JP7102061B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents

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JP7102061B2 JP2018082038A JP2018082038A JP7102061B2 JP 7102061 B2 JP7102061 B2 JP 7102061B2 JP 2018082038 A JP2018082038 A JP 2018082038A JP 2018082038 A JP2018082038 A JP 2018082038A JP 7102061 B2 JP7102061 B2 JP 7102061B2
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Description

本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling a spark ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

火花点火式の内燃機関において、気筒に充填された混合気に点火するための点火プラグは、点火コイルにて発生する誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で絶縁破壊による放電を惹起する。 In a spark-ignition type internal combustion engine, a spark plug for igniting an air-fuel mixture filled in a cylinder receives an induction voltage generated by an ignition coil and undergoes dielectric breakdown between the center electrode and the ground electrode. Causes a discharge.

点火コイルに通電する電気回路上には、半導体スイッチング素子を有するイグナイタが設けられている。イグナイタの半導体スイッチを点弧する(ON状態(導通状態)とする)と、点火コイルの一次側に電流が流れる。一次側コイルを流れる一次電流は、半導体スイッチを点弧している間逓増する。その後、然るべき火花点火のタイミングにて半導体スイッチを消弧する(OFF状態(非導通状態)とする)と、一次電流が遮断された瞬間の自己誘導作用により点火コイルの一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と磁気回路及び磁束を共有する二次側コイルにさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグの中心電極に印加されることで、中心電極と接地電極との間に放電が発生する(以上、例えば下記特許文献を参照)。 An igniter having a semiconductor switching element is provided on the electric circuit that energizes the ignition coil. When the semiconductor switch of the igniter is ignited (set to the ON state (conducting state)), a current flows to the primary side of the ignition coil. The primary current flowing through the primary coil increases gradually while the semiconductor switch is ignited. After that, when the semiconductor switch is extinguished at the appropriate spark ignition timing (OFF state (non-conducting state)), a high voltage is generated on the primary side of the ignition coil due to the self-induction action at the moment when the primary current is cut off. do. Then, a higher induced voltage is generated in the secondary side coil that shares the magnetic circuit and magnetic flux with the primary side. When this high induced voltage is applied to the center electrode of the spark plug, a discharge is generated between the center electrode and the ground electrode (see, for example, the following patent documents).

特開2016-089631号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-089631

近時、一つの気筒の一度のサイクル(4ストロークエンジンでは、吸気行程-圧縮行程-膨脹行程-排気行程の一連を一サイクルとする)中に、点火を目的として二回以上の放電を実行するマルチ点火(マルチスパーク、多重放電)を実施することが検討されている。マルチ点火は、メインとなる点火の直後に追加的な点火を実行し、気筒内の燃料または混合気の着火燃焼を補強し、以て失火の発生または燃焼の不安定化を防止することを企図している。 Recently, during one cycle of one cylinder (in a 4-stroke engine, the series of intake stroke-compression stroke-expansion stroke-exhaust stroke is one cycle), two or more discharges are executed for the purpose of ignition. It is being considered to carry out multi-ignition (multi-spark, multiple discharge). Multi-ignition is intended to perform additional ignition immediately after the main ignition to reinforce the ignition combustion of the fuel or air-fuel mixture in the cylinder and thus prevent misfire or combustion instability. is doing.

だが、マルチ点火を実施することにより、一サイクル中に一回火花点火を行う従来の点火装置に比して、点火コイルに通電している時間が必然的に長くなり、その帰結として点火コイルの発熱量が増大する。従って、従来の点火装置と同様に点火コイルへの通電時間を設定すると、点火コイルが熱害を受けて損傷するおそれがある。 However, by implementing multi-ignition, the time that the ignition coil is energized is inevitably longer than that of the conventional ignition device that ignites sparks once in one cycle, and as a result, the ignition coil The calorific value increases. Therefore, if the energization time of the ignition coil is set as in the conventional ignition device, the ignition coil may be damaged by heat damage.

本発明は、マルチ点火における放電の実行回数を適正化して、点火コイルの損傷を抑止しながら良好な着火燃焼を実現することを所期の目的としている。 An object of the present invention is to optimize the number of times of discharge in multi-ignition to realize good ignition combustion while suppressing damage to the ignition coil.

本発明では、点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置であって、一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その同一サイクル中の点火を目的とした放電の回数を、点火コイルの温度に影響を及ぼす周辺温度、及び所定時間あたりの点火コイルへの通電時間の長さに応じて変更する内燃機関の制御装置を構成した。 The present invention is a control device for controlling a spark ignition type internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing an ignition coil and then shutting off the energization to an electrode of a spark plug to induce a discharge between the electrodes. Two or more discharges are performed for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder, and the number of discharges for the purpose of ignition in the same cycle is the ambient temperature that affects the temperature of the ignition coil. In addition, a control device for an internal combustion engine that changes according to the length of the energization time of the ignition coil per predetermined time is configured.

より具体的には、所定時間あたりの点火コイルへの通電時間の長さが閾値を上回るならば、一つの気筒の一度のサイクル中の点火を目的とした放電の回数を削減することとし、内燃機関の温度、吸気温または外気温が高い場合における前記閾値を、内燃機関の温度、吸気温または外気温がより低い場合における前記閾値よりも低く設定することが好ましい。なお、内燃機関の吸気通路を気筒に向かって流れる吸気または新気の流量の計測値に応じて、あるサイクル中の二回目以降の点火前の点火コイルへの通電時間の長さを調整することがあり得る。 More specifically, if the length of the energization time to the ignition coil per predetermined time exceeds the threshold value, the number of discharges for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder is reduced, and the internal combustion engine is used. It is preferable to set the threshold value when the engine temperature, intake air temperature or outside air temperature is high to be lower than the threshold value when the engine temperature, intake air temperature or outside air temperature is lower. It should be noted that the length of the energization time to the ignition coil before the second and subsequent ignitions in a certain cycle is adjusted according to the measured value of the flow rate of the intake air or fresh air flowing toward the cylinder in the intake passage of the internal combustion engine. There can be.

本発明によれば、マルチ点火における放電の実行回数を適正化して、点火コイルの損傷を抑止しながら良好な着火燃焼を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to optimize the number of times of execution of discharge in multi-ignition and realize good ignition combustion while suppressing damage to the ignition coil.

本発明の一実施形態における火花点火式内燃機関及びその制御装置の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the spark ignition type internal combustion engine and the control device thereof in one Embodiment of this invention. 同実施形態の内燃機関の点火装置の回路図。The circuit diagram of the ignition device of the internal combustion engine of the same embodiment. 同実施形態の制御装置が実施するマルチ点火における火花点火のタイミングの一例を示す図。The figure which shows an example of the timing of the spark ignition in the multi-ignition carried out by the control device of the same embodiment. 同実施形態の内燃機関の運転領域とマルチ点火の実施の要否との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the operating area of the internal combustion engine of the same embodiment, and the necessity of carrying out multi-ignition. 同実施形態の制御装置が実施するマルチ点火における一次電流及び二次電流の推移を示す図。The figure which shows the transition of the primary current and the secondary current in the multi-ignition carried out by the control device of the same embodiment. 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す図。The figure which shows the procedure example of the process which the control device of the same embodiment executes according to a program. 同実施形態の制御装置が実施するマルチ点火における半導体スイッチの点弧/消弧を示す図。The figure which shows the firing / extinguishing of the semiconductor switch in the multi-ignition carried out by the control device of the same embodiment.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、ポート噴射式の4ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒1(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部にそれぞれ、点火プラグ12を取り付けてある。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle. The internal combustion engine of the present embodiment is a port injection type 4-stroke spark ignition engine, and includes a plurality of cylinders 1 (for example, three cylinders, one of which is illustrated in FIG. 1). An injector 11 for injecting fuel toward the intake port is provided in the vicinity of the intake port of each cylinder 1. Further, a spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。 The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream on the intake passage 3.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 to the outside from the exhaust port of each cylinder 1. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 for purifying exhaust gas are arranged on the exhaust passage 4.

排気通路4における触媒41の上流及び/または下流には、排気通路4を流通する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ43、44を設置する。空燃比センサ43、44はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するOセンサであってもよいし、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよい。Oセンサ43、44の出力特性は、理論空燃比近傍の一定範囲(ウィンドウ)では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、それよりも空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるZ特性曲線を描く。 Air-fuel ratio sensors 43 and 44 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 are installed upstream and / or downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4. Each of the air-fuel ratio sensors 43 and 44 may be an O 2 sensor having a non-linear output characteristic with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas, or a linear A / F sensor having an output characteristic proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas. It may be. The output characteristics of the O2 sensors 43 and 44 show a steep slope with a large rate of change in output with respect to the air-fuel ratio in a certain range (window) near the stoichiometric air-fuel ratio, and a low saturation value in the lean region where the air-fuel ratio is larger than that. In the rich region where the air-fuel ratio is smaller than that, a so-called Z characteristic curve is drawn, which asymptotes to the high saturation value.

排気ガス再循環装置2は、排気通路4を流れる排気の一部を吸気通路3に還流させて吸気に混交する外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を実現するものである。この外部EGR装置2は、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、特にサージタンク33に接続している。 The exhaust gas recirculation device 2 realizes an external EGR (Exhaust Gas Recirculation) in which a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 is returned to the intake passage 3 and mixed with the intake air. The external EGR device 2 includes an external EGR passage 21 that connects the upstream side of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 and the downstream side of the throttle valve 32 in the intake passage 3, an EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21, and an EGR. The element is an EGR valve 23 that opens and closes the passage 21 and controls the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 21. The inlet of the EGR passage 21 is connected to the exhaust manifold 42 in the exhaust passage 4 or a predetermined position downstream thereof. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined position downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, particularly a surge tank 33.

内燃機関には、各気筒1の少なくとも吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できるVVT(Variable Valve Timing)機構5が付帯することがある。吸気バルブタイミングを調節するためのVVT機構5は、例えば、各気筒1の吸気バルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧(潤滑油圧)によって変化させるベーン式のものや、電動機によって変化させる電動式のもの(モータドライブVVT)である。周知の通り、カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置(図示せず)が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット(または、プーリ)と、カムシャフト側に設けたカムスプロケット(または、プーリ)と、これらスプロケット(または、プーリ)に巻き掛けるタイミングチェーン(または、タイミングベルト)とを要素とする。VVT機構5は、カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。 The internal combustion engine may be accompanied by a VVT (Variable Valve Timing) mechanism 5 capable of variably controlling at least the opening / closing timing of the intake valve of each cylinder 1. The VVT mechanism 5 for adjusting the intake valve timing is, for example, a vane type that changes the rotation phase of the camshaft that drives the intake valve of each cylinder 1 with respect to the crankshaft by hydraulic pressure (lubricating hydraulic pressure), or a motor. It is an electric type (motor drive VVT) that can be changed. As is well known, the camshaft receives a rotational driving force from the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, and rotates in accordance with the crankshaft. A winding transmission device (not shown) for transmitting rotational driving force is interposed between the crankshaft and the camshaft. The winding transmission device includes a crank sprocket (or pulley) provided on the crankshaft side, a cam sprocket (or pulley) provided on the camshaft side, and a timing chain (or pulley) to be wound around these sprockets (or pulleys). , Timing belt) and as an element. The VVT mechanism 5 changes the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft by rotating the camshaft relative to the camsprocket, thereby changing the opening / closing timing of the intake valve.

排気バルブの開閉タイミングを調節するためのVVT機構は、例えば、各気筒1の排気バルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧や電動機によって変化させるものである。なお、このVVT機構は存在しないことがあり、その場合、排気バルブタイミングは不変である。 The VVT mechanism for adjusting the opening / closing timing of the exhaust valve changes, for example, the rotational phase of the camshaft that drives the exhaust valve of each cylinder 1 with respect to the crankshaft by hydraulic pressure or an electric motor. Note that this VVT mechanism may not exist, in which case the exhaust valve timing is unchanged.

上述のVVT機構5は、気筒1への吸気の充填効率を高めるとともに、吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップ期間を拡縮させるために用いられる。バルブオーバラップ期間の操作により、気筒1から排出されずに気筒1内に残留する内部EGRガスの量を増減させることが可能である。 The above-mentioned VVT mechanism 5 is used to increase the filling efficiency of the intake air into the cylinder 1 and to expand or contract the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve open. By operating the valve overlap period, it is possible to increase or decrease the amount of internal EGR gas remaining in the cylinder 1 without being discharged from the cylinder 1.

VVT機構5の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角/遅角させるもの以外にも、吸気バルブまたは排気バルブを開弁駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブまたは排気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。 The specific embodiment of the VVT mechanism 5 is arbitrary and is not uniquely limited. In addition to the one that advances / retards the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, the one that prepares multiple cams that open and drive the intake valve or exhaust valve and use those cams appropriately, the lever ratio of the rocker arm Those that change via an electric motor, those that use an intake valve or an exhaust valve as an electromagnetic solenoid valve, and the like are known, and it is permitted to select and adopt from these various mechanisms.

