JP6942885B2 - 内燃機関用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用制御装置に関する。

近年、内燃機関において、排気ガス規制の強化に伴って排気触媒（三元触媒）の性能向上が求められている。内燃機関の排気触媒では、プラチナなどの高価な貴金属が使用されているが、排気ガス規制が強化されるに従って、排気性能向上のため多くの貴金属を使用する必要があり、排気触媒の製造コストが増加してしまう。

この種の内燃機関では、特に内燃機関の温度が外気温よりも低い冷機始動時に、多量の炭化水素（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ：ＨＣ）が発生する。そのため、冷機始動時の炭化水素の発生を抑えることにより、排気触媒で用いられる貴金属の量を減らし、排気触媒の製造コストを削減することができる。

しかしながら、内燃機関では、冷機始動時の点火装置（点火プラグ）の点火不良（消炎）を防止するため、冷機始動時の燃料の噴射量を多くする制御が行われる。この結果、冷機始動時の炭化水素の発生量が増加し、排気触媒のコスト削減はますます困難となる。

特許文献１には、内燃機関の１燃焼サイクルにおいて、通常の点火タイミングとは異なるタイミング（排気タイミング）で、点火装置の点火を行うことで、点火装置の温度低下を防止するエンジンの点火装置が開示されている。

特開昭６２−２０６７７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているエンジンの点火装置では、内燃機関の点火プラグの温度上昇後に、当該点火プラグの温度の低下を防止するものであり、内燃機関の冷機始動前に点火装置の温度上昇を行うものではない。よって、特に冷機始動時において、内燃機関の炭化水素の発生を抑えることはできず、排気触媒の製造コストの削減が困難となる。

したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、内燃機関の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することを目的とする。

本発明の一態様による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグを制御するための点火制御を実施する点火制御部を備え、前記点火制御部は、前記点火プラグが前記点火を行う際には前記点火プラグに所定の点火用電気エネルギーが供給されるとともに、前記内燃機関の始動時に前記点火プラグが前記点火を行う前であって、前記内燃機関に取り付けられた燃料噴射弁が前記燃料を噴射してから前記点火プラグに前記点火用電気エネルギーが供給されるまでの間には、前記点火プラグに前記点火用電気エネルギーよりも小さい所定の予備加熱用電気エネルギーが供給されるように、前記点火制御を実施する。
本発明の他の一態様による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記点火プラグが前記点火を行う前であって、前記内燃機関に取り付けられた燃料噴射弁が前記燃料を噴射する前に、前記点火コイルに接続されたイグナイタに第１の周波数でパルス信号を連続して送信することにより、前記点火プラグを加熱させるための電気エネルギーを前記点火プラグに与えるように、前記点火コイルの通電を制御し、前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記点火プラグが前記点火を行う前であって、前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射してから前記点火プラグが前記点火を行うまでの間に、前記イグナイタに第２の周波数でパルス信号を連続して送信することにより、前記点火プラグを加熱させるための電気エネルギーを前記点火プラグに与えるように、前記点火コイルの通電を制御する。
本発明の別の一態様による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグを制御するための点火制御を実施する点火制御部を備え、前記点火制御部は、燃焼後の前記燃料が前記気筒内から排出される排気行程を少なくとも含む期間において、前記点火プラグを放電させるための電気エネルギーが前記点火プラグに供給されて前記点火プラグが複数回の放電を行うように、前記点火制御を実施し、前記期間における前記点火プラグの放電周期は、所定の下限値から上限値の範囲内であって、前記点火プラグが前記点火を行う際の放電周期よりも短く、前記点火制御部は、前記内燃機関を始動させてからの経過時間に応じて前記下限値を変化させるように、前記点火制御を実施する。

本発明によれば、内燃機関の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することができる。

実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。 点火プラグを説明する部分拡大図である。 制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 点火コイルを含む電気回路を説明する図である。 電極の温度と絶縁破壊電圧と空燃比との関係を説明する図である。 第１の実施形態にかかる点火信号の出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。 第１の実施形態にかかる点火制御部による点火プラグの制御方法を説明するフローチャートの一例である。 予備点火信号に応じた点火プラグの電極温度の時間変化を説明する図である。 第２の実施形態にかかる点火信号の出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。 第２の実施形態にかかる点火制御部による点火プラグの制御方法を説明するフローチャートの一例である。

−第１の実施形態−
以下、本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関用制御装置を説明する。

以下、第１の実施形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置１を説明する。この実施の形態では、制御装置１により、４気筒の内燃機関１００の各気筒１５０に各々設けられた点火プラグ２００の放電（点火）を制御する場合を例示して説明する。
以下、実施の形態において、内燃機関１００の一部の構成又は全ての構成及び制御装置１の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関１００の制御装置１と言う。

［内燃機関］
図１は、内燃機関１００及び内燃機関用点火装置の要部構成を説明する図である。
図２は、点火プラグ２００の電極２１０、２２０を説明する部分拡大図である。

内燃機関１００では、外部から吸引した空気はエアクリーナ１１０、吸気管１１１、吸気マニホールド１１２を通流し、吸気弁１５１が開くと各気筒１５０に流入する。各気筒１５０に流入する空気量は、スロットル弁１１３により調整され、スロットル弁１１３で調整された空気量は、流量センサ１１４により測定される。

スロットル弁１１３には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ１１３ａが設けられている。このスロットル開度センサ１１３ａで検出されたスロットル弁１１３の開度情報は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１に出力される。

なお、スロットル弁１１３は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。

各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。

クランクシャフト１２３に取り付けられたリングギア１２０の径方向外側には、クランク角センサ１２１が設けられている。このクランク角センサ１２１により、クランクシャフト１２３の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ１２１は、例えば１０°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト１２３の回転角度を検出する。

シリンダヘッドのウォータジャケット（図示せず）には、水温センサ１２２が設けられている。この水温センサ１２２により、内燃機関１００の冷却水の温度を検出する。

また、車両には、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）を検出するアクセルポジションセンサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ：ＡＰＳ）１２６が設けられている。このアクセルポジションセンサ１２６により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ１２６で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置１に出力される。制御装置１は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁１１３を制御する。

