所定の時間を採用してもよい。本例の場合にも、実施例１と同等の作用効果を奏する。

１ 点火制御装置
１１ 一次コイル
１２ 二次コイル
２０ 点火プラグ
３０ 二次電流追加手段
４０ 二次電流検出手段
５０ 点火判定手段
６０ 放電発生制御手段
Ｉ１ 一次電流
Ｉ２ 二次電流
ＩＧａ 第一制御信号
ＩＧｂ 第二制御信号
ＩＧｃ 第三制御信号
ＩＧｔ 点火信号
ＩＧｗ エネルギ投入期間信号
ＩＧｘ 放電発生制御信号

Claims (5)

1. 一次電流（Ｉ１）が通流する一次コイル（１１）と、上記一次電流（Ｉ１）の増減によって二次電流（Ｉ２）を発生させる二次コイル（１２）と、該二次コイル（１２）から二次電圧（Ｖ２）を印加されて放電を発生させる点火プラグ（２０）と、上記放電の開始後に上記二次電流（Ｉ２）を追加する二次電流追加手段（３０）と、を備え、上記放電により燃料混合気に点火する点火制御装置（１）において、
   上記二次電流（Ｉ２）を検出する二次電流検出手段（４０）と、
   該二次電流検出手段（４０）の検出結果に基づいて、上記燃料混合気に点火したか否かを判定する点火判定手段（５０）と、
   該点火判定手段（５０）の検出結果に基づいて、上記放電の発生を制御する放電発生制御手段（６０）と、
   を備え、
   上記二次電流追加手段（３０）は、上記放電開始後に所定タイミングで上記二次電流（Ｉ２）を追加し、上記点火判定手段（５０）は、上記二次電流検出手段（４０）の検出結果から上記二次電流（Ｉ２）の変化情報を算出し、該変化情報に基づいて上記燃料混合気に点火したか否かを判定し、
   上記点火判定手段（５０）は、上記変化情報として上記二次電流（Ｉ２）における増減の周波数を算出し、該周波数が所定の点火判定基準値よりも小さいときに上記燃料混合気が点火したと判定することを特徴とする点火制御装置（１）。
2. 一次電流（Ｉ１）が通流する一次コイル（１１）と、上記一次電流（Ｉ１）の増減によって二次電流（Ｉ２）を発生させる二次コイル（１２）と、該二次コイル（１２）から二次電圧（Ｖ２）を印加されて放電を発生させる点火プラグ（２０）と、上記放電の開始後に上記二次電流（Ｉ２）を追加する二次電流追加手段（３０）と、を備え、上記放電により燃料混合気に点火する点火制御装置（１）において、
   上記二次電流（Ｉ２）を検出する二次電流検出手段（４０）と、
   該二次電流検出手段（４０）の検出結果に基づいて、上記燃料混合気に点火したか否かを判定する点火判定手段（５０）と、
   該点火判定手段（５０）の検出結果に基づいて、上記放電の発生を制御する放電発生制御手段（６０）と、
   を備え、
   上記二次電流追加手段（３０）は、上記放電開始後に所定タイミングで上記二次電流（Ｉ２）を追加し、上記点火判定手段（５０）は、上記二次電流検出手段（４０）の検出結果から上記二次電流（Ｉ２）の変化情報を算出し、該変化情報に基づいて上記燃料混合気に点火したか否かを判定し、
   上記点火判定手段（５０）は、上記変化情報として上記二次電流（Ｉ２）の増減により生じるピークの間隔を算出し、該間隔が所定の点火判定基準値よりも大きいときに上記燃料混合気が点火したと判定することを特徴とする点火制御装置（１）。
3. 上記点火判定基準値は、今回の上記変化情報が算出された行程と同一行程から過去の上記変化情報を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の点火制御装置（１）。
4. 上記放電発生制御手段（６０）は、上記点火判定手段（５０）により点火したと判定された場合に、上記放電を終了させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の点火制御装置（１）。
5. 上記放電発生制御手段（６０）は、上記点火判定手段（５０）により点火したと判定された場合に、上記二次電流追加手段（３０）における上記二次電流（Ｉ２）の追加を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の点火制御装置（１）。

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