図2に、火花点火式内燃機関の点火装置の電気回路を例示する。点火プラグ12は、点火コイル14にて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で放電を惹起するものである。点火コイル14は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子131を有するイグナイタ13とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。 FIG. 2 illustrates an electric circuit of an ignition device of a spark-ignition type internal combustion engine. The spark plug 12 receives the application of the induced voltage generated by the ignition coil 14 and induces an electric discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil 14 is integrally incorporated in a coil case together with an igniter 13 having a semiconductor switching element 131 such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0からの点火信号iをイグナイタ13が受けると、まずイグナイタ13の半導体スイッチ131が点弧して点火コイル14の一次側141に電流が流れ、その直後の火花点火のタイミングで半導体スイッチ131が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側141に高電圧が発生する。そして、一次側141と二次側142とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側142にさらに高い誘導電圧が発生する。二次側142の誘導電圧は、10kVないし30kVに達する。この高い誘導電圧が点火プラグ12の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で放電が起こる。 When the igniter 13 receives the ignition signal i from the ECU (Electronic Control Unit) 0 which is the control device of the internal combustion engine of the present embodiment, the semiconductor switch 131 of the igniter 13 first ignites and a current is applied to the primary side 141 of the ignition coil 14. The semiconductor switch 131 is extinguished at the timing of spark ignition immediately after that, and this current is cut off. Then, a self-induction action occurs, and a high voltage is generated on the primary side 141. Since the primary side 141 and the secondary side 142 share the magnetic circuit and the magnetic flux, a higher induced voltage is generated on the secondary side 142. The induced voltage of the secondary side 142 reaches 10 kV to 30 kV. This high induced voltage is applied to the center electrode of the spark plug 12, and a discharge occurs between the center electrode and the ground electrode.

点火コイル14の一次側コイル141は、半導体スイッチ131を介して車載の蓄電装置16に接続する。蓄電装置16は、バッテリ(鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、その他)やキャパシタ等である。複数の種類の蓄電装置16を組み合わせて車両に搭載することもあり得る。 The primary coil 141 of the ignition coil 14 is connected to the in-vehicle power storage device 16 via the semiconductor switch 131. The power storage device 16 is a battery (lead battery, lithium ion battery, nickel hydrogen battery, etc.), a capacitor, or the like. A plurality of types of power storage devices 16 may be combined and mounted on a vehicle.

半導体スイッチ131を点弧し、蓄電装置16から供給される直流電圧を一次側コイル141に印加して通電を開始すると、一次側コイル141を含む一次側(低圧系)の回路を流れる一次電流は逓増する。蓄電装置16及び一次側コイル141を含む一次側の電気回路をRL直列回路と仮定すると、t=0時点にて直流電圧Eの印加を開始した場合の一次電流I(t)は、
I(t)≒{1-e-(R/L)t}E/R
となる。即ち、過渡現象として一次電流は逓増するが、その増加の速さは徐々に衰える。通電の開始から長時間が経過すると、一次電流はE/Rに飽和する。但し、実際には、後述する電流制限機能が働くことで、一次側コイル141への通電を続けていても一次電流がそれ以上増加しなくなるため、飽和値E/Rには必ずしも到達しない。
When the semiconductor switch 131 is ignited and the DC voltage supplied from the power storage device 16 is applied to the primary coil 141 to start energization, the primary current flowing through the circuit on the primary side (low voltage system) including the primary coil 141 is changed. Gradually increase. Assuming that the primary side electric circuit including the power storage device 16 and the primary side coil 141 is an RL series circuit, the primary current I (t) when the application of the DC voltage E is started at the time of t = 0 is
I (t) ≒ {1-e- (R / L) t } E / R
Will be. That is, the primary current gradually increases as a transient phenomenon, but the rate of increase gradually decreases. When a long time has passed from the start of energization, the primary current saturates in E / R. However, in reality, since the current limiting function described later works, the primary current does not increase any more even if the primary coil 141 is continuously energized, so that the saturation value E / R is not always reached.

一次電流が必要十分に大きくなった状態で、ECU0は、気筒1の点火タイミングに合わせて、当該気筒1に付随するイグナイタ13の半導体スイッチ131を消弧し、当該気筒1に付随する点火コイル14の一次側コイル141への通電を遮断する。それにより、同点火コイル14にて発生する誘導電圧を、当該気筒1の点火プラグ12の中心電極に印加し、以て点火プラグ12の中心電極と接地電極との間での絶縁破壊による放電を惹起する。 In a state where the primary current is sufficiently large, the ECU 0 extinguishes the semiconductor switch 131 of the igniter 13 attached to the cylinder 1 in accordance with the ignition timing of the cylinder 1, and the ignition coil 14 attached to the cylinder 1 is used. The energization to the primary coil 141 is cut off. As a result, the induced voltage generated by the ignition coil 14 is applied to the center electrode of the spark plug 12 of the cylinder 1, thereby causing a discharge due to dielectric breakdown between the center electrode of the spark plug 12 and the ground electrode. Raise.

因みに、イグナイタ13は、一次電流の過大化を抑制する電流制限機能を有している。この電流制限機能は、今日普及している既製のイグナイタのそれと同様である。具体的には、制御回路132が、検出抵抗133を介して、一次電流を当該抵抗133の両端間電圧の形で恒常的に計測する。そして、その一次電流(抵抗133の両端間電圧)の大きさが規定値以下である間は半導体スイッチ131を点弧する一方、規定値を超えたときには半導体スイッチ131を消弧する。これにより、一次電流の大きさを規定値にクリップする。 Incidentally, the igniter 13 has a current limiting function that suppresses an excessive primary current. This current limiting feature is similar to that of off-the-shelf igniters in widespread use today. Specifically, the control circuit 132 constantly measures the primary current in the form of the voltage across the resistor 133 via the detection resistor 133. Then, while the magnitude of the primary current (voltage between both ends of the resistor 133) is equal to or less than the specified value, the semiconductor switch 131 is ignited, and when the magnitude exceeds the specified value, the semiconductor switch 131 is extinguished. As a result, the magnitude of the primary current is clipped to the specified value.

また、イグナイタ13には、例えばツェナーダイオード134を使用した一次電圧設定部を付設している。この一次電圧設定部は、半導体スイッチ131を高電圧から保護する目的で、点火コイル14の一次側コイル141に誘導される一次電圧の大きさを所定値に抑制する役割を担う。半導体スイッチ131がIGBTである場合、電圧クランプ用のツェナーダイオード134はIGBT131のコレクタ-ゲート間に介在し、そのアノードがIGBT131のゲートに接続し、カソードがIGBT131のコレクタに接続する。ツェナーダイオード134は、IGBT131を消弧することで点火コイル14の一次側コイル141に誘起される一次電圧の大きさを、例えば350Vないし500Vの範囲内のある値にクリップし、一次電圧がそれ以上大きく高まることを阻止する働きをする。 Further, the igniter 13 is provided with a primary voltage setting unit using, for example, a Zener diode 134. The primary voltage setting unit plays a role of suppressing the magnitude of the primary voltage induced in the primary side coil 141 of the ignition coil 14 to a predetermined value for the purpose of protecting the semiconductor switch 131 from a high voltage. When the semiconductor switch 131 is an IGBT, the Zener diode 134 for voltage clamping is interposed between the collector and the gate of the IGBT 131, its anode is connected to the gate of the IGBT 131, and the cathode is connected to the collector of the IGBT 131. The Zener diode 134 clips the magnitude of the primary voltage induced in the primary coil 141 of the ignition coil 14 by extinguishing the IGBT 131 to a value in the range of, for example, 350V to 500V, and the primary voltage is higher than that. It works to prevent a large increase.

加えて、イグナイタ13は、点火コイル14またはイグナイタ13自身の温度が上限値を超えるような異常発熱を感知した場合に、一次側コイル141への通電を強制的に遮断する機能をも有している。 In addition, the igniter 13 also has a function of forcibly shutting off the energization of the primary coil 141 when an abnormal heat generation is detected such that the temperature of the ignition coil 14 or the igniter 13 itself exceeds the upper limit value. There is.

本実施形態の内燃機関の点火装置は、各気筒1毎に、当該気筒1の点火プラグ12に対して火花点火用の高電圧を供給するための点火コイル14を一個ずつ有している。各気筒1毎の点火コイル14はそれぞれ、一個の一次側コイル141と、一個の二次側コイル142とが対をなすものである。そして、その一次側コイル141と二次側コイル142とは、ダイオード15を介して接続している。ダイオード15は、二次側142からの逆流を防ぐノイズ防止用のものである。 The ignition device of the internal combustion engine of the present embodiment has one ignition coil 14 for supplying a high voltage for spark ignition to the spark plug 12 of the cylinder 1 for each cylinder 1. The ignition coil 14 for each cylinder 1 is a pair of one primary coil 141 and one secondary coil 142, respectively. The primary coil 141 and the secondary coil 142 are connected to each other via a diode 15. The diode 15 is for noise prevention to prevent backflow from the secondary side 142.

点火コイル14への通電やバルブ23、32、モータの駆動、その他車両に実装された電装系等への電力供給源となる発電機17は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからエンジントルクの供給を受けて発電し、その発電した電力を車載の蓄電装置16に蓄電する。 The generator 17, which serves as an electric power source for energizing the ignition coil 14, driving the valves 23 and 32, the motor, and other electrical systems mounted on the vehicle, receives engine torque from the crank shaft, which is the output shaft of the internal combustion engine. It receives the supply and generates electric power, and the generated electric power is stored in the in-vehicle power storage device 16.

発電機17は、自動車用発電機として旧来より用いられているオルタネータであることもあれば、内燃機関のクランクシャフトまたは車両の車軸(そして、駆動輪)を駆動する電動機としての機能を兼ね備えたモータジェネレータまたはISG(Integrated Starter Generator)であることもある。内燃機関と発電機17とは、例えばベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動装置等を介して接続される。 The generator 17 may be an alternator that has been used as an automobile generator for a long time, or a motor generator or a motor generator that also functions as an electric motor for driving a crankshaft of an internal combustion engine or an axle (and a driving wheel) of a vehicle. It may be an ISG (Integrated Starter Generator). The internal combustion engine and the generator 17 are connected via, for example, a winding transmission device having a belt and a pulley as elements.

発電機17に付随するICレギュレータまたはコントローラ171は、ECU0から発される、発電機17の出力電圧の目標値を指令する制御信号mを受け付ける。そして、その指令された目標電圧に蓄電装置16の端子電圧(または、電装系に供給する電源電圧)を追従せしめるべく、半導体スイッチング素子をスイッチ動作させて励磁(界磁)巻線に印加する励磁電流の大きさを調節するPWM(Pulse Width Modulation)制御を実施する。発電機17の出力電圧は、励磁巻線を流れる励磁電流が大きいほど大きくなる。 The IC regulator or controller 171 attached to the generator 17 receives the control signal m that commands the target value of the output voltage of the generator 17 emitted from the ECU 0. Then, in order to make the terminal voltage of the power storage device 16 (or the power supply voltage supplied to the electrical system) follow the commanded target voltage, the semiconductor switching element is operated by a switch to apply excitation to the exciting (field) winding. PWM (Pulse Width Modulation) control for adjusting the magnitude of the current is performed. The output voltage of the generator 17 increases as the exciting current flowing through the exciting winding increases.

また、発電機17は、車両の減速時に回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。ECU0は、運転者によるアクセルペダルの踏込量が0または0に近い所定値以下となったとき、即ち内燃機関及び車両の減速が要求されているときに、発電機17の励磁巻線を流れる励磁電流の上限値及び発電機17の出力電圧を引き上げる制御信号mをICレギュレータまたはコントローラ171に与える。 Further, the generator 17 can perform regenerative braking when the vehicle is decelerated, and recover the kinetic energy of the vehicle as electrical energy. The ECU 0 excites the excitation winding of the generator 17 when the amount of depression of the accelerator pedal by the driver becomes 0 or a predetermined value close to 0, that is, when deceleration of the internal combustion engine and the vehicle is required. A control signal m for raising the upper limit of the current and the output voltage of the generator 17 is given to the IC regulator or the controller 171.

内燃機関の運転制御を司るECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 The ECU 0 that controls the operation of the internal combustion engine is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、車載の蓄電装置16の端子電圧及び/または端子電流(特に、バッテリ電圧及び/またはバッテリ電流)を検出するセンサから出力される電圧/電流信号e、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、排気通路4を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ43、44から出力される空燃比信号h、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号o等が入力される。 The input interface of ECU 0 has a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crank shaft of the internal combustion engine and the engine rotation speed. , Accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as the accelerator opening (so to speak, the required engine load factor or engine torque), intake passage 3 (particularly, The intake temperature / intake pressure signal d output from the temperature / pressure sensor that detects the intake temperature and intake pressure in the surge tank 33), the terminal voltage and / or the terminal current (particularly, the battery voltage and /) of the in-vehicle power storage device 16. Or the voltage / current signal e output from the sensor that detects the battery current), the cooling water temperature signal f that is output from the water temperature sensor that detects the cooling water temperature that suggests the temperature of the internal combustion engine, and the multiple cam angles of the intake cam shaft. From the cam angle signal g output from the cam angle sensor, the air fuel ratio signal h output from the air fuel ratio sensors 43 and 44 that detect the air fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4, and the outside temperature sensor that detects the outside temperature. The output outside temperature signal o or the like is input.

ECU0の出力インタフェースからは、イグナイタ13に対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、発電機17のICレギュレータまたはコントローラ171に対して発電機17を制御するための制御信号m、VVT機構5に対してバルブタイミングの制御信号n等を出力する。 From the output interface of the ECU 0, the ignition signal i for the igniter 13, the fuel injection signal j for the injector 11, the opening operation signal k for the throttle valve 32, and the opening operation signal l for the EGR valve 23. A control signal m for controlling the generator 17 is output to the IC regulator or controller 171 of the generator 17, a valve timing control signal n and the like are output to the VVT mechanism 5.