燃料タンク１３０に貯留された燃料は、燃料ポンプ１３１によって吸引及び加圧された後、プレッシャレギュレータ１３２が設けられた燃料配管１３３を通流し、燃料噴射弁（インジェクタ）１３４に誘導される。燃料ポンプ１３１から出力された燃料は、プレッシャレギュレータ１３２で所定の圧力に調整され、燃料噴射弁（インジェクタ）１３４から各気筒１５０内に噴射される。プレッシャレギュレータ１３２で圧力調整された結果、余分な燃料は戻り配管（図示せず）を介して燃料タンク１３０に戻される。

内燃機関１００のシリンダヘッド（図示せず）には、燃焼圧センサ（ＣｙｌｉｎｄｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＰＳ、筒内圧センサとも言う）１４０が設けられている。燃焼圧センサ１４０は、各気筒１５０内に設けられており、気筒１５０内の圧力（燃焼圧）を検出する。

燃焼圧センサ１４０は、圧電式又はゲージ式の圧力センサが用いられ、広い温度領域に渡って気筒１５０内の燃焼圧（筒内圧）を検出することができるようになっている。

各気筒１５０には、排気弁１５２と、燃焼後のガス（排気ガス）を気筒１５０の外側に排出する排気マニホールド１６０が取り付けられている。この排気マニホールド１６０の排気側には、三元触媒１６１が設けられている。排気弁１５２が開くと、気筒１５０から排気マニホールド１６０に排気ガスが排出される。この排気ガスは、排気マニホールド１６０を通って三元触媒１６１で浄化された後、大気に排出される。

三元触媒１６１の上流側には、上流側空燃比センサ１６２が設けられている。この上流側空燃比センサ１６２は、各気筒１５０から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。

また、三元触媒１６１の下流側には、下流側空燃比センサ１６３が設けられている。この下流側空燃比センサ１６３は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ１６３は、例えばＯ２センサである。

また、各気筒１５０の上部には、点火プラグ２００が各々設けられている。点火プラグ２００の放電（点火）により、気筒１５０内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒１５０内で爆発が起こり、ピストン１７０が押し下げられる。ピストン１７０が押し下げられることにより、クランクシャフト１２３が回転する。

点火プラグ２００には、点火プラグ２００に供給される電気エネルギー（電圧）を生成する点火コイル３００が接続されている。点火コイル３００で発生した電圧により、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じる（図２参照）。

図２に示すように、点火プラグ２００では、中心電極２１０は、絶縁体２３０により絶縁状態で支持されている。この中心電極２１０に所定の電圧（実施の形態では、例えば２０，０００Ｖ〜４０，０００Ｖ）が印加される。

外側電極２２０は接地されている。中心電極２１０に所定の電圧が印加されると、中心電極２１０と外側電極２２０との間で放電（点火）が生じる。

なお、点火プラグ２００において、中心電極２１０と外側電極２２０との間に存在する気体（ガス）の状態や筒内圧によって、ガス成分の絶縁破壊を起こして放電（点火）が発生する電圧が変動する。この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧と言う。

点火プラグ２００の放電制御（点火制御）は、後述する制御装置１の点火制御部８３により行われる。

図１に戻って、前述したスロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、クランク角センサ１２１、アクセルポジションセンサ１２６、水温センサ１２２、燃焼圧センサ１４０等の各種センサからの出力信号は、制御装置１に出力される。制御装置１では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関１００の運転状態を検出し、気筒１５０内に送出する空気量、燃料噴射量、点火プラグ２００の点火タイミング等の制御を行う。

［制御装置のハードウェア構成］
次に、制御装置１のハードウェアの全体構成を説明する。

図１に示すように、制御装置１は、アナログ入力部１０と、デジタル入力部２０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部３０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６０と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート７０と、出力回路８０と、を有する。

アナログ入力部１０には、スロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、アクセルポジションセンサ１２６、上流側空燃比センサ１６２、下流側空燃比センサ１６３、燃焼圧センサ１４０、水温センサ１２２等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。

アナログ入力部１０には、Ａ／Ｄ変換部３０が接続されている。アナログ入力部１０に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル信号に変換され、ＲＡＭ４０に記憶される。

デジタル入力部２０には、クランク角センサ１２１からのデジタル出力信号が入力される。

デジタル入力部２０には、Ｉ／Ｏポート７０が接続されており、デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、このＩ／Ｏポート７０を介してＲＡＭ４０に記憶される。

ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。

ＭＰＵ５０は、ＲＯＭ６０に記憶された制御プログラム（図示せず）を実行することで、ＲＡＭ４０に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。ＭＰＵ５０は、制御プログラムに従って、内燃機関１００を駆動する各アクチュエータ（例えば、スロットル弁１１３、プレッシャレギュレータ１３２、点火プラグ２００等）の作動量を規定する制御値を算出し、ＲＡＭ４０に一時的に記憶する。

ＲＡＭ４０に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、Ｉ／Ｏポート７０を介して出力回路８０に出力される。

出力回路８０には、点火プラグ２００に印加する電圧を制御する点火制御部８３（図３参照）の機能などが設けられている。

［制御装置の機能ブロック］
次に、制御装置１の機能構成を説明する。

図３は、制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置１の各機能は、例えばＭＰＵ５０がＲＯＭ６０に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０で実現される。

図３に示すように、制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３とを有する。

全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６と、燃焼圧センサ１４０（ＣＰＳ）に接続されており、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とを受け付ける。

全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とに基づいて、燃料噴射制御部８２と点火制御部８３の全体的な制御を行う。

燃料噴射制御部８２は、内燃機関１００の各気筒１５０を判別する気筒判別部８４と、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する角度情報生成部８５と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部８６と、に接続されており、気筒判別部８４からの気筒判別情報Ｓ３と、角度情報生成部８５からのクランク角度情報Ｓ４と、回転数情報生成部８６からのエンジン回転数情報Ｓ５と、を受け付ける。

また、燃料噴射制御部８２は、気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部８７と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部８８と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部８９と、に接続されており、吸気量計測部８７からの吸気量情報Ｓ６と、負荷情報生成部８８からのエンジン負荷情報Ｓ７と、水温計測部８９からの冷却水温度情報Ｓ８と、を受け付ける。

燃料噴射制御部８２は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁１３４から噴射される燃料の噴射量と噴射時間（燃料噴射弁制御情報Ｓ９）を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて燃料噴射弁１３４を制御する。