ECU0のプロセッサは、メモリに格納しているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、oを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気の量、新気の分圧及びEGRガスの分圧を推算する。そして、それらに基づき、吸気量(新気量)に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率(または、EGRガス量)、発電機17の発電量(出力電圧)、吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、m、nを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory, calculates an operation parameter, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, h, o necessary for the operation control of the internal combustion engine via the input interface, obtains the engine rotation speed, and fills the cylinder 1. Estimate the amount of intake air, the partial pressure of fresh air, and the partial pressure of EGR gas. Then, based on these, the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of fuel injections for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, required EGR rate (or) corresponding to the intake amount (fresh air amount). Various operating parameters such as the amount of EGR gas), the amount of power generated by the generator 17 (output voltage), the opening / closing timing of the intake valve and / or the exhaust valve, and the like are determined. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, l, m, and n corresponding to the operation parameters via the output interface.

内燃機関の運転中、ECU0は、気筒1に充填される混合気の空燃比、ひいては気筒1から排出され触媒41へと導かれる排気ガスの空燃比をフィードバック制御する。ECU0は、まず、吸気圧及び吸気温、エンジン回転数、要求EGR率等から、気筒1に充填される吸気量を算出し、これとの比が目標空燃比(平常は、理論空燃比14.6またはその近傍)となるような燃料の基本噴射量TPを決定する。 During the operation of the internal combustion engine, the ECU 0 feedback-controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture filled in the cylinder 1, and eventually the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the cylinder 1 and led to the catalyst 41. The ECU 0 first calculates the amount of intake air filled in the cylinder 1 from the intake pressure and intake temperature, the engine speed, the required EGR rate, etc., and the ratio with this is the target air-fuel ratio (normally, the theoretical air-fuel ratio 14. 6 or its vicinity) The basic injection amount TP of the fuel is determined.

次いで、この基本噴射量TPを、触媒41の上流側及び/または下流側の空燃比に応じて定まるフィードバック補正係数FAFで補正する。フィードバック補正係数FAFは、空燃比センサ43、44を介して実測されるガスの空燃比と目標空燃比との偏差に応じて調整され、実測空燃比が目標空燃比に対してリーンであるときには増加し、実測空燃比が目標空燃比に対してリッチであるときには減少する。 Next, the basic injection amount TP is corrected by a feedback correction coefficient FAF determined according to the air-fuel ratio on the upstream side and / or the downstream side of the catalyst 41. The feedback correction coefficient FAF is adjusted according to the deviation between the air-fuel ratio of the gas measured via the air-fuel ratio sensors 43 and 44 and the target air-fuel ratio, and increases when the measured air-fuel ratio is lean with respect to the target air-fuel ratio. However, it decreases when the measured air-fuel ratio is rich with respect to the target air-fuel ratio.

そして、状況に応じて定まる各種補正係数Kや、インジェクタ11の無効噴射時間TAUVをも加味して、最終的な燃料噴射時間(インジェクタ11に対する通電時間)Tを算定する。燃料噴射時間Tは、
T=TP×FAF×K+TAUV
となる。ECU0は、燃料噴射時間Tだけインジェクタ11に信号jを入力、インジェクタ11を開弁して燃料を噴射させる。
Then, the final fuel injection time (energization time for the injector 11) T is calculated by taking into consideration various correction coefficients K determined according to the situation and the invalid injection time TAUV of the injector 11. The fuel injection time T is
T = TP x FAF x K + TAUV
Will be. The ECU 0 inputs a signal j to the injector 11 for the fuel injection time T, opens the injector 11 to inject fuel.

吸気行程にて気筒1に充填される吸気に占める外部EGRガスの割合である外部EGR率、換言すればEGRバルブ23の開度は、そのときの内燃機関の運転領域[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、アクセル開度、エンジン負荷率、エンジントルク、気筒1に充填される吸気に占める新気の分圧、気筒1に充填される吸気量若しくは燃料噴射量)]に応じて調整する。基本的に、外部EGR率は、アクセル開度が中程度の中負荷領域において最大となり、そこからアクセル開度が縮小するほど低下し、またアクセル開度が拡大するほど低下する。アクセル開度が0または0に近いアイドリング中ないし低負荷の運転領域や、アクセル開度が全開または全開に近い全負荷(Wide Open Throttle)ないし高負荷の運転領域では、要求される外部EGR率が0となり、EGRバルブ23を全閉することとなる。 The external EGR ratio, which is the ratio of the external EGR gas to the intake air filled in the cylinder 1 in the intake stroke, in other words, the opening degree of the EGR valve 23 is the operating range of the internal combustion engine at that time [engine rotation speed, surge tank. 33 Internal combustion pressure (or accelerator opening, engine load factor, engine torque, partial pressure of fresh air in the intake air charged in cylinder 1, intake amount or fuel injection amount charged in cylinder 1)]. adjust. Basically, the external EGR rate becomes maximum in the medium load region where the accelerator opening is medium, decreases as the accelerator opening decreases, and decreases as the accelerator opening increases. In the idling or low load operating region where the accelerator opening is close to 0 or 0, or in the full load (Wide Open Throttle) or high load operating region where the accelerator opening is fully open or close to full open, the required external EGR rate is It becomes 0, and the EGR valve 23 is fully closed.

VVT機構5が具現するバルブタイミングも、そのときの内燃機関の運転領域[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、アクセル開度等)]に応じて調整する。吸気バルブの開閉タイミングに関して具体的な一例を挙げると、アイドリング中ないし低負荷の運転領域や、内燃機関の冷却水温が低いときには、吸気バルブタイミングを最も遅角させてバルブオーバラップ期間を最小または0とし、排気の吸気ポートへの吹き返しをなくす。中負荷の運転領域では、低負荷の運転領域と比較して吸気バルブタイミングをより進角させ、バルブオーバラップ期間を延長する。バルブオーバラップ期間を長くとると、気筒1に充填される混合気に占める内部EGRガスの割合である内部EGR率が増大するとともに、内燃機関のポンピングロスを低減することができる。よりエンジン負荷が高い、またはエンジン回転数が高い運転領域では、さらに吸気バルブタイミングを進角し、吸気の慣性力を効果的に利用し、かつ一旦気筒1に吸引された吸気が吸気ポートに吹き返す量を抑えて、容積効率を向上させてエンジントルク及び出力を増大させる。 The valve timing embodied by the VVT mechanism 5 is also adjusted according to the operating range of the internal combustion engine at that time [engine speed, intake pressure in the surge tank 33 (or accelerator opening, etc.)]. To give a specific example of the opening / closing timing of the intake valve, when the operating region is idling or has a low load, or when the cooling water temperature of the internal combustion engine is low, the intake valve timing is most retarded to minimize or 0 the valve overlap period. And eliminate the blowback of the exhaust to the intake port. In the medium load operating region, the intake valve timing is advanced more and the valve overlap period is extended as compared with the low load operating region. When the valve overlap period is long, the internal EGR ratio, which is the ratio of the internal EGR gas to the air-fuel mixture filled in the cylinder 1, can be increased, and the pumping loss of the internal combustion engine can be reduced. In the operating region where the engine load is higher or the engine speed is higher, the intake valve timing is further advanced to effectively utilize the inertial force of the intake air, and the intake air once sucked into the cylinder 1 is blown back to the intake port. The amount is suppressed to improve volumetric efficiency and increase engine torque and output.

本実施形態のECU0は、一つの気筒1の一度のサイクル中に、換言すれば当該気筒1における圧縮行程から膨脹行程に亘る期間に、二回以上の火花点火を実行するマルチ点火を実施することができる。マルチ点火における、点火プラグ12の電極間で惹起される各回の放電は何れも、気筒1に充填された混合気即ち気筒1内に存在する燃料への点火を目的とする。マルチ点火は、メインとなる点火の直後に追加的な点火を実行することで、混合気の着火燃焼を補強し、失火の発生または燃焼の不安定化を防止することを企図している。マルチ点火により、吸気のEGR率を従来よりも高めることが可能となり、及び/または、従来であればEGRを行い得なかった運転領域においてもEGRを行うことが許容され、内燃機関の燃費性能の一層の向上やエミッションの良化を見込める。 The ECU 0 of the present embodiment performs multi-ignition that executes spark ignition two or more times during one cycle of one cylinder 1, in other words, during the period from the compression stroke to the expansion stroke in the cylinder 1. Can be done. In multi-ignition, each discharge evoked between the electrodes of the spark plug 12 is intended to ignite the air-fuel mixture filled in the cylinder 1, that is, the fuel existing in the cylinder 1. Multi-ignition is intended to reinforce the ignition combustion of the air-fuel mixture and prevent the occurrence of misfire or destabilization of combustion by executing additional ignition immediately after the main ignition. Multi-ignition makes it possible to increase the EGR rate of intake air more than before, and / or allows EGR to be performed even in the operating range where EGR could not be performed in the past, and the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved. Further improvement and improvement of emissions can be expected.

同一サイクル中でのマルチ点火を実現するためには、点火コイル14の一次側コイル141を流れる一次電流の増加の速度をできる限り高める、つまりは点火コイル14に必要な電気エネルギを蓄えるための所要時間をできる限り短縮することが求められる。本実施形態の内燃機関の点火装置の点火コイル14は、その巻数やコアの大きさ等を調整することで、一次電流の増加速度を、一サイクル中に一回の火花点火を実行する従来の点火装置におけるそれよりも速めてある。一方で、その背反として、一次側コイル141と二次側コイル142との巻数差に依存する、二次側コイル142に発生する二次電圧が低下し得る。そこで、一次側コイル141の誘導起電力(誘導起電圧)を、従来の点火装置よりも大きくしている。 In order to realize multi-ignition in the same cycle, it is necessary to increase the rate of increase of the primary current flowing through the primary coil 141 of the ignition coil 14 as much as possible, that is, to store the electric energy required for the ignition coil 14. It is required to shorten the time as much as possible. The ignition coil 14 of the ignition device of the internal combustion engine of the present embodiment is a conventional one that executes spark ignition once in one cycle by adjusting the number of turns, the size of the core, and the like to increase the primary current. It is faster than that in the igniter. On the other hand, as a trade-off, the secondary voltage generated in the secondary coil 142, which depends on the difference in the number of turns between the primary coil 141 and the secondary coil 142, may decrease. Therefore, the induced electromotive force (induced electromotive force) of the primary coil 141 is made larger than that of the conventional ignition device.

本実施形態では、メインとなる一回目の点火の後、最大で三回の点火を追加することを想定している。図3に、マルチ点火における火花点火のタイミングを例示する。この図示例は、気筒1の同一サイクル中に、メインの点火の後に点火を一回追加、合計で二回の点火を実行する態様である。図3中、クランク角度が0°CAの時点が気筒1の圧縮上死点であり、クランク角度が負値である時期は同気筒1の圧縮上死点前(BTDC)の圧縮行程中、正値である時期は圧縮上死点後(ATDC)の膨張行程中である。時点S1は一回目のメインの点火のタイミングを表し、時点S2は追加的な二回目の点火のタイミングを表している。一回目の点火タイミングは、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に決定することができる。その上で、一回目の点火に次ぐ二回目の点火のタイミングは、気筒1における質量燃焼割合(Mass Fraction Burnt)が所定値、例えば5%となるようなクランク角度以前に設定することが望ましい。MFBとは、気筒1内に供給される一サイクルあたりの燃料の質量に対する、燃焼した燃料の質量の比である。MFBは、例えば、クランク角度θの関数として下式で表される。
MFB=[1-cos{π(θ-θ)/θ}]/2
ここで、θは燃焼の始まりのクランク角度であり、θは燃焼の終わりのクランク角度である。図3中、A1はMFBが5%に達する時点を表し、A2はMFBが50%に達する時点を表す。二回目の点火タイミングのクランク角度はあまり変動せず、概ね常時一定である。
In this embodiment, it is assumed that a maximum of three ignitions are added after the main first ignition. FIG. 3 illustrates the timing of spark ignition in multi-ignition. In this illustrated example, in the same cycle of the cylinder 1, one ignition is added after the main ignition, and a total of two ignitions are executed. In FIG. 3, the time when the crank angle is 0 ° CA is the compression top dead center of the cylinder 1, and the time when the crank angle is a negative value is positive during the compression stroke before the compression top dead center (BTDC) of the same cylinder 1. The value period is during the expansion stroke after compression top dead center (ATDC). The time point S1 represents the timing of the first main ignition, and the time point S2 represents the timing of the additional second ignition. The first ignition timing can be determined in the same manner as the control of a conventional spark-ignition type internal combustion engine. On top of that, it is desirable that the timing of the second ignition following the first ignition is set before the crank angle such that the mass fraction burnt in the cylinder 1 becomes a predetermined value, for example, 5%. The MFB is the ratio of the mass of the burned fuel to the mass of the fuel supplied into the cylinder 1 per cycle. The MFB is expressed by the following equation as a function of the crank angle θ, for example.
MFB = [1-cos {π (θ-θ 0 ) / θ b }] / 2
Here, θ 0 is the crank angle at the beginning of combustion, and θ b is the crank angle at the end of combustion. In FIG. 3, A1 represents a time point when MFB reaches 5%, and A2 represents a time point when MFB reaches 50%. The crank angle of the second ignition timing does not fluctuate so much and is almost always constant.

マルチ点火を実施するかしないかは、内燃機関の運転領域[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、アクセル開度等)]に応じて定める。図4に、内燃機関の運転領域と、マルチ点火の実施の有無との関係を示す。エンジン回転数が比較的低く、かつアクセル開度が比較的小さい領域R1では、マルチ点火を実施する。 Whether or not to carry out multi-ignition is determined according to the operating range of the internal combustion engine [engine speed, intake pressure in the surge tank 33 (or accelerator opening, etc.)]. FIG. 4 shows the relationship between the operating region of the internal combustion engine and the presence / absence of implementation of multi-ignition. In the region R1 where the engine speed is relatively low and the accelerator opening is relatively small, multi-ignition is performed.

一方で、それよりもアクセル開度が大きい領域R2では、気筒1に充填される吸気量及び燃焼噴射量が多く(特に、高負荷域では、気筒1に新気が多く流入して相対的にEGRガスが少なくなる)、元来燃焼が不安定となりにくいので、マルチ点火を実施する必要性に乏しい。従って、マルチ点火を実施しない、即ち一つの気筒1の一度のサイクル中に一回だけ火花点火を実行するようにして、電力の消費及び点火コイル14の温度上昇、さらには点火プラグ12の電極の損耗を抑制する。また、エンジン回転数が比較的高い領域R3では、必然的に単位時間あたりの火花点火の実行頻度が高くなり、点火コイル14が過剰に昇温して熱害を受ける懸念が生ずるので、マルチ点火を実施しない。 On the other hand, in the region R2 where the accelerator opening is larger than that, the amount of intake air and the amount of combustion injection filled in the cylinder 1 are large (especially in the high load region, a large amount of fresh air flows into the cylinder 1 and is relatively relative. Since EGR gas is reduced) and combustion is inherently less likely to become unstable, there is little need to carry out multi-ignition. Therefore, multi-ignition is not performed, that is, spark ignition is performed only once in one cycle of one cylinder 1, and power consumption, temperature rise of the ignition coil 14, and further, electrode of the spark plug 12 are performed. Suppress wear. Further, in the region R3 where the engine speed is relatively high, the frequency of spark ignition per unit time is inevitably high, and there is a concern that the ignition coil 14 will be excessively heated and suffer heat damage. Therefore, multi-ignition Do not carry out.

図5に、マルチ点火を実施する場合の、火花点火装置における半導体スイッチ131の点弧/消弧、並びに点火コイル14の一次側コイル141及び二次側コイル142を流れる電流の推移を例示する。この図示例は、気筒1の同一サイクル中に合計で二回の点火を実行する態様である。図5中、時点T0は一回目の点火の準備として半導体スイッチ131を点弧し一次側コイル141への通電を開始する時点を表し、時点T1は一回目の点火のために半導体スイッチ131を消弧し一次側コイルへ141の通電を遮断する時点を表している。時点T1は、点火プラグ12の電極間での一回目の放電の開始時点、つまりは気筒1における一回目の点火タイミングに合致する。 FIG. 5 illustrates the ignition / extinguishing of the semiconductor switch 131 in the spark ignition device and the transition of the current flowing through the primary coil 141 and the secondary coil 142 of the ignition coil 14 when multi-ignition is performed. In this illustrated example, a total of two ignitions are executed in the same cycle of the cylinder 1. In FIG. 5, the time point T0 represents the time point in which the semiconductor switch 131 is ignited in preparation for the first ignition and the energization of the primary coil 141 is started, and the time point T1 is the time point in which the semiconductor switch 131 is extinguished for the first ignition. It represents the time point when the current of 141 is cut off to the primary coil by arcing. The time point T1 coincides with the start time of the first discharge between the electrodes of the spark plug 12, that is, the first ignition timing in the cylinder 1.

その後の時点T3は、二回目の点火の準備として半導体スイッチ131を点弧し一次側コイル141への通電を再び開始する時点を表し、時点T4は二回目の点火のために半導体スイッチ131を消弧し一次側コイルへ141の通電を遮断する時点を表している。時点T4は、点火プラグ12の電極間での二回目の放電の開始時点、つまりは気筒1における二回目の点火タイミングに合致する。 A subsequent time point T3 represents a time point in which the semiconductor switch 131 is ignited in preparation for the second ignition and energization of the primary coil 141 is restarted, and a time point T4 is a time point in which the semiconductor switch 131 is extinguished for the second ignition. It represents the time point when the current of 141 is cut off to the primary coil by arcing. The time point T4 coincides with the start time of the second discharge between the electrodes of the spark plug 12, that is, the second ignition timing in the cylinder 1.

本実施形態にあって、二回目の点火の準備として半導体スイッチ131を再点弧する時点T3は、直近の一回目の点火のための放電が終息する時点T2よりも早い。仮に、時点T3にて半導体スイッチ131を再点弧しないとすると、一回目の放電が継続されて、図5中に破線で描画しているように、二次側コイル142及び点火プラグ12の電極間の放電路を流れる電流の量が時間の経過に伴って減少してゆき、結果ある時点T2で0または0に近い極小値になるはずである。しかしながら、電流量が低減する放電の後期は、必ずしも気筒1内での燃料の着火燃焼に寄与しないため、電力の浪費であり、にもかかわらず放電を持続することで無為に点火プラグ12の電極を損耗させることにもなり得る。 In the present embodiment, the time point T3 at which the semiconductor switch 131 is re-ignited in preparation for the second ignition is earlier than the time point T2 at which the discharge for the most recent first ignition ends. Assuming that the semiconductor switch 131 is not re-ignited at the time point T3, the first discharge is continued, and the electrodes of the secondary coil 142 and the spark plug 12 are shown as shown by the broken lines in FIG. The amount of current flowing through the discharge path between them will decrease over time, resulting in a minimum value of 0 or close to 0 at some point in time T2. However, in the latter half of the discharge in which the amount of current is reduced, it does not necessarily contribute to the ignition and combustion of the fuel in the cylinder 1, so that it is a waste of electric power. Can also wear out.

そこで、本実施形態では、二次側コイル142または点火プラグ12の電極間の放電路を流れる電流の大きさがある量以下となる時点T3で、半導体スイッチ131を再点弧する。点火プラグ12の電極間での放電中に半導体スイッチ131を点弧すると、点火コイル14の一次側141への通電が再開され、点火プラグ12の中心電極に印加される電圧が低落して、電極間での放電が強制的に中断される。このとき、点火コイル14には、中断された先の放電のために誘起された余剰の磁束が残存している。いわば、次回の放電の惹起のために点火コイル14への通電を再開する時点T3で、既にある程度のエネルギが点火コイル14に蓄えられており、これを次回の放電に用いることができる。従って、次回の放電の惹起のために点火コイル14に通電する時間、即ち一次側コイル141を流れる一次電流を火花点火に必要な大きさまで増大させるための所要時間が短縮されるので、一回目の放電と二回目の放電との時間間隔が間延びせず、好適なタイミングで次回の放電を惹起することが可能となる。つまるところ、着火燃焼に必ずしも寄与しない放電の後期に費やされるエネルギを、次回の放電に充当することができる。 Therefore, in the present embodiment, the semiconductor switch 131 is re-ignited at the time point T3 when the magnitude of the current flowing through the discharge path between the electrodes of the secondary coil 142 or the spark plug 12 becomes equal to or less than a certain amount. When the semiconductor switch 131 is ignited during discharge between the electrodes of the spark plug 12, the energization of the primary side 141 of the ignition coil 14 is restarted, the voltage applied to the center electrode of the spark plug 12 drops, and the electrodes The discharge between them is forcibly interrupted. At this time, the excess magnetic flux induced by the interrupted discharge remains in the ignition coil 14. So to speak, at the time T3 when the energization of the ignition coil 14 is restarted to induce the next discharge, a certain amount of energy is already stored in the ignition coil 14, and this can be used for the next discharge. Therefore, the time required to energize the ignition coil 14 to induce the next discharge, that is, the time required to increase the primary current flowing through the primary coil 141 to the size required for spark ignition is shortened, so that the first time is required. The time interval between the discharge and the second discharge is not extended, and the next discharge can be triggered at a suitable timing. After all, the energy consumed in the latter half of the discharge, which does not necessarily contribute to ignition combustion, can be applied to the next discharge.

以降、本実施形態のECU0が点火タイミングを決定する手法に関して詳述する。図6に、ECUがプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。各気筒1の膨脹行程ないし圧縮行程における火花点火のタイミングを決定するにあたり、ECU0は、はじめに、一回目の点火即ち放電のタイミングを決定する(ステップS1)。ステップS1では、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様、内燃機関の運転領域に応じて一回目の点火タイミングを調整する。ECU0のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、アクセル開度等)]と、一回目の点火タイミングとの関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、一回目の点火タイミングを知得する。 Hereinafter, the method by which the ECU 0 of the present embodiment determines the ignition timing will be described in detail. FIG. 6 shows an example of the procedure of the process executed by the ECU according to the program. In determining the timing of spark ignition in the expansion stroke or compression stroke of each cylinder 1, the ECU 0 first determines the timing of the first ignition, that is, the discharge (step S1). In step S1, the first ignition timing is adjusted according to the operating range of the internal combustion engine, as in the control of the conventional spark ignition type internal combustion engine. Map data that defines in advance the relationship between the parameters [engine speed, intake pressure in the surge tank 33 (or accelerator opening, etc.)] representing the operating region of the internal combustion engine and the first ignition timing in the memory of ECU 0. Is stored. The ECU 0 searches the map using the current operating area of the internal combustion engine as a key, and knows the first ignition timing.

次に、ECU0は、一回目の点火即ち放電の直後に追加的な点火即ち放電を行うマルチ点火を実施するか否かを判断する(ステップS2)。例えば、内燃機関の冷却水温が所定以上の高温である場合、吸気温が所定以上の高温である場合、または外気温が所定以上の高温である場合には、点火コイル14の過剰な昇温を避けるべくマルチ点火を実施しない。また、内燃機関の冷間始動後から所定時間内であり、かつ蓄電装置16の蓄電量、特にバッテリ電圧が所定以下である場合にも、マルチ点火を実施しない。点火コイル14の一次側141に印加される電圧が低いと、一次電流の増加の速度が遅くなるためである。蓄電装置16の現在の蓄電量は、電圧/電流信号eを参照して知得または推算することができる。 Next, ECU 0 determines whether or not to carry out multi-ignition that performs additional ignition, that is, discharge immediately after the first ignition, that is, discharge (step S2). For example, when the cooling water temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined temperature, the intake air temperature is higher than a predetermined temperature, or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature, the ignition coil 14 is excessively heated. Do not carry out multi-ignition to avoid. Further, even if it is within a predetermined time after the cold start of the internal combustion engine and the amount of electricity stored in the power storage device 16, particularly the battery voltage, is not more than the predetermined time, the multi-ignition is not performed. This is because if the voltage applied to the primary side 141 of the ignition coil 14 is low, the rate of increase of the primary current becomes slow. The current amount of electricity stored in the electricity storage device 16 can be known or estimated with reference to the voltage / current signal e.

加えて、既に述べたとおり、マルチ点火を実施するべきかどうかは、内燃機関の運転領域に依存する。ECU0は、現在の内燃機関の運転領域が、エンジン回転数が比較的低くしかもサージタンク33内の吸気圧が比較的低い領域R1にある場合に限りマルチ点火を実施すると判断し、さもなくばマルチ点火を実施しないと判断する。例外的に、内燃機関の冷却水温が所定以下の極低温であるときや、内燃機関の冷間始動直後であり排気浄化用の触媒41の温度上昇を促進するべく一回目の点火タイミングを平常よりも遅角しているときには、マルチ点火を実施することがある。気筒1の燃焼室内の温度が顕著に低かったり、火花点火のタイミングが顕著に遅かったりすると、気筒1内での燃料または混合気の着火燃焼が不安定となる。しかも、極低温下では、インジェクタ11から噴射した燃料が液状となって点火プラグ12の電極に付着するいわゆるプラグかぶりが起こりやすくなる。プラグかぶりは、着火燃焼を不安定化させる要因となる。そこで、現在の内燃機関の運転領域如何によらず、内燃機関が極低温または点火タイミングが大きく遅角している場合にマルチ点火を実施して、着火燃焼の安定化を図る。 In addition, as already mentioned, whether or not multi-ignition should be carried out depends on the operating range of the internal combustion engine. The ECU 0 determines that the multi-ignition is performed only when the current operating region of the internal combustion engine is in the region R1 where the engine speed is relatively low and the intake pressure in the surge tank 33 is relatively low, otherwise the multi-ignition is performed. Judge that ignition will not be carried out. Exceptionally, when the cooling water temperature of the internal combustion engine is extremely low below the specified temperature, or immediately after the cold start of the internal combustion engine, the first ignition timing is set to promote the temperature rise of the catalyst 41 for exhaust gas purification. When the angle is retarded, multi-ignition may be performed. If the temperature in the combustion chamber of the cylinder 1 is remarkably low or the timing of spark ignition is remarkably delayed, the ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1 becomes unstable. Moreover, at extremely low temperatures, so-called plug fog, in which the fuel injected from the injector 11 becomes liquid and adheres to the electrodes of the spark plug 12, is likely to occur. Spark plug fog is a factor that destabilizes ignition combustion. Therefore, regardless of the current operating range of the internal combustion engine, when the internal combustion engine has an extremely low temperature or the ignition timing is greatly retarded, multi-ignition is performed to stabilize ignition combustion.