点火制御部８３は、全体制御部８１のほか、気筒判別部８４と、角度情報生成部８５と、回転数情報生成部８６と、負荷情報生成部８８と、水温計測部８９とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。

点火制御部８３は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル３００の１次側コイル（図示せず）に通電する電流量（通電角）と、通電開始時間と、１次側コイルに通電した電流を遮断する時間（点火時間）を算出する。

点火制御部８３は、算出した通電角と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡを出力することで、点火プラグ２００による放電制御（点火制御）を行う。

なお、少なくとも、点火制御部８３が点火信号ＳＡを用いて点火プラグ２００の点火制御を行う機能は、本発明の内燃機関用制御装置に相当する。

［点火コイルの電気回路］
次に、点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する。

図４は、点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する図である。電気回路４００において、点火コイル３００は、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。

１次側コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、１次側コイル３１０には、所定の電圧（実施の形態では、例えば１２Ｖ）が印加される。直流電源３３０と１次側コイル３１０の接続経路中には、充電量検出部３５０が設けられている。充電量検出部３５０は、１次側コイル３１０に印加された電圧と電流を検出して、点火制御部８３へ送信する。

１次側コイル３１０の他端は、イグナイタ３４０に接続されており、イグナイタ３４０を介して接地されている。イグナイタ３４０には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）などが用いられる。

イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子は、点火制御部８３に接続されている。点火制御部８３から出力された点火信号ＳＡは、イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に入力される。イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に点火信号ＳＡが入力されると、イグナイタ３４０のコレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間が通電状態となり、コレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間に電流が流れる。これにより、点火制御部８３からイグナイタ３４０を介して点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡが出力され、１次側コイル３１０に電力（電気エネルギー）が蓄積される。

点火制御部８３からの点火信号ＳＡの出力が停止して、１次側コイル３１０に流れる電流が遮断されると、１次側コイル３１０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。２次側コイル３２０に発生した高電圧が点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加されることで、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に電位差が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した電位差が、ガス（気筒１５０内の混合気）の絶縁破壊電圧Ｖｍ以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じ、燃料（混合気）への点火（着火）が行われる。

２次側コイル３２０と点火プラグ２００の接続経路中には、放電量検出部３６０が設けられている。放電量検出部３６０は、放電電圧と電流を検出して、点火制御部８３へ送信する。

点火制御部８３は、以上説明したような電気回路４００の動作により、点火信号ＳＡを用いて点火コイル３００の通電を制御する。これにより、点火プラグ２００を制御するための点火制御を実施する。

［点火プラグ温度と空燃比の関係］
次に、点火プラグ２００の温度と空燃比との関係を説明する。内燃機関１００の冷機始動時において、点火プラグ２００の電極の温度が低くなるほど、着火に必要な空燃比を小さく（燃料を濃く）する必要がある。

図５は、電極の温度と絶縁破壊電圧と空燃比との関係を説明する図である。図５に示すように、内燃機関１００では、空燃比が大きく（燃料が薄く）なるほど、放電（点火）による混合気への着火がされ難くなるので、混合気に着火させるための絶縁破壊電圧を高くする必要がある。

絶縁破壊電圧を一定（点火コイル３００の出力電流を一定）にした場合、点火プラグ２００の電極の温度が低くなるほど、空燃比を小さく（燃料を濃く）しないと絶縁破壊電圧を越えることができない。その結果、内燃機関１００では、混合気における燃料の割合が多くなった分、燃焼した際の炭化水素（ＨＣ）の発生が多くなる。

つまり、冷機始動時の点火プラグ２００の電極の温度を高くするほど（図５の太線矢印参照）、空燃比を大きく（燃料を薄く）しても絶縁破壊電圧を越えることができ、燃焼した際の炭化水素の発生を少なくすることができる。よって、内燃機関１００では、冷機始動時の点火プラグ２００の電極の温度を、放電（点火）前に高くすることで、冷機始動時の空燃比を大きくし、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

図５に示す一例では、点火プラグ２００の電極温度が低い場合、所定の絶縁破壊電圧で着火させるための空燃比はＰ１であり、電極温度が高い場合、所定の絶縁破壊電圧で着火させるための空燃比はＰ２となる。よって、電極温度が高くなるほど、着火に必要な燃料を薄くすることができ、燃焼により発生する炭化水素（ＨＣ）が少なくなる。

［点火信号の出力タイミング］
次に、第１の実施形態にかかる点火プラグ２００の電極の加熱方法に関して、点火信号ＳＡの出力タイミングを説明する。

図６は、第１の実施形態にかかる点火信号ＳＡの出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。

図６において、最上段は、車両（図示せず）のイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦを示している。車両の運転者がキー（図示せず）をキーシリンダー（図示せず）に刺し込んで回すことで（またはキーレス装置の場合には、スタートボタンをＯＮすることで）、イグニッションスイッチがＯＮになる。

上から３段目は、クランク角センサ１２１の出力信号を示している。イグニッションスイッチがＯＮになった後、セルモータスイッチがＯＮになり、内燃機関１００の運動開始に伴ってクランク角センサ１２１によるクランクシャフト１２３の回転検知が開始されると、クランク角センサ１２１の出力がＯＮになる。

上から４段目は、点火制御部８３から点火コイル３００へ出力される点火信号ＳＡを示している。点火信号ＳＡは、予備点火信号Ｓｐと、この予備点火信号Ｓｐの後に出力される本点火信号Ｓａとがある。予備点火信号Ｓｐは、内燃機関１００の冷機始動時において点火プラグ２００が燃料（混合気）への点火を行う前に、点火プラグ２００に予備加熱用の電気エネルギーを供給して点火プラグ２００を昇温するための点火信号である。冷機始動時にはこの予備点火信号Ｓｐが点火制御部８３から点火コイル３００へ出力されることで、前述の図５で説明したように、点火プラグ２００の電極の温度を放電（点火）前に高くすることができる。そのため、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

一方、本点火信号Ｓａは、内燃機関１００の燃焼行程において点火プラグ２００が混合気への点火（着火）を行うための点火信号である。この本点火信号Ｓａの出力タイミングは、点火制御部８３において、前述の図３で説明したように決定される。