ステップS2にてマルチ点火を実施するとの判断を下したECU0は、二回目以降の各回の点火即ち放電を惹起するための準備として点火コイル14の一次側コイル141に通電する各回の通電時間の長さを決定する(ステップS3)。各回の通電時間は、各回の点火のタイミングの前に半導体スイッチ131を点弧してからこれを消弧するまでの時間を意味する。半導体スイッチ131の消弧が、当該回の点火のタイミングに合致することは言うまでもない。本実施形態では、メインの点火の後に、最大で三回の点火を追加することとなる。よって、ステップS3では、図7に示すように、それら追加的な点火の各回の準備となる通電時間、即ち二回目の点火前の通電時間tonmulti1、三回目の点火前の通電時間tonmulti2、及び四回目の点火前の通電時間tonmulti3をそれぞれ設定する。尤も、後述するように、メインの点火の後に必ず三回点火を追加するとは限らない。各回の通電時間tonmulti1、tonmulti2、tonmulti3は、同等の値となることもあれば、互いに異なる値となることもある。なお、図7中のtonは、メインとなる一回目の点火前の通電時間であり、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に、一回目の点火タイミングの時点で必要な一次電流が確保されるのに十分な長さに設定すればよい。追加の点火のための各回の通電時間tonmulti1、tonmulti2、tonmulti3は、メインの点火のための通電時間tonよりも短くなることが多い。 The ECU 0, which has determined to perform multi-ignition in step S2, energizes the primary coil 141 of the ignition coil 14 as a preparation for inducing each ignition, that is, discharge from the second time onward. Is determined (step S3). The energization time of each time means the time from when the semiconductor switch 131 is ignited before the timing of each ignition to when the semiconductor switch 131 is extinguished. Needless to say, the extinguishing of the semiconductor switch 131 coincides with the timing of ignition at that time. In this embodiment, a maximum of three ignitions will be added after the main ignition. Therefore, in step S3, as shown in FIG. 7, the energization time to prepare for each of these additional ignitions, that is, the energization time before the second ignition tonmulti1, the energization time before the third ignition tonmulti2, and four. The energization time tonmulti3 before the second ignition is set respectively. However, as will be described later, it is not always the case that three ignitions are added after the main ignition. The energization time of each time tonmulti1, tonmulti2, and tonmulti3 may be the same value or different values from each other. The ton in FIG. 7 is the energization time before the first ignition, which is the main, and the required primary current is secured at the time of the first ignition timing as in the control of the conventional spark-ignition type internal combustion engine. It should be set long enough to be used. Each energization time for additional ignition tonmulti1, tonmulti2, tonmulti3 is often shorter than the energization time ton for the main ignition.

ECU0のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、アクセル開度等)]と、各回の点火前の通電時間の基本値との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、各回の点火前の通電時間の基本値を知得する。通電時間の長さは、エンジン回転数が高いほど短くなる傾向にある。これは、エンジン回転数が高いほど内燃機関のクランクシャフトの角速度が速いこと、及び単位時間あたりの点火回数が多くなり点火コイル14の発熱量が増すことによる。 The relationship between the parameters [engine speed, intake pressure in the surge tank 33 (or accelerator opening, etc.)] representing the operating area of the internal combustion engine and the basic value of the energization time before each ignition is stored in the memory of ECU 0 in advance. The map data that specifies is stored. The ECU 0 searches the map using the current operating area of the internal combustion engine as a key, and obtains the basic value of the energization time before each ignition. The length of the energizing time tends to become shorter as the engine speed increases. This is because the higher the engine speed, the faster the angular velocity of the crankshaft of the internal combustion engine, and the more the number of ignitions per unit time increases, so that the amount of heat generated by the ignition coil 14 increases.

一方で、各回の点火前の通電時間の長さは、その点火の際の点火プラグ12の電極間の電気抵抗の大きさに応じて拡縮する。電極間の抵抗が大きいほど、放電を開始するべく電極間で絶縁破壊を起こすために多くのエネルギが必要になるからである。点火プラグ12の電極間の電気抵抗は、気筒1内に充填された新気の量が大きいほど、また新気の分圧が高いほど大きくなる。ステップS3にて設定する各回の点火前の通電時間は、エンジン回転数が同等であるという条件の下では、点火を実行するのと同じサイクルの(即ち、点火前の直近の)吸気行程におけるサージタンク33内吸気圧が高いほど長く、同サイクルの吸気行程において気筒1に流入する吸気量(または、新気量)が多いほど長く、またはアクセル開度が大きいほど長くなる。 On the other hand, the length of the energizing time before each ignition expands or contracts according to the magnitude of the electric resistance between the electrodes of the spark plug 12 at the time of ignition. This is because the larger the resistance between the electrodes, the more energy is required to cause dielectric breakdown between the electrodes in order to start the discharge. The electrical resistance between the electrodes of the spark plug 12 increases as the amount of fresh air filled in the cylinder 1 increases and as the partial pressure of the fresh air increases. The energization time before each ignition set in step S3 is a surge in the intake stroke of the same cycle (that is, immediately before ignition) as the ignition is executed under the condition that the engine speeds are the same. The higher the intake pressure in the tank 33, the longer it becomes, the larger the intake amount (or fresh air amount) flowing into the cylinder 1 in the intake stroke of the same cycle, the longer it becomes, or the larger the accelerator opening, the longer it becomes.

ステップS3にて、ECU0は、現在の内燃機関の運転領域に応じた通電時間の基本値に、現在の蓄電装置16の蓄電量またはバッテリ電圧に応じた補正を加える。点火コイル14の一次側を流れる一次電流の増加速度は、一次側コイル141への印加電圧に依存し、印加電圧が高いほど一次電流の増加速度が速く、逆に印加電圧が低いほど一次電流の増加速度が遅くなる。つまり、印加電圧が低いときには、火花点火前により長い時間一次側コイル141に通電する必要性が生じる。このことから、現在の蓄電装置16の蓄電量またはバッテリ電圧が低いほど、各回の点火前の通電時間を延長するように補正する。 In step S3, the ECU 0 adds a correction according to the current storage amount of the power storage device 16 or the battery voltage to the basic value of the energization time according to the current operating region of the internal combustion engine. The rate of increase of the primary current flowing through the primary side of the ignition coil 14 depends on the voltage applied to the primary coil 141. The higher the applied voltage, the faster the rate of increase of the primary current, and conversely, the lower the applied voltage, the higher the rate of increase of the primary current. The rate of increase slows down. That is, when the applied voltage is low, it becomes necessary to energize the primary coil 141 for a longer period of time before spark ignition. From this, the lower the current storage amount or battery voltage of the power storage device 16, the longer the energization time before each ignition is corrected.

但し、各回の点火前の一次側コイルへ141の通電時間に対しては、予め上限値及び/または下限値を設けておく。そして、基本値に補正を加えた結果の通電時間が上限値を上回る場合には通電時間を上限値にクリップし、また基本値に補正を加えた結果の通電時間が下限値を下回る場合には通電時間を下限値にクリップする。通電時間に上限値を設けるのは、点火コイル14の発熱量を抑制してその熱害を予防する意図である。通電時間に下限値を設けるのは、点火プラグ12の電極間に放電を惹起するのに最低限必要な大きさの二次電圧を二次側コイル142に誘起するべく、一次側コイル141を流れる一次電流を増大させる通電時間を確保する意図である。二次側コイル142から点火プラグ12の中心電極に印加できる電圧の大きさは、一次側コイル141への通電を遮断する直前の一次電流の大きさによって決まる。一次電流が小さいと、二次電圧も小さくなり、点火プラグ12の電極間の絶縁破壊に至らずに無放電となってしまう。 However, an upper limit value and / or a lower limit value is set in advance for the energization time of 141 to the primary coil before each ignition. Then, when the energization time as a result of correcting the basic value exceeds the upper limit value, the energization time is clipped to the upper limit value, and when the energization time as a result of correcting the basic value is less than the lower limit value, the energization time is clipped to the upper limit value. Clip the energizing time to the lower limit. The purpose of setting the upper limit value for the energizing time is to suppress the heat generation amount of the ignition coil 14 and prevent the heat damage. The lower limit of the energization time is set to flow through the primary coil 141 in order to induce a secondary voltage having a minimum magnitude required to induce a discharge between the electrodes of the spark plug 12 in the secondary coil 142. The intention is to secure an energization time that increases the primary current. The magnitude of the voltage that can be applied from the secondary coil 142 to the center electrode of the spark plug 12 is determined by the magnitude of the primary current immediately before the energization of the primary coil 141 is cut off. If the primary current is small, the secondary voltage is also small, and the insulation between the electrodes of the spark plug 12 is not broken, resulting in no discharge.

引き続き、ECU0は、メインとなる一回目の点火のための放電を持続する時間の長さ、及びこれに追加される二回目以降の点火のための放電を持続する時間の長さを決定する(ステップS4)。各回の放電持続時間は、各回の点火のタイミングにて半導体スイッチ131を消弧してからこれを再び点弧するまでの時間を意味する。放電持続時間を短縮し、放電が未だ終息していない時点で半導体スイッチ131を再点弧するようにすれば、当該回の放電が中途で打ち切られる。本実施形態では、メインの点火の後に、最大で三回の点火を追加する。よって、ステップS4では、図7に示すように、それら追加的な点火の前に実行する各回の点火の放電持続時間、即ち一回目の点火の放電持続時間tonintm、二回目の点火の放電持続時間tonint1、及び三回目の点火の放電持続時間tonint2をそれぞれ設定する。尤も、メインの点火の後に必ず三回点火を追加するとは限らない。各回の通電時間tonintm、toninto1、tonint2は、同等の値となることもあれば、互いに異なる値となることもある。追加の点火の放電持続時間tonint1、tonint2は、メインの点火の放電持続時間tonintomよりも短くなることが多い。なお、図7中のtonint3は、追加の点火のうちの最終回である追加の三回目の点火、メインの点火を含む全体では四回目の点火の放電持続時間であり、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に放電が終息するまで継続してもよいし、点火プラグ12の電極の損耗を少しでも抑制するべくその終息前に半導体スイッチ131を再点弧して中断してしまってもよい。 Subsequently, ECU 0 determines the length of time to sustain the main discharge for the first ignition and the length of time to sustain the discharge for the second and subsequent ignitions added thereto (). Step S4). The discharge duration of each time means the time from extinguishing the semiconductor switch 131 at the timing of each ignition to reigniting the semiconductor switch 131. If the discharge duration is shortened and the semiconductor switch 131 is re-ignited when the discharge has not yet ended, the discharge at that time is terminated halfway. In this embodiment, a maximum of three ignitions are added after the main ignition. Therefore, in step S4, as shown in FIG. 7, the discharge duration of each ignition executed before the additional ignition, that is, the discharge duration of the first ignition, tonintm, and the discharge duration of the second ignition. Tonint1 and the discharge duration of the third ignition tonint2 are set respectively. However, it is not always the case that three ignitions are added after the main ignition. The energization time tonintm, tonint1 and tonint2 of each time may be the same value or different values from each other. The discharge durations of additional ignitions tont1 and tont2 are often shorter than the discharge duration of the main ignition. Note that tont3 in FIG. 7 is the discharge duration of the fourth ignition as a whole including the additional third ignition and the main ignition, which are the final of the additional ignitions, and is the conventional spark ignition type internal combustion engine. Similar to the control of the engine, the discharge may be continued until the end of the discharge, or the semiconductor switch 131 may be re-ignited and interrupted before the end in order to suppress the wear of the electrode of the spark plug 12 as much as possible. good.

ECU0のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、アクセル開度等)]と、各回の点火の放電持続時間の基本値との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、各回の点火の放電持続時間の基本値を知得する。放電持続時間の長さは、エンジン回転数が高いほど短くなる傾向にある。これは、エンジン回転数が高いほど内燃機関のクランクシャフトの角速度が速いことによる。 In the memory of ECU0, the relationship between the parameters [engine speed, intake pressure in surge tank 33 (or accelerator opening, etc.)] representing the operating area of the internal combustion engine and the basic value of the discharge duration of each ignition in advance. The map data that specifies is stored. The ECU 0 searches the map using the current operating area of the internal combustion engine as a key, and obtains the basic value of the discharge duration of each ignition. The length of the discharge duration tends to become shorter as the engine speed increases. This is because the higher the engine speed, the faster the angular velocity of the crankshaft of the internal combustion engine.

また、放電持続時間の長さは、火花点火のための放電の開始後、二次側コイル142及び点火プラグ12の電極間の放電路を流れる電流の量が減少する速さに応じて拡縮する。電流量が低減する放電の後期は、必ずしも気筒1内での燃料の着火燃焼に寄与しないため、その後期の放電は持続させずに打ち切ってしまって構わない。従って、放電の電流量の減少速度が速いほど、放電持続時間を短縮する。 Further, the length of the discharge duration expands or contracts according to the speed at which the amount of current flowing in the discharge path between the electrodes of the secondary coil 142 and the spark plug 12 decreases after the start of the discharge for spark ignition. .. Since the latter half of the discharge in which the amount of current is reduced does not necessarily contribute to the ignition and combustion of the fuel in the cylinder 1, the later discharge may be terminated without being sustained. Therefore, the faster the rate of decrease in the amount of discharge current, the shorter the discharge duration.

放電中の電流量の減少する速度は、点火プラグ12の電極間の電気抵抗に依存する。電極間の放電で消費されるエネルギは、点火プラグ12の電極に印加される二次電圧と電極を流れる二次電流との積の時間積分である。電極間で放電が開始されるときの二次電流の大きさは点火コイル14の特性に依拠し、放電が開始されるときの二次電圧の大きさは電極間の抵抗が大きいほど大きくなる。そして、電極間の抵抗が大きいほど、点火コイル14に蓄えられたエネルギの消費が早まり、二次電流及び二次電圧の減少の速度が増す。その上、電極間の抵抗が大きいほど、放電を開始するべく電極間で絶縁破壊を起こすために多くのエネルギが必要になり、その分二次電流が早く低減することとなる。 The rate at which the amount of current decreases during discharge depends on the electrical resistance between the electrodes of the spark plug 12. The energy consumed by the discharge between the electrodes is the time integral of the product of the secondary voltage applied to the electrodes of the spark plug 12 and the secondary current flowing through the electrodes. The magnitude of the secondary current when the discharge is started between the electrodes depends on the characteristics of the ignition coil 14, and the magnitude of the secondary voltage when the discharge is started increases as the resistance between the electrodes increases. The greater the resistance between the electrodes, the faster the energy stored in the ignition coil 14 is consumed, and the faster the secondary current and the secondary voltage decrease. Moreover, the greater the resistance between the electrodes, the more energy is required to cause dielectric breakdown between the electrodes in order to start the discharge, and the secondary current is reduced accordingly.

点火プラグ12の電極間の電気抵抗は、気筒1内に充填された新気の量が大きいほど、また新気の分圧が高いほど大きくなる。ステップS4にて設定する点火の放電持続時間は、エンジン回転数が同等であるという条件の下では、点火を実行するのと同じサイクルの(即ち、点火前の直近の)吸気行程におけるサージタンク33内吸気圧が高いほど短く、同サイクルの吸気行程において気筒1に流入する吸気量(または、新気量)が多いほど短く、またはアクセル開度が大きいほど短くなる。 The electrical resistance between the electrodes of the spark plug 12 increases as the amount of fresh air filled in the cylinder 1 increases and as the partial pressure of the fresh air increases. The discharge duration of ignition set in step S4 is the surge tank 33 in the intake stroke of the same cycle as executing ignition (that is, immediately before ignition) under the condition that the engine speeds are the same. The higher the internal intake pressure, the shorter the length, the larger the intake amount (or fresh air amount) flowing into the cylinder 1 in the intake stroke of the same cycle, the shorter the length, or the larger the accelerator opening, the shorter the length.

さらに、点火プラグ12の電極間の電気抵抗は、気筒1内に存在する燃料の量が少ないほど、またEGRガスの分圧が低いほど大きくなる。これは、未燃燃料または既燃燃料の成分にイオンが含まれることが一因である。ステップS4にて設定する点火の放電持続時間は、エンジン回転数並びに上掲の吸気圧、吸気量若しくはアクセル開度が同等であるという条件の下では、点火を実行するのと同じサイクルにおいて気筒1に供給される燃料の量が少ないほど若しくは気筒1に充填される吸気の空燃比が大きいほど短く、または同サイクルの吸気行程において気筒1に充填される吸気に占めるEGRガスの割合であるEGR率が小さいほど短くなる。 Further, the electric resistance between the electrodes of the spark plug 12 increases as the amount of fuel present in the cylinder 1 decreases and the partial pressure of the EGR gas decreases. This is partly due to the inclusion of ions in the components of the unburned or burned fuel. The discharge duration of ignition set in step S4 is the cylinder 1 in the same cycle as executing ignition under the condition that the engine speed and the above-mentioned intake pressure, intake amount or accelerator opening are equal. The smaller the amount of fuel supplied to the cylinder 1 or the larger the air-fuel ratio of the intake air charged in the cylinder 1, the shorter the EGR ratio, which is the ratio of the EGR gas to the intake air charged in the cylinder 1 in the intake stroke of the same cycle. The smaller the value, the shorter the length.

同じ考え方に基づき、他の条件が同等である下で、点火を実行するのと同じサイクルの吸気行程において気筒1に充填される吸気の温度が低いほど放電持続時間を短縮したり、内燃機関の冷却水温が低いほど放電持続時間を短縮したりすることもできる。また、他の条件が同等である下で、同サイクルの吸気行程において気筒1に充填される吸気の湿度が低いほど放電持続時間を短縮することもあり得よう。だが、吸気の湿度が増すと点火プラグ12の電極の温度が低下して放電開始時の二次電圧が大きくなることに鑑みれば、吸気の湿度に応じて放電持続時間を調整しなくてもよいかもしれない。 Based on the same idea, under the same other conditions, the lower the temperature of the intake air filled in the cylinder 1 in the intake stroke of the same cycle as the ignition, the shorter the discharge duration, or the shorter the discharge duration of the internal combustion engine. The lower the cooling water temperature, the shorter the discharge duration. Further, under the same conditions as other conditions, the lower the humidity of the intake air charged in the cylinder 1 in the intake stroke of the same cycle, the shorter the discharge duration may be. However, considering that the temperature of the electrode of the spark plug 12 decreases and the secondary voltage at the start of discharge increases as the humidity of the intake air increases, it is not necessary to adjust the discharge duration according to the humidity of the intake air. Maybe.

ステップS3にて各回の通電時間を決定し、ステップS4にて各回の放電持続時間を決定した結果として、各回の点火のタイミングが定まる。だが、ステップS3及びS4を通じて得られる通電時間及び放電持続時間の値は何れも時間(ミリ秒またはマイクロ秒)単位であり、クランク角度(°CA)単位ではない。言うまでもなく、内燃機関のクランクシャフトの回転の角速度、換言すれば気筒1内でのピストンの往復動の速度は、エンジン回転数に応じて変動する。であるから、各回の通電時間及び放電持続時間が同等であったとしても、各回の火花点火のタイミングのクランク角度はエンジン回転数に応じて異なる。よって、ECU0は、現在のエンジン回転数から、各回の通電時間及び放電持続時間をクランク角度に換算し、各回の点火タイミングのクランク角度を算出する(ステップS5)。 As a result of determining the energization time of each time in step S3 and determining the discharge duration of each time in step S4, the ignition timing of each time is determined. However, the energization time and discharge duration values obtained through steps S3 and S4 are both in time (milliseconds or microseconds) units, not crank angle (° CA) units. Needless to say, the angular velocity of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine, in other words, the speed of reciprocating movement of the piston in the cylinder 1, fluctuates according to the engine rotation speed. Therefore, even if the energization time and the discharge duration of each time are the same, the crank angle at the timing of each spark ignition differs depending on the engine speed. Therefore, the ECU 0 converts the energization time and the discharge duration of each time from the current engine speed into a crank angle, and calculates the crank angle of the ignition timing of each time (step S5).

しかして、ECU0は、現在の状況に応じて、メインとなる一回目の点火の後に何回の点火を追加的に実行するかを決定する(ステップS6)。例えば、EGR装置2におけるEGRバルブ23を開弁して外部EGRを実施しているか、エンジン回転数がある程度(例えば、1000rpmないし1200rpm)以上に高まっておりVVT機構5により吸気バルブの開閉タイミングを進角させてバルブオーバラップ期間を設け内部EGRを実施しているときに、追加の点火を所定回数(例えば、二回。その場合、四回目の点火はキャンセルとなる)実行することとする。そうでなくとも、内燃機関の冷却水温が所定以下の極低温であるときには、追加の点火を最大回数(三回)実行することとする。因みに、内燃機関が極低温であるときには、通常EGRを実施せず、EGRバルブ23を全閉する。あるいは、内燃機関の冷間始動直後であり触媒41の温度上昇を促進するべく一回目の点火タイミングを平常よりも遅角しているときには、追加の点火を所定回数(例えば、二回)実行することとする。これらの何れにも当てはまらないときには、追加の点火を最小回数(例えば、一回)実行するか、追加の点火を実行しないこととする。 Then, the ECU 0 determines how many times of ignition is additionally executed after the first main ignition according to the current situation (step S6). For example, the EGR valve 23 in the EGR device 2 is opened to perform external EGR, or the engine rotation speed is increased to some extent (for example, 1000 rpm to 1200 rpm) or more, and the VVT mechanism 5 advances the opening / closing timing of the intake valve. When the internal EGR is performed with an angled valve overlap period, additional ignition is performed a predetermined number of times (eg, twice, in which case the fourth ignition is cancelled). Even if this is not the case, when the cooling water temperature of the internal combustion engine is extremely low below a predetermined value, additional ignition is performed a maximum number of times (three times). Incidentally, when the internal combustion engine is extremely low temperature, EGR is not normally performed and the EGR valve 23 is fully closed. Alternatively, immediately after the cold start of the internal combustion engine and when the first ignition timing is delayed from normal in order to promote the temperature rise of the catalyst 41, additional ignition is executed a predetermined number of times (for example, twice). I will do it. If none of these are true, then the additional ignition is performed a minimum number of times (eg, once) or no additional ignition is performed.

但し、本実施形態のECU0は、点火コイル14が過剰に昇温して損傷することを防止するべく、一つの気筒1の一度のサイクル中の点火即ち放電の回数に制限を加えることがある(ステップS7)。具体的には、点火コイル14の温度に影響を及ぼす周辺温度、及び所定時間あたりの同点火コイル14への通電時間の長さに応じて、一つの気筒1の同一サイクル中の点火を目的とした放電の回数を調整する。点火コイル14の温度に影響を及ぼす周辺温度の例としては、内燃機関自体の温度、内燃機関の吸気通路3を気筒1に向かって流れる吸気の温度、外気の温度等を挙げることができる。現在の内燃機関の温度が高いほど、吸気の温度が高いほど、また外気の温度が高いほど、点火コイル14の温度は上昇しやすく低下しにくい。また、内燃機関の温度が高いと、点火コイル14が内燃機関から受熱して昇温する。 However, the ECU 0 of the present embodiment may limit the number of ignitions, that is, discharges, in one cycle of one cylinder 1 in order to prevent the ignition coil 14 from being damaged due to excessive temperature rise (). Step S7). Specifically, the purpose is to ignite one cylinder 1 in the same cycle according to the ambient temperature that affects the temperature of the ignition coil 14 and the length of the energization time of the ignition coil 14 per predetermined time. Adjust the number of discharges. Examples of the ambient temperature that affects the temperature of the ignition coil 14 include the temperature of the internal combustion engine itself, the temperature of the intake air flowing through the intake passage 3 of the internal combustion engine toward the cylinder 1, the temperature of the outside air, and the like. The higher the temperature of the current internal combustion engine, the higher the temperature of the intake air, and the higher the temperature of the outside air, the easier it is for the temperature of the ignition coil 14 to rise and the less likely it is to fall. Further, when the temperature of the internal combustion engine is high, the ignition coil 14 receives heat from the internal combustion engine and raises the temperature.

当然ながら、点火コイル14の温度上昇の度合いは、点火コイル14に通電している時間の長さに左右される。ECU0は、点火コイル14の周辺の温度が高く、点火コイル14の過剰な昇温が懸念されるときには、点火コイル14への通電時間の増加を抑制するために、一つの気筒1の一度のサイクル中の放電の回数を削減する。 As a matter of course, the degree of temperature rise of the ignition coil 14 depends on the length of time that the ignition coil 14 is energized. When the temperature around the ignition coil 14 is high and there is a concern that the ignition coil 14 is excessively heated, the ECU 0 has one cycle of one cylinder 1 in order to suppress an increase in the energization time of the ignition coil 14. Reduce the number of discharges inside.

ステップS7にて、ECU0は、対象の気筒1のこれから火花点火を迎える(未だ点火を実行していない)サイクルにおける、ステップS3にて算定した各回の放電の準備として一次側コイル141に通電する時間と、同気筒1の直近の過去の(既に点火を実行した)一度または複数度のサイクルにおける、各回の放電前に一次側コイル141に通電した時間とを合算する。並びに、同気筒1のこれから火花放電を迎えるサイクルにおける、一次側コイル141の通電時間及び非通電時間の和と、同気筒1の直近の過去の一度または複数度のサイクルにおける、一次側コイル141の通電時間及び非通電時間の和とを合算する。そして、前者の通電時間の合算値と、後者の通電時間及び非通電時間の合算値との比、いわば直近の過去のサイクル及び今度のサイクルを通じた一次側コイル141への通電のDUTY比を求めるとともに、その比を所与の閾値と比較する。その比が閾値以下に収まっているのであれば、同気筒1のこれから火花点火を迎えるサイクルにおける点火を目的とした放電の回数として、ステップS6にて決定した回数を採用する。 In step S7, the ECU 0 energizes the primary coil 141 in preparation for each discharge calculated in step S3 in the cycle in which the target cylinder 1 is about to be spark-ignited (not yet ignited). And the time when the primary coil 141 was energized before each discharge in the most recent past (already ignited) one or multiple cycles of the same cylinder 1 are added up. In addition, the sum of the energization time and non-energization time of the primary side coil 141 in the cycle in which the spark discharge of the same cylinder 1 is about to occur, and the sum of the energization time and the non-energization time of the primary side coil 141 and the primary side coil 141 in the most recent past one-time or multiple-degree cycle of the same cylinder 1. Add up the sum of the energized time and the non-energized time. Then, the ratio of the total value of the former energization time to the total value of the latter energization time and non-energization time, so to speak, the duty ratio of energization to the primary coil 141 through the latest past cycle and the next cycle is obtained. At the same time, the ratio is compared with a given threshold. If the ratio is within the threshold value, the number of discharges determined in step S6 is adopted as the number of discharges for the purpose of ignition in the cycle in which the spark ignition of the same cylinder 1 is about to occur.