第１の実施形態では、点火制御部８３は、燃焼サイクルにおける燃焼行程中の時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間、点火プラグ２００に放電（点火）を発生させるための本点火信号Ｓａを点火コイル３００に対して出力する。また、１燃焼サイクルにおける燃焼行程よりも前の行程、すなわち点火プラグ２００が燃料への点火を行う前の行程で、点火プラグ２００を加熱させるための予備点火信号Ｓｐを点火コイル３００に対して出力する。以下では、この予備点火信号Ｓｐによる点火プラグ２００の加熱を、予備加熱とも称する。

図６に示すように、予備点火信号Ｓｐは、イグニッションスイッチがＯＮした時刻Ｔ１の後、クランク角センサ１２１からの信号出力が開始される時刻Ｔ２の前であって、本点火信号Ｓａの出力が開始される時刻Ｔ４の前までに、複数回繰り返して出力される。つまり、予備点火信号Ｓｐは、各気筒１５０での初爆前に複数回出力されるようになっている。ここで初爆とは、内燃機関１００の運転開始後、各気筒１５０の最初の燃焼行程での最初の燃焼（爆発）を言う。つまり、内燃機関１００では、運転開始後、各気筒１５０で１度だけ初爆が発生する。その後は、予め決められた燃焼サイクル（吸気行程→圧縮行程→燃焼行程→排気行程）が繰り返される。ただし、予備点火信号Ｓｐの出力を１回のみとしてもよい。

また、図６に示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの期間では、予備点火信号Ｓｐとして、所定のデューティ比でパルス信号が連続して出力される。この予備点火信号Ｓｐのパルス幅は、本点火信号Ｓａのパルス幅よりも小さくなっている。これにより、予備点火信号Ｓｐは、燃焼（混合気への着火）のための本点火信号Ｓａよりも点火コイル３００での電圧変化を小さくする信号となっている。

さらに、図６に示すように、予備点火信号Ｓｐとして出力されるパルス信号の周期は、燃料噴射弁１３４からの燃料噴射が行われる時刻Ｔ３の前後で変更されるようになっている。具体的には、燃料噴射弁１３４からの燃料噴射が行われる時刻Ｔ３の後では、予備点火信号Ｓｐのパルス幅に応じて点火コイル３００に発生する電圧が絶縁破壊電圧未満となるように、パルス信号の周期が設定されている。これにより、燃料噴射が行われた後は、点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される予備加熱用の電気エネルギーが燃料噴射前よりも小さくなるようにしている。なお、燃料噴射弁１３４からの燃料噴射が行われる時刻Ｔ３の前では、混合気への着火がなされることがないため、予備点火信号Ｓｐに応じて点火コイル３００に発生する電圧は絶縁破壊電圧以上であってもよいし、絶縁破壊電圧未満であってもよい。また、予備点火信号Ｓｐのパルス幅が本点火信号Ｓａより大きくなっていてもよい。

以上説明したように、第１の実施形態において点火制御部８３は、本点火信号Ｓａを出力する前に、予備点火信号Ｓｐを複数回出力する。これにより、点火制御部８３は、点火プラグ２００が混合気（燃料）への点火を行う前に、点火コイル３００が点火プラグ２００を加熱させるための電気エネルギーを点火プラグ２００に与えるように、点火コイル３００の通電を制御する。このとき点火制御部８３は、本点火信号Ｓａのパルス信号よりも小さいパルス幅で、予備点火信号Ｓｐのパルス信号を出力する。これにより、点火プラグ２００が混合気（燃料）への点火を行う前には、点火プラグ２００に点火用の電気エネルギーよりも小さい所定の予備加熱用の電気エネルギーが供給されるように、点火プラグ２００の点火制御を実施する。この予備点火信号Ｓｐに基づいて点火コイル３００から点火プラグ２００に高電圧が印加されることで、内燃機関１００の冷機始動時には、初爆前に点火プラグ２００（中心電極２１０と外側電極２２０）が加熱される。その結果、前述したように、燃焼行程における点火コイル３００の放電（点火）時の空燃比を大きく（燃料を薄く）しても、冷機始動時の燃焼による炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

次に、上段から５段目は、燃料噴射弁１３４のＯＮ／ＯＦＦを示している。燃料噴射弁１３４がＯＮになると、燃料噴射弁１３４から所定量の燃料が気筒１５０（燃焼室）内に噴射される。

最下段は、気筒１５０（燃焼室）内の筒内圧を示している。筒内圧は、燃焼圧センサ１４０で計測され、この燃焼圧センサ１４０の計測結果が出力される。前述したように、内燃機関１００では、燃料噴射弁１３４から所定量の燃料を噴射して燃焼室に混合気を生成した後、本点火信号ＳａをＯＦＦにしたタイミング（時刻Ｔ５）で、混合気に着火して燃焼が発生する。これにより、気筒１５０内の圧力が急激に大きくなる。燃焼圧センサ１４０では、燃焼サイクルにおける筒内圧を計測する。

［点火プラグの制御方法］
次に、点火制御部８３による点火プラグ２００の制御方法の一例を説明する。図７は、第１の実施形態にかかる点火制御部８３による点火プラグ２００の制御方法を説明するフローチャートの一例である。

図７に示すように、ステップＳ１０１において、点火制御部８３は、イグニッションスイッチがＯＮか否かを判定する。その結果、イグニッションスイッチがＯＮであると判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０２に進み、ＯＮでないと判定した場合、すなわちＯＦＦであると判定した場合は（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２において、点火制御部８３は、当該気筒１５０が初爆後であるか否かを判定する。本点火信号Ｓａが一度でもＯＮとなっていた場合は、初爆後であると判定し（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。一方、イグニッションスイッチがＯＮとなった後に本点火信号Ｓａが一度もＯＮとなっていなければ、初爆前であると判定し（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、点火制御部８３は、当該気筒１５０内への燃料を噴射後であるか否かを判定する。燃料噴射弁１３４が一度でもＯＮとなっていた場合は、燃料噴射後であると判定し（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進む。一方、イグニッションスイッチがＯＮとなった後に燃料噴射弁１３４が一度もＯＮとなっていなければ、燃料噴射前であると判定し（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、予備点火信号Ｓｐの出力周期を長く設定する。ステップＳ１０４を実施したら、点火制御部８３はステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０４で設定した出力周期で予備点火信号Ｓｐを出力する。これにより、点火コイル３００に発生する電圧が絶縁破壊電圧以上となり、点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される予備加熱用の電気エネルギーによって点火プラグ２００が放電して火花が発生するように、点火プラグ２００の放電制御（点火制御）を実施する。