翻って、比が閾値を上回るのであれば、同気筒1のこれから火花点火を迎えるサイクルにおける点火を目的とした放電の回数を、(比が閾値以下である場合に採用する)ステップS6にて決定した回数以下に減らす。特に、比が閾値以下に収まるように、放電の回数を削減することが好ましい。このとき、追加の点火を全て取り止めてメインの点火のみにするということもあり得る。尤も、ステップS6にて決定した追加の点火の回数が元来少なかったり0であったりする場合には、さらにその回数を削減しないこともあろう。 On the other hand, if the ratio exceeds the threshold value, the number of discharges for the purpose of ignition in the cycle in which the spark ignition of the same cylinder 1 is about to occur is determined in step S6 (adopted when the ratio is below the threshold value). Reduce to less than the number of times you did. In particular, it is preferable to reduce the number of discharges so that the ratio falls below the threshold value. At this time, it is possible to cancel all the additional ignition and use only the main ignition. However, if the number of additional ignitions determined in step S6 is originally small or zero, the number of additional ignitions may not be further reduced.

ステップS7にて、上記の比と比較するべき閾値は、点火コイル14の周辺の温度が高いほど低い値に設定する。即ち、内燃機関の温度を示唆する冷却水温がより高い場合における閾値を冷却水温がより低い場合における閾値と比べて低位の値とし、吸気温がより高い場合における閾値を吸気温がより低い場合における閾値と比べて低位の値とし、及び/または、外気温がより高い場合における閾値を外気温がより低い場合における閾値と比べて低位の値とする。これにより、点火コイル14の周辺の温度が高い場合の、一つの気筒1の一度のサイクル中の点火を目的とした放電の回数を、点火コイル14の周辺の温度がより低い場合のそれよりも少なくすることができる。 In step S7, the threshold value to be compared with the above ratio is set to a value lower as the temperature around the ignition coil 14 is higher. That is, the threshold value when the cooling water temperature, which suggests the temperature of the internal combustion engine, is higher is set to a lower value than the threshold value when the cooling water temperature is lower, and the threshold value when the intake air temperature is higher is set to the threshold value when the intake air temperature is lower. The value is lower than the threshold value, and / or the threshold value when the outside air temperature is higher is set to a lower value than the threshold value when the outside air temperature is lower. As a result, the number of discharges for ignition in one cycle of one cylinder 1 when the temperature around the ignition coil 14 is high is larger than that when the temperature around the ignition coil 14 is lower. Can be reduced.

なおかつ、ECU0は、追加の点火によって不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤが発生することを抑止するべく、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを起こさずに済む最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値を設定し、この閾値よりも遅角したタイミングで点火するような回の点火をキャンセルする(ステップS8)。ECU0のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ[エンジン回転数,吸気に占める新気の分圧(または、アクセル開度等)]と、点火タイミングのクランク角度の閾値との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、点火タイミングのクランク角度の閾値を知得する。そして、ステップS5にて算出した各回の点火タイミングのクランク角度をそれぞれ閾値と比較し、閾値よりも点火タイミングが遅くなるような回の点火をキャンセルするものと決定する。 Moreover, ECU 0 sets the threshold value of the crank angle of the latest ignition timing that does not cause inappropriate afterfire or backfire in order to prevent the generation of inappropriate afterfire or backfire due to the additional ignition. Then, the ignition is canceled at a timing retarded from this threshold value (step S8). In the memory of ECU0, the relationship between the parameter [engine speed, partial pressure of fresh air in intake (or accelerator opening, etc.)] representing the operating area of the internal combustion engine and the threshold of the crank angle of ignition timing is stored in advance. The specified map data is stored. The ECU 0 searches the map using the current operating area of the internal combustion engine as a key, and obtains the threshold value of the crank angle of the ignition timing. Then, the crank angle of each ignition timing calculated in step S5 is compared with the threshold value, and it is determined to cancel the ignition of the times such that the ignition timing is later than the threshold value.

上述のステップS6ないしS8を通じて、メインの点火に追加する点火の回数が最終的に確定する。その回数は、ステップS6及びS7にて決定した点火の回数よりも減少することがあり得る。例えば、外部EGR率を所定以上とし、またはEGRバルブ23の開度を所定以上とした場合において、メインの放電に追加の放電を二回、合わせて同一気筒1の同一サイクル中に都合三回の放電を実行するとする(ステップS7による放電の回数の削減はないとする)。しかしながら、その二回目の追加の放電、即ち全体では三回目の放電のタイミングのクランク角度(ステップS5にて算出したもの)が、現在の内燃機関の運転領域に応じた最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値(ステップS8にて設定したもの)よりも遅角しているならば、その二回目の追加の放電を実行せずにキャンセルする。一方で、一回目の追加の放電、即ち全体では二回目の放電のタイミングのクランク角度(やはり、ステップS5にて算出したもの)が、現在の内燃機関の運転領域に応じた最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値よりも進角しているならば、その一回目の追加の放電はキャンセルせずに実行する。 Through steps S6 to S8 described above, the number of ignitions to be added to the main ignition is finally determined. The number of times may be less than the number of times of ignition determined in steps S6 and S7. For example, when the external EGR rate is set to a predetermined value or higher, or the opening degree of the EGR valve 23 is set to a predetermined value or higher, two additional discharges are applied to the main discharge, for a total of three times in the same cycle of the same cylinder 1. It is assumed that the discharge is executed (the number of discharges is not reduced by step S7). However, the crank angle of the timing of the second additional discharge, that is, the third discharge as a whole (calculated in step S5) is the crank angle of the latest ignition timing according to the operating region of the current internal combustion engine. If the angle is retarded from the threshold value of (the one set in step S8), the second additional discharge is canceled without being executed. On the other hand, the crank angle of the timing of the first additional discharge, that is, the timing of the second discharge as a whole (also calculated in step S5) is the latest ignition timing according to the current operating range of the internal combustion engine. If it is advanced above the crank angle threshold, the first additional discharge is performed without cancellation.

ECU0は、一次側コイル141への通電時間のDUTY比が閾値を上回るために削減(ステップS7)する回の放電や、最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値よりもタイミングが遅角するためにキャンセル(ステップS8)する回の放電について、その放電の準備として当該放電前に点火コイル14の一次側コイル141に通電する処理を行わない。そして、その削減またはキャンセルする回の直近の回の実行するべき放電については、その実行する放電が終息するまでこれを中断せずに持続させる。上記の例に則して述べると、一回目の追加の放電は実行するが二回目の追加の放電は実行せずキャンセルする場合、一回目の追加の放電のタイミングで半導体スイッチ131を消弧して一次側コイル141への通電を遮断した後、その一回目の追加の放電が終息するまで半導体スイッチ131を再点弧せず、一次側コイル141への通電を再開しない。結果的に、二回目の追加の放電を実行する場合と比較して、一回目の追加の放電の持続時間が長くなることになる。同半導体スイッチ131を再び点弧して同一次側コイル141に通電するのは、同一気筒1の次のサイクルの吸気行程ないし圧縮行程中、つまりは同気筒1の当該サイクルのメインの火花点火の前、そのメインの放電を惹起するための準備期間においてである。 ECU 0 cancels because the DUTY ratio of the energization time to the primary coil 141 is reduced because it exceeds the threshold (step S7), and the timing is delayed from the threshold of the crank angle of the latest ignition timing. (Step S8) With respect to the discharge of the number of times, the process of energizing the primary coil 141 of the ignition coil 14 is not performed before the discharge in preparation for the discharge. Then, with respect to the discharge to be executed in the most recent round of the reduction or cancellation, the discharge to be executed is continued without interruption until the discharge to be executed is completed. According to the above example, when the first additional discharge is executed but the second additional discharge is not executed and canceled, the semiconductor switch 131 is extinguished at the timing of the first additional discharge. After shutting off the energization of the primary coil 141, the semiconductor switch 131 is not re-ignited and the energization of the primary coil 141 is not resumed until the first additional discharge is completed. As a result, the duration of the first additional discharge will be longer than when the second additional discharge is performed. The semiconductor switch 131 is re-ignited to energize the same-order coil 141 during the intake stroke or compression stroke of the next cycle of the same cylinder 1, that is, the main spark ignition of the cycle of the same cylinder 1. Before, in the preparatory period to provoke that main discharge.

マルチ点火を実施しない場合には、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に、一つの気筒1の一度のサイクル中に、メインとなる一回目の火花点火のみを実行することとなる。 When the multi-ignition is not performed, only the main first spark ignition is executed in one cycle of one cylinder 1 as in the control of the conventional spark ignition type internal combustion engine.

本実施形態では、点火コイル14(の一次側141)に通電後その通電を遮断することで(二次側142に)生じる誘導電圧を点火プラグ12の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置0であって、一つの気筒1の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その一回目の放電が持続している間に点火コイル14(の一次側141)への通電を再開して一回目の放電を中断しかつ二回目の放電の実行に備え、エンジン回転数が同等であるという条件の下で、あるサイクル中の一回目の放電の開始から中断までの持続時間を、当該サイクルの吸気行程における吸気圧が高いほど短縮し、当該サイクルの吸気行程において気筒1に流入する吸気量が多いほど短縮し、若しくはアクセル開度が大きいほど短縮する内燃機関の制御装置0を構成した。 In the present embodiment, an induced voltage generated by energizing the ignition coil 14 (primary side 141) and then shutting off the energization (on the secondary side 142) is applied to the electrodes of the spark plug 12 to induce a discharge between the electrodes. It is a control device 0 that controls a spark-ignition type internal combustion engine, and executes two or more discharges for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder 1, and the first discharge is sustained. While the ignition coil 14 (primary side 141) is re-energized to interrupt the first discharge and prepare for the execution of the second discharge, under the condition that the engine speeds are the same. The duration from the start to the interruption of the first discharge in a certain cycle is shortened as the intake pressure in the intake stroke of the cycle is higher, and as the amount of intake air flowing into the cylinder 1 in the intake stroke of the cycle is larger. Or, the control device 0 of the internal combustion engine, which shortens as the accelerator opening increases, is configured.

本実施形態によれば、メインとなる一回目の火花点火により気筒1内の燃料または混合気に着火し、さらにその上に二回目以降の火花点火を追加的に実行することで、燃焼を従来よりも安定化させることができる。このようなマルチ点火により、失火のおそれが低下する、即ち失火に対する耐力が向上するため、吸気のEGR率を従来よりも高めることが可能となり、及び/または、従来であればEGRを行い得なかった運転領域においてもEGRを行うことが許容されて、内燃機関の燃費性能の一層の向上やエミッションの良化を見込める。 According to the present embodiment, the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1 is ignited by the first spark ignition, which is the main engine, and the second and subsequent spark ignitions are additionally executed on the fuel or the air-fuel mixture, whereby combustion is conventionally performed. Can be more stable than. By such multi-ignition, the risk of misfire is reduced, that is, the proof stress against misfire is improved, so that the EGR rate of the intake air can be increased more than before, and / or EGR cannot be performed in the conventional case. It is permissible to perform EGR even in the operating range, and it is expected that the fuel efficiency performance of the internal combustion engine will be further improved and the emission will be improved.

しかも、本実施形態によれば、着火燃焼に必ずしも寄与しない放電の後期に費やされるエネルギを次回の点火の放電に充当することが可能であり、エネルギを効率的に利用できる。そして、二回目以降の放電の惹起のために点火コイル14(の一次側141)に通電する時間の長さが短縮され、一回目の放電と二回目以降の放電との時間間隔が間延びせず、好適なタイミングで二回目以降の放電を惹起することが可能となって、内燃機関の熱機械変換効率が向上する。 Moreover, according to the present embodiment, the energy consumed in the latter stage of the discharge, which does not necessarily contribute to the ignition combustion, can be applied to the discharge of the next ignition, and the energy can be efficiently used. Then, the length of time for energizing the ignition coil 14 (primary side 141) is shortened to induce the second and subsequent discharges, and the time interval between the first discharge and the second and subsequent discharges is not extended. It becomes possible to induce the second and subsequent discharges at an appropriate timing, and the thermomechanical conversion efficiency of the internal combustion engine is improved.

放電中に点火コイル14(の二次側142)及び点火プラグ12の電極間の放電路を流れる電流の量が減少する速さは、気筒1内の吸気圧や気筒1に充填された吸気量に応じて変動する。即ち、吸気圧が高いほど、また吸気量が多いほど、電流量の減少が速くなる。そこで、先の回の放電の開始から中断までの持続時間を、吸気圧が高いほど、吸気量が多いほど、若しくはアクセル開度が大きいほど短縮して、先の回の放電を中断するタイミングを早める。 The speed at which the amount of current flowing through the discharge path between the electrodes of the ignition coil 14 (secondary side 142) and the spark plug 12 decreases during discharge is the intake pressure in the cylinder 1 or the intake amount filled in the cylinder 1. It fluctuates according to. That is, the higher the intake pressure and the larger the intake amount, the faster the decrease in the current amount becomes. Therefore, the duration from the start to the interruption of the previous discharge is shortened as the intake pressure is higher, the intake amount is larger, or the accelerator opening is larger, and the timing for interrupting the previous discharge is set. Hurry up.