ステップＳ１０５において、点火制御部８３は、予備点火信号Ｓｐの出力周期を短く設定する。ステップＳ１０５を実施したら、点火制御部８３はステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で設定した出力周期で予備点火信号Ｓｐを出力する。これにより、点火コイル３００に発生する電圧が絶縁破壊電圧未満となり、点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される予備加熱用の電気エネルギーによって点火プラグ２００が放電せずに火花が発生しないように、点火プラグ２００の放電制御（点火制御）を実施する。

ステップＳ１０６で予備点火信号Ｓｐを出力したら、ステップＳ１０１へ戻る。これにより、燃料噴射の前後で予備点火信号Ｓｐの出力周期を変化させるとともに、初爆後には予備点火信号Ｓｐの出力を終了するように、点火プラグ２００の放電制御（点火制御）を実施する。

以上説明した通り、第１の実施形態では、気筒１５０内に設けられた点火プラグ２００と、点火プラグ２００の放電を制御する点火制御部８３とを有し、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、イグニッションスイッチＯＮ後から本点火信号Ｓａの出力を開始する前まで、点火コイル３００から点火プラグ２００へ予備加熱用の電気エネルギーの供給を行う構成とした。このように構成すると、内燃機関１００において各気筒１５０の初爆前に点火プラグ２００を予備加熱することができるので、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

また、第１の実施形態では、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、点火コイル３００から点火プラグ２００へ予備加熱用の電気エネルギーの供給を複数回行う構成とした。このように構成すると、点火プラグ２００の予備加熱を確実に行うことができるので、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を確実に抑えることができる。

図８は、予備点火信号Ｓｐに応じた点火プラグ２００の電極温度の時間変化を説明する図である。図８に示す例では、絶縁破壊が無い場合に比べて、絶縁破壊がある場合の方が、電極の温度上昇が早くなっている。このため、絶縁破壊により放電が発生しても影響の無い期間、すなわち燃料噴射弁１３４がＯＮする前の期間においては、点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される電気エネルギーによって点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０の間に絶縁破壊が生じるように、予備点火信号Ｓｐを出力することが望ましい。一方、燃料の噴射後に点火プラグ２００において放電が発生すると、圧縮行程中の誤点火につながるため、このときの予備加熱では絶縁破壊を生じないようにする必要がある。したがって、燃料噴射弁１３４がＯＮした後の期間では、予備点火信号Ｓｐの出力周期を短く（パルス幅を小さく）変更することにより、点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される電気エネルギーによって点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０の間に絶縁破壊が生じないように、予備点火信号Ｓｐを出力することが望ましい。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００を制御するための点火制御を実施する点火制御部８３を備える。点火制御部８３は、点火プラグ２００が点火を行う際には点火プラグ２００に所定の点火用電気エネルギーが供給されるとともに、点火プラグ２００が点火を行う前には点火プラグ２００に点火用電気エネルギーよりも小さい所定の予備加熱用電気エネルギーが供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、内燃機関１００の冷機始動時の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することができる。

（２）点火制御部８３は、内燃機関１００に取り付けられた燃料噴射弁１３４が燃料を噴射する前（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの間）に、点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーが供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、内燃機関１００の冷機始動時の炭化水素の発生を抑えるのに適切なタイミングで、点火プラグ２００の予備加熱を行うことができる。

（３）点火制御部８３は、内燃機関１００に取り付けられた燃料噴射弁１３４が燃料を噴射してから点火プラグ２００に点火用電気エネルギーが供給されるまでの間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間）に、点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーが供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、内燃機関１００の冷機始動時の炭化水素の発生を抑えるのに適切なタイミングで、点火プラグ２００の予備加熱を行うことができる。

（４）点火制御部８３は、内燃機関１００に取り付けられた燃料噴射弁１３４が燃料を噴射する前（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの間）に、点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーとして第１のエネルギーが供給されるように、点火制御を実施する。また、点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４が燃料を噴射してから点火プラグ２００に点火用電気エネルギーが供給されるまでの間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間）に、点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーとして第２の電気エネルギーが供給されるように、点火制御を実施する。ここで、第１の電気エネルギーは、第２の電気エネルギーよりも大きい。このようにしたので、燃料噴射の前後でそれぞれ適切な予備加熱用の電気エネルギーを点火プラグ２００に供給することができる。

（５）点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４が燃料を噴射する前（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの間）に、予備加熱用電気エネルギーによって点火プラグ２００が放電して火花が発生するように、点火制御を実施する。このようにしたので、誤点火のおそれがない燃料噴射前の期間では、点火プラグ２００の予備加熱を効率よく行うことができる。

（６）点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４が燃料を噴射してから点火プラグ２００に点火用電気エネルギーが供給されるまでの間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間）に、予備加熱用電気エネルギーによって点火プラグ２００が放電せずに火花が発生しないように、点火制御を実施する。このようにしたので、圧縮行程中の誤点火を防止しつつ、点火プラグ２００の予備加熱を行うことができる。

（７）点火制御部８３は、点火の１回当たりで点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーが複数回供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、点火プラグ２００の予備加熱を確実に行うことができる。

（８）点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４が燃料を噴射する前に、点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーが複数回供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、点火プラグ２００の予備加熱を確実に行うことができる。

（９）点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４が燃料を噴射してから点火プラグ２００に点火用電気エネルギーが供給されるまでの間に、点火プラグ２００に予備加熱用電気エネルギーが複数回供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、点火プラグ２００の予備加熱を確実に行うことができる。

（１０）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００に対し電気エネルギーを与える点火コイル３００の通電を制御する点火制御部８３を備える。点火制御部８３は、点火プラグ２００が点火を行う前に点火プラグ２００を加熱させるための電気エネルギーを点火プラグ２００に与えるように、点火コイル３００の通電を制御する。このようにしたので、内燃機関１００の冷機始動時の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することができる。

（１１）点火制御部８３は、内燃機関１００に取り付けられた燃料噴射弁１３４が燃料を噴射する前（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの間）に、点火コイル３００に接続されたイグナイタ３４０に第１の周波数でパルス信号である予備点火信号Ｓｐを連続して送信することにより、点火コイル３００の通電を制御する。また、点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４が燃料を噴射してから点火プラグ２００が点火を行うまでの間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間）に、イグナイタ３４０に第２の周波数でパルス信号である予備点火信号Ｓｐを連続して送信することにより、点火コイル３００の通電を制御する。ここで、第１の周波数は、第２の周波数よりも低い。このようにしたので、燃料噴射の前後でそれぞれ適切な予備加熱用の電気エネルギーを点火プラグ２００に確実に供給することができる。

（１２）点火制御部８３は、内燃機関１００の始動時に点火プラグ２００が点火を行う前に、点火プラグ２００を加熱させるための電気エネルギーを点火プラグ２００に与えるように、点火コイル３００の通電を制御する。このようにしたので、点火プラグ２００の予備加熱に必要な電気エネルギーを点火コイル３００から点火プラグ２００へ確実に供給することができる。

−第２の実施形態−
次に、本発明の第２の実施形態にかかる内燃機関用制御装置を説明する。第２の実施形態では、燃焼サイクルにおける排気行程中に、点火プラグ２００に放電（点火）を発生させるように、制御装置１が点火制御を行う例を説明する。なお、第２の実施形態にかかる内燃機関１００や制御装置１の構成は、第１の実施形態と同様であるため、以下では説明を省略する。

［点火信号の出力タイミング］
以下では、第２の実施形態にかかる点火信号ＳＡの出力タイミングを説明する。

図９は、第２の実施形態にかかる点火信号ＳＡの出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。図９（ａ）は内燃機関１００の冷機始動時のタイミングチャートの一例であり、図９（ｂ）は内燃機関１００の暖機後（定常運転時）のタイミングチャートの一例である。

図９（ａ）、（ｂ）において、最上段は、点火制御部８３から点火コイル３００へ出力される点火信号ＳＡをそれぞれ示している。点火信号ＳＡは、本点火信号Ｓａと、この本点火信号Ｓａの後に出力される排気点火信号Ｓｅとがある。本点火信号Ｓａは、第１の実施形態と同様に、内燃機関１００の燃焼行程において点火プラグ２００が混合気への点火（着火）を行うための点火信号である。

一方、排気点火信号Ｓｅは、内燃機関１００の排気行程を少なくとも含む期間において点火プラグ２００を放電させるための電気エネルギーを点火プラグ２００に供給する点火信号である。この排気点火信号Ｓｅが点火制御部８３から点火コイル３００へ出力されることで、燃焼後の燃料が気筒１５０内から排出される排気行程中にも点火プラグ２００を放電させることができる。これにより、気筒１５０の壁面やピストン１７０の冠面に付着していた燃料の分など、燃焼行程では燃焼しきれなかった混合気中の燃料に対して、排気時に着火・燃焼を行うことができると考えられる。その結果、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

第２の実施形態では、点火制御部８３は、燃焼サイクルにおける燃焼行程中の時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間、点火プラグ２００に放電（点火）を発生させるための本点火信号Ｓａを点火コイル３００に対して出力する。また、１燃焼サイクルにおける燃焼行程よりも後の期間、すなわち排気行程を少なくとも含む期間で、点火プラグ２００に放電（点火）を発生させるための排気点火信号Ｓｅを点火コイル３００に対して出力する。

図９に示すように、排気点火信号Ｓｅは、本点火信号Ｓａの出力が終了される時刻Ｔ５の後に、時刻Ｔ６から複数回繰り返して出力される。つまり、排気点火信号Ｓｅは、各気筒１５０での排気行程を少なくとも含む期間において、点火プラグ２００が複数回の放電を行うように出力される。ここで排気行程とは、内燃機関１００の燃焼行程後に排気弁１５２が開いており、これによって燃焼後の燃料を含む排気が各気筒１５０内から排出される期間である。ただし、排気点火信号Ｓｅの出力を１回のみとしてもよい。

また、図９に示すように、時刻Ｔ６以降の期間では、排気点火信号Ｓｅとして、所定のデューティ比でパルス信号が連続して出力される。この排気点火信号Ｓｅのパルス幅は、本点火信号Ｓａのパルス幅よりも小さくなっている。これにより、排気行程における排気点火信号Ｓｅによる点火プラグ２００の放電周期は、燃焼行程における本点火信号Ｓａによる点火プラグ２００の放電周期よりも短くなっている。

さらに、図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較すると、排気点火信号Ｓｅとして出力されるパルス信号の周期、すなわち排気行程における点火プラグ２００の放電周期は、冷機始動時と暖機後で変更されるようになっている。例えば、図９（ａ）に示す冷機始動時には、２３３Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲内で排気点火信号Ｓｅの周期（点火プラグ２００の放電周期）が設定され、図９（ｂ）に示す暖機後には、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲内で排気点火信号Ｓｅの周期（点火プラグ２００の放電周期）が設定されている。これにより、内燃機関１００を始動させてからの経過時間に応じて、排気行程における点火プラグ２００の放電周期の下限値を変化させるようにしている。なお、ここでは排気点火信号Ｓｅの周期を２段階に変化させたが、３段階以上に変化させてもよい。また、排気点火信号Ｓｅに応じて点火コイル３００に発生する電圧は、点火プラグ２００が放電するように絶縁破壊電圧以上であることが好ましく、排気点火信号Ｓｅのパルス幅が本点火信号Ｓａより大きくなっていてもよい。

以上説明したように、第２の実施形態において点火制御部８３は、本点火信号Ｓａを出力した後の排気行程を少なくとも含む期間に、排気点火信号Ｓｅを複数回出力する。これにより、点火制御部８３は、排気行程中に点火プラグ２００を放電させるための電気エネルギーを点火コイル３００が点火プラグ２００に与えるように、点火コイル３００の通電を制御する。この排気点火信号Ｓｅに基づいて点火コイル３００から点火プラグ２００に高電圧が印加されることで、内燃機関１００の排気行程中に点火プラグ２００が放電され、燃焼行程では燃焼しきれなかった混合気中の燃料に着火して燃焼させることができる。
その結果、燃焼行程における点火コイル３００の放電（点火）時の空燃比を大きく（燃料を薄く）しても、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

次に、図９（ａ）、（ｂ）において、上段から２段目は、燃料噴射弁１３４のＯＮ／ＯＦＦを示している。燃料噴射弁１３４がＯＮになると、燃料噴射弁１３４から所定量の燃料が気筒１５０（燃焼室）内に噴射される。

最下段は、気筒１５０（燃焼室）内の筒内圧を示している。筒内圧は、燃焼圧センサ１４０で計測され、この燃焼圧センサ１４０の計測結果が出力される。前述したように、内燃機関１００では、燃料噴射弁１３４から所定量の燃料を噴射して燃焼室に混合気を生成した後、本点火信号ＳａをＯＦＦにしたタイミング（時刻Ｔ５）で、混合気に着火して燃焼が発生する。これにより、気筒１５０内の圧力が急激に大きくなる。燃焼圧センサ１４０では、燃焼サイクルにおける筒内圧を計測する。

［点火プラグの制御方法］
次に、点火制御部８３による点火プラグ２００の制御方法の一例を説明する。図１０は、第２の実施形態にかかる点火制御部８３による点火プラグ２００の制御方法を説明するフローチャートの一例である。

図１０に示すように、ステップＳ２０１において、点火制御部８３は、イグニッションスイッチがＯＮか否かを判定する。その結果、イグニッションスイッチがＯＮであると判定した場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）は、ステップＳ２０２に進み、ＯＮでないと判定した場合、すなわちＯＦＦであると判定した場合は（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０２において、点火制御部８３は、本点火信号ＳａがＯＮからＯＦＦに変化したか否かを判定する。本点火信号ＳａがＯＮからＯＦＦに変化した場合、すなわち点火プラグ２００が放電して混合気に着火した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）は、ステップＳ２０３に進み、ＯＮからＯＦＦに変化していないと判定した場合は（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０３において、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転状態が暖機後であるか否かを判定する。暖機後である場合、すなわち内燃機関１００が運転を開始してからある程度の時間が経過しており定常運転状態となっている場合は（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ステップＳ２０５に進む。一方、暖機後ではない場合、すなわち内燃機関１００の冷機始動時には（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４において、点火制御部８３は、排気点火信号Ｓｅの出力周期を長く設定する。ステップＳ２０４を実施したら、点火制御部８３はステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０６において、ステップＳ２０４で設定した出力周期で排気点火信号Ｓｅを出力する。これにより、排気行程中に点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される電気エネルギーによって点火プラグ２００が放電して火花が発生するように、点火プラグ２００の放電制御（点火制御）を実施する。

ステップＳ２０５において、点火制御部８３は、排気点火信号Ｓｅの出力周期を短く設定する。ステップＳ２０５を実施したら、点火制御部８３はステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０６において、ステップＳ２０５で設定した出力周期で排気点火信号Ｓｅを出力する。これにより、排気行程中に点火コイル３００から点火プラグ２００に供給される電気エネルギーによって点火プラグ２００が放電して火花が発生するように、点火プラグ２００の放電制御（点火制御）を実施する。

ステップＳ２０６で排気点火信号Ｓｅを出力したら、ステップＳ２０２へ戻る。これにより、点火プラグ２００が放電して燃焼行程が行われる毎に、その後の排気行程を少なくとも含む期間において排気点火信号Ｓｅを出力するとともに、冷機始動時と暖機後とで排気点火信号Ｓｅの出力周期を変化させるように、点火プラグ２００の放電制御（点火制御）を実施する。なお、内燃機関１００の運転開始後に所定の時間が経過したら、図１０のフローチャートに示す処理を終了して排気点火信号Ｓｅの出力を停止してもよい。

以上説明した通り、第２の実施形態では、気筒１５０内に設けられた点火プラグ２００と、点火プラグ２００の放電を制御する点火制御部８３とを有し、点火制御部８３は、内燃機関１００の排気行程を少なくとも含む期間において、点火コイル３００から点火プラグ２００へ電気エネルギーの供給を行う構成とした。このように構成すると、内燃機関１００において各気筒１５０内から排出される混合気中に残された燃料を燃焼させることができるので、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。

また、第２の実施形態では、点火制御部８３は、内燃機関１００の排気行程を少なくとも含む期間において、点火コイル３００から点火プラグ２００へ放電用の電気エネルギーの供給を複数回行う構成とした。このように構成すると、排気行程中に点火プラグ２００の放電を確実に行うことができるので、炭化水素（ＨＣ）の発生を確実に抑えることができる。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００を制御するための点火制御を実施する点火制御部８３を備える。点火制御部８３は、燃焼後の燃料が気筒１５０内から排出される排気行程を少なくとも含む期間（時刻Ｔ６以降の期間）において、点火プラグ２００を放電させるための電気エネルギーが点火プラグ２００に供給されるように、点火制御を実施する。このようにしたので、内燃機関１００の冷機始動時の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することができる。

（２）排気行程は、内燃機関１００が有する排気弁１５２が開いている期間である。したがって、排気弁１５２が開くことで各気筒１５０内から排出される混合気中に残された燃料を確実に燃焼させ、炭化水素の発生を抑えることができる。

（３）点火制御部８３は、上記の期間において点火プラグ２００が複数回の放電を行うように、点火制御を実施する。このようにしたので、排気行程中に点火プラグ２００を確実に放電させ、排出される混合気中に残された燃料を燃焼させことができる。

（４）上記の期間における点火プラグ２００の放電周期は、燃焼行程中に点火プラグ２００が燃料への点火を行う際の放電周期よりも短い。このようにしたので、排気行程中のどのタイミングにおいても、気筒１５０内から排出される混合気中に残された燃料を確実に燃焼させことができる。

（５）点火制御部８３は、上記の期間における点火プラグ２００の放電周期が所定の下限値から上限値の範囲内となるように、点火制御を実施し、内燃機関１００を始動させてからの経過時間に応じて、放電周期の下限値を変化させる。このようにしたので、冷機始動時と暖機後のいずれにおいても、炭化水素の発生を確実に抑えることができる。

なお、以上説明した第１の実施形態及び第２の実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、内燃機関１００の冷機始動時には、点火制御部８３は初爆前に予備点火信号Ｓｐを出力して点火プラグ２００を予備加熱するとともに、排気行程を少なくとも含む期間において排気点火信号Ｓｅを出力して点火プラグ２００を放電し、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。また、内燃機関１００の暖機後（定常運転時）には、点火制御部８３は排気行程を少なくとも含む期間において排気点火信号Ｓｅを出力して点火プラグ２００を放電し、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。このようにすれば、第１の実施形態、第２の実施形態でそれぞれ説明した各作用効果を奏するように、内燃機関用の制御装置１を構成することができる。

また、以上説明した各実施形態において、図３で説明した制御装置１の各機能構成は、前述のようにＭＰＵ５０で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。

以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：制御装置、１０：アナログ入力部、２０：デジタル入力部、３０：Ａ／Ｄ変換部、４０：ＲＡＭ、５０：ＭＰＵ、６０：ＲＯＭ、７０：Ｉ／Ｏポート、８０：出力回路、８１：全体制御部、８２：燃料噴射制御部、８３：点火制御部、８４：気筒判別部、８５：角度情報生成部、８６：回転数情報生成部、８７：吸気量計測部、８８：負荷情報生成部、８９：水温計測部、１００：内燃機関、１１０：エアクリーナ、１１１：吸気管、１１２：吸気マニホールド、１１３：スロットル弁、１１３ａ：スロットル開度センサ、１１４：流量センサ、１１５：吸気温センサ、１２０：リングギア、１２１：クランク角センサ、１２２：水温センサ、１２３：クランクシャフト、１２５：アクセルペダル、１２６：アクセルポジションセンサ、１３０：燃料タンク、１３１：燃料ポンプ、１３２：プレッシャレギュレータ、１３３：燃料配管、１３４：燃料噴射弁、１４０：燃焼圧センサ、１５０：気筒、１５１：吸気弁、１５２：排気弁、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１７０：ピストン、２００：点火プラグ、２１０：中心電極、２２０：外側電極、２３０：絶縁体、３００：点火コイル、３１０：１次側コイル、３２０：２次側コイル、３３０：直流電源、３４０：イグナイタ、３５０：充電量検出部、３６０：放電量検出部、４００：電気回路

Claims (14)

1. 内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグを制御するための点火制御を実施する点火制御部を備え、
   前記点火制御部は、前記点火プラグが前記点火を行う際には前記点火プラグに所定の点火用電気エネルギーが供給されるとともに、前記内燃機関の始動時に前記点火プラグが前記点火を行う前であって、前記内燃機関に取り付けられた燃料噴射弁が前記燃料を噴射してから前記点火プラグに前記点火用電気エネルギーが供給されるまでの間には、前記点火プラグに前記点火用電気エネルギーよりも小さい所定の予備加熱用電気エネルギーが供給されるように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射する前にも、前記点火プラグに前記予備加熱用電気エネルギーが供給されるように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射する前に、前記点火プラグに前記予備加熱用電気エネルギーとして第１の電気エネルギーが供給されるように、前記点火制御を実施し、
   前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射してから前記点火プラグに前記点火用電気エネルギーが供給されるまでの間に、前記点火プラグに前記予備加熱用電気エネルギーとして第２の電気エネルギーが供給されるように、前記点火制御を実施し、
   前記第１の電気エネルギーは、前記第２の電気エネルギーよりも大きい内燃機関用制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射する前に、前記予備加熱用電気エネルギーによって前記点火プラグが放電して火花が発生するように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射してから前記点火プラグに前記点火用電気エネルギーが供給されるまでの間に、前記予備加熱用電気エネルギーによって前記点火プラグが放電せずに火花が発生しないように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記点火プラグに前記予備加熱用電気エネルギーが複数回供給されるように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
7. 内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、
   前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記点火プラグが前記点火を行う前であって、前記内燃機関に取り付けられた燃料噴射弁が前記燃料を噴射する前に、前記点火コイルに接続されたイグナイタに第１の周波数でパルス信号を連続して送信することにより、前記点火プラグを加熱させるための電気エネルギーを前記点火プラグに与えるように、前記点火コイルの通電を制御し、
   前記点火制御部は、前記内燃機関の始動時に前記点火プラグが前記点火を行う前であって、前記燃料噴射弁が前記燃料を噴射してから前記点火プラグが前記点火を行うまでの間に、前記イグナイタに第２の周波数でパルス信号を連続して送信することにより、前記点火プラグを加熱させるための電気エネルギーを前記点火プラグに与えるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも低い内燃機関用制御装置。
9. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、燃焼後の前記燃料が前記気筒内から排出される排気行程を少なくとも含む期間において、前記点火プラグを放電させるための電気エネルギーが前記点火プラグに供給されるように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関用制御装置において、
    前記排気行程は、前記内燃機関が有する排気弁が開いている期間である内燃機関用制御装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載の内燃機関用制御装置において、
    前記点火制御部は、前記期間において前記点火プラグが複数回の放電を行うように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。
12. 請求項１１に記載の内燃機関用制御装置において、
    前記期間における前記点火プラグの放電周期は、前記点火プラグが前記点火を行う際の放電周期よりも短い内燃機関用制御装置。
13. 請求項１２に記載の内燃機関用制御装置において、
    前記点火制御部は、
    前記期間における前記点火プラグの放電周期が所定の下限値から上限値の範囲内となるように、前記点火制御を実施し、
    前記内燃機関を始動させてからの経過時間に応じて、前記下限値を変化させる内燃機関用制御装置。
14. 内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグを制御するための点火制御を実施する点火制御部を備え、
    前記点火制御部は、燃焼後の前記燃料が前記気筒内から排出される排気行程を少なくとも含む期間において、前記点火プラグを放電させるための電気エネルギーが前記点火プラグに供給されて前記点火プラグが複数回の放電を行うように、前記点火制御を実施し、
    前記期間における前記点火プラグの放電周期は、所定の下限値から上限値の範囲内であって、前記点火プラグが前記点火を行う際の放電周期よりも短く、
    前記点火制御部は、前記内燃機関を始動させてからの経過時間に応じて前記下限値を変化させるように、前記点火制御を実施する内燃機関用制御装置。

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