加えて、放電中に点火コイル14及び点火プラグ12の電極間の放電路を流れる電流の量が減少する速さは、気筒1に充填される混合気の空燃比やEGRガス量によっても変動する。これらは、気筒1内に存在するイオンの量に影響を及ぼし、点火プラグ12の電極間の電気抵抗を増減させる。原理的に、気筒1内に存在する燃料やEGRガスの量が少ないほど、電流量の減少が速くなる。そこで、先の回の放電の開始から中断までの持続時間を、気筒1に供給される燃料の量が少ないほど若しくは気筒1に充填される吸気の空燃比が大きいほど短縮し、及び/または、吸気に占めるEGRガスの割合であるEGR率が小さいほど短縮して、先の回の放電を中断するタイミングを早める。 In addition, the rate at which the amount of current flowing through the discharge path between the electrodes of the ignition coil 14 and the spark plug 12 decreases during discharge varies depending on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture filled in the cylinder 1 and the amount of EGR gas. .. These affect the amount of ions present in the cylinder 1 and increase or decrease the electrical resistance between the electrodes of the spark plug 12. In principle, the smaller the amount of fuel or EGR gas present in the cylinder 1, the faster the amount of current decreases. Therefore, the duration from the start to the interruption of the previous discharge is shortened as the amount of fuel supplied to the cylinder 1 is smaller or the air-fuel ratio of the intake air charged in the cylinder 1 is larger, and / or The smaller the EGR ratio, which is the ratio of the EGR gas to the intake air, the shorter the EGR ratio, and the earlier the timing of interrupting the previous discharge.

また、本実施形態では、点火コイル14に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ12の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置0であって、一つの気筒1の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その二回目以降の放電に備えた点火コイル14への通電時間の長さを、エンジン回転数が同等であるという条件の下で、当該サイクルの吸気行程における吸気圧が高いほど延長し、当該サイクルの吸気行程において気筒1に流入する吸気量が多いほど延長し、若しくはアクセル開度が大きいほど延長するとともに、前記吸気圧、前記吸気量若しくは前記アクセル開度が同等であるという条件の下で、エンジン回転数が高いほど短縮する内燃機関の制御装置0を構成した。 Further, in the present embodiment, a control device for controlling a spark ignition type internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing the ignition coil 14 and then shutting off the energization to the electrodes of the spark plug 12 to cause a discharge between the electrodes. 0, which executes two or more discharges for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder 1, and the length of the energization time to the ignition coil 14 in preparation for the second and subsequent discharges. Is extended as the intake pressure in the intake stroke of the cycle is higher, and is extended as the intake amount flowing into the cylinder 1 is larger in the intake stroke of the cycle, or the accelerator is provided, under the condition that the engine speeds are the same. The internal combustion engine control device 0 is configured to extend as the opening degree increases and shorten as the engine speed increases under the condition that the intake pressure, the intake amount, or the accelerator opening degree are the same.

本実施形態によれば、マルチ点火を実施するにあたり、二回目以降の各回の点火即ち放電前に点火コイル14の一次側コイル141に通電する時間の長さを適正化ないし最適化することができる。本実施形態の内燃機関の制御装置0は、点火の際の点火プラグ12の電極間の電気抵抗が大きくなるほど、点火前の点火コイル14への通電時間を延長し、確実に二回目以降の放電を惹起せしめる。それとともに、エンジン回転数が高いほど、点火前の点火コイル14への通電時間を短縮するように調整するので、二回目以降の点火のタイミングが徒に遅延することを回避し、最適なタイミングで各回の点火を実行することが可能となる。この結果、二回目以降の点火が気筒1内の燃料または混合気の着火燃焼に寄与し、電気エネルギの浪費が避けられ、かつ内燃機関の熱機械変換効率の一層の向上を期待できる。 According to the present embodiment, in carrying out the multi-ignition, it is possible to optimize or optimize the length of time for energizing the primary coil 141 of the ignition coil 14 before each ignition, that is, discharge, after the second ignition. .. In the control device 0 of the internal combustion engine of the present embodiment, as the electric resistance between the electrodes of the spark plug 12 at the time of ignition increases, the energization time of the ignition coil 14 before ignition is extended, and the second and subsequent discharges are surely performed. To evoke. At the same time, the higher the engine speed, the shorter the energization time to the ignition coil 14 before ignition is adjusted, so that the timing of the second and subsequent ignitions is prevented from being delayed unnecessarily, and at the optimum timing. It is possible to carry out each ignition. As a result, the second and subsequent ignitions contribute to the ignition and combustion of the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1, waste of electric energy can be avoided, and further improvement in the thermomechanical conversion efficiency of the internal combustion engine can be expected.

しかも、本実施形態の内燃機関の制御装置0は、二回目以降の放電に備えた点火コイル14への通電時間の長さを、エンジン回転数並びに吸気圧、吸気量若しくはアクセル開度が同等であるという条件の下で、点火コイル14に通電する際に点火コイル14に印加される電圧が低いほど延長する。より具体的には、電源となる蓄電装置16の現在の蓄電量またはバッテリ電圧が低いほど通電時間を延長する。従って、内燃機関及び車両の運用中に刻々と変動する蓄電装置16の蓄電量による影響を吸収して、点火前に点火コイル14に必要なエネルギをチャージすることが可能となり、バッテリ電圧の低下に起因する点火の失敗ひいては着火燃焼の悪化を防止することができる。 Moreover, in the control device 0 of the internal combustion engine of the present embodiment, the length of the energization time to the ignition coil 14 in preparation for the second and subsequent discharges is the same as the engine rotation speed, the intake pressure, the intake amount, or the accelerator opening. Under certain conditions, the lower the voltage applied to the ignition coil 14 when the ignition coil 14 is energized, the longer the voltage is extended. More specifically, the lower the current storage amount or battery voltage of the power storage device 16 as a power source, the longer the energization time. Therefore, it is possible to absorb the influence of the amount of electricity stored in the power storage device 16 that fluctuates from moment to moment during the operation of the internal combustion engine and the vehicle, and to charge the ignition coil 14 with the energy required before ignition, resulting in a decrease in battery voltage. It is possible to prevent the ignition failure due to the ignition and the deterioration of the ignition combustion.

並びに、本実施形態では、点火コイル14に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ12の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置0であって、一つの気筒1の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その同一サイクル中の点火を目的とした放電の回数を、当該サイクルの吸気行程に際して気筒1の吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップの期間の長短に応じて変更する内燃機関の制御装置0を構成した。 Further, in the present embodiment, a control device for controlling a spark-ignition internal combustion engine in which an induced voltage generated by energizing the ignition coil 14 and then shutting off the energization is applied to the electrodes of the spark plug 12 to cause a discharge between the electrodes. It is 0, and two or more discharges are executed for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder 1, and the number of discharges for the purpose of ignition in the same cycle is the number of times of discharge for the purpose of ignition in the cycle. The control device 0 of the internal combustion engine is configured to be changed according to the length of the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve of the cylinder 1 are opened during the stroke.

特に、本実施形態では、一つの気筒1の一度のサイクル中の点火を目的とした放電の回数を、当該サイクルの吸気行程に際して気筒1の吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップの期間の長短、同サイクルの吸気行程において気筒1に充填される吸気に占めるEGRガスの割合、同サイクルの膨脹行程に際した点火のタイミング、及び内燃機関の温度に応じて変更することとしている。 In particular, in the present embodiment, the number of discharges for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder 1 is the period of valve overlap in which both the intake valve and the exhaust valve of the cylinder 1 open during the intake stroke of the cycle. It is decided to change according to the length of the above, the ratio of EGR gas to the intake air filled in the cylinder 1 in the intake stroke of the same cycle, the ignition timing in the expansion stroke of the same cycle, and the temperature of the internal combustion engine.

即ち、本実施形態の制御装置0は、ステップS6にて、外部EGR率若しくはEGRバルブ23の開度、メインとなる一回目の火花点火のタイミング、内燃機関の冷却水温等といった他の条件が同等である下では、VVT機構5を作動させてバルブオーバラップ期間をより長くした(バルブオーバラップ期間を所定以上とし、または吸気バルブタイミングの最遅角位置からの進角量を所定以上とした)場合における放電の回数(例えば、二回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合三回)を、バルブオーバラップ期間がより短い(バルブオーバラップ期間を所定未満とし、または吸気バルブタイミングの最遅角位置からの進角量を所定未満とした)場合における放電の回数(例えば、追加の放電が一回以下、メインの放電と合わせて都合二回またはメインの放電のみの一回)よりも多くする。これにより、内部EGR率が高く、気筒1内の燃料または混合気の着火燃焼が不安定となりやすい、またその燃焼が緩慢となり得る状況において、火花点火の回数を増やして燃焼の安定化を図ることができる。他方、内部EGR率が低く、燃料または混合気の着火燃焼が比較的安定する状況においては、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ12の電極の損耗を抑制することができる。 That is, in step S6, the control device 0 of the present embodiment has the same other conditions as the external EGR rate or the opening degree of the EGR valve 23, the timing of the main first spark ignition, the cooling water temperature of the internal combustion engine, and the like. Under the above, the VVT mechanism 5 was operated to lengthen the valve overlap period (the valve overlap period was set to a predetermined value or longer, or the amount of advance of the intake valve timing from the latest retarded angle position was set to a predetermined value or longer). The number of discharges in the case (for example, two additional discharges and three times in total with the main discharge) has a shorter valve overlap period (valve overlap period less than specified, or intake valve timing). From the number of discharges (for example, one additional discharge or less, two times in total with the main discharge, or one time only in the main discharge) when the amount of advance angle from the latest retarded angle position is less than the specified value. Also many. As a result, in a situation where the internal EGR rate is high, the ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1 tends to be unstable, and the combustion can be slow, the number of spark ignitions is increased to stabilize the combustion. Can be done. On the other hand, in a situation where the internal EGR rate is low and the ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture is relatively stable, the number of spark ignitions can be reduced to suppress energy consumption and wear of the electrodes of the spark plug 12.

その上で、本実施形態の制御装置0は、他の条件が同等である下では、EGRバルブ23の開度を拡大して外部EGR率をより高くした(外部EGR率を所定以上とし、またはEGRバルブ23の開度を所定以上とした)場合における放電の回数(例えば、二回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合三回)を、外部EGR率をより低くした(外部EGR率を所定未満とし、またはEGRバルブ23の開度を所定未満とした)場合における放電の回数(例えば、追加の放電が一回以下、メインの放電と合わせて都合二回またはメインの放電のみの一回)よりも多くする。これにより、外部EGR率が高く、気筒1内の燃料または混合気の着火燃焼が不安定となりやすい、またその燃焼が緩慢となり得る状況において、火花点火の回数を増やして燃焼の安定化を図ることができる。他方、外部EGR率が低く、燃料または混合気の着火燃焼が比較的安定する状況においては、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ12の電極の損耗を抑制することができる。 On that basis, the control device 0 of the present embodiment expands the opening degree of the EGR valve 23 to make the external EGR rate higher (the external EGR rate is set to a predetermined value or higher, or the external EGR rate is set to a predetermined value or higher) under the same conditions as other conditions. The number of discharges (for example, two discharges were added and three times in total with the main discharge) when the opening degree of the EGR valve 23 was set to a predetermined value or more was reduced to a lower external EGR rate (external EGR). The number of discharges when the rate is less than the specified value or the opening degree of the EGR valve 23 is less than the specified value (for example, one additional discharge or less, two times in total with the main discharge, or only the main discharge). More than once). As a result, in a situation where the external EGR rate is high, the ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1 tends to be unstable, and the combustion can be slow, the number of spark ignitions is increased to stabilize the combustion. Can be done. On the other hand, in a situation where the external EGR rate is low and the ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture is relatively stable, the number of spark ignitions can be reduced to suppress energy consumption and wear of the electrodes of the spark plug 12.

本実施形態の制御装置0は、内燃機関の冷間始動直後であり触媒41の温度上昇を促進するべく一回目の点火タイミングを平常よりも遅角している場合における放電の回数(例えば、二回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合三回)を、そうでない場合における放電の回数(例えば、追加の放電が二回以下、メインの放電と合わせて都合三回、二回またはメインの放電のみの一回)以上に設定する。これにより、点火タイミングの遅角に起因する気筒1内の燃料または混合気の着火燃焼の不安定を有効に回避することができる。他方、触媒41の温度上昇を目的とする点火タイミングの遅角補正制御を実施していないときには、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ12の電極の損耗を抑制することができる。 The control device 0 of the present embodiment is the number of discharges (for example, two) when the first ignition timing is delayed from the normal in order to promote the temperature rise of the catalyst 41 immediately after the cold start of the internal combustion engine. Add one discharge and combine it with the main discharge three times, otherwise the number of discharges (eg, additional discharge less than two times, combined with the main discharge three times, twice or Set to 1 time or more only for the main discharge). Thereby, instability of ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1 due to the retardation of the ignition timing can be effectively avoided. On the other hand, when the retard correction control of the ignition timing for the purpose of raising the temperature of the catalyst 41 is not performed, the number of spark ignitions can be reduced to suppress energy consumption and wear of the electrodes of the spark plug 12.

本実施形態の制御装置0は、内燃機関の温度を示唆する冷却水温が所定以下の極低温である場合における放電の回数(例えば、三回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合四回)を、そうでない場合における放電の回数(例えば、追加の放電が二回以下、メインの放電と合わせて都合三回、二回またはメインの放電のみの一回)よりも多くする。内燃機関の温度が所定以下である場合の放電の最大回数は、上述した内部EGR及び/または外部EGRを実施している場合の放電の最大回数(最大で都合三回)や、点火タイミングの遅角補正制御を実施している場合の放電の最大回数(最大で都合三回)よりも多い。これにより、気筒1内の燃料または混合気の着火燃焼が不安定となり失火の危険が高い極低温下において、火花点火の回数を十分に増やして燃焼を安定させ、失火の発生を回避することが可能となる。他方、内燃機関の温度が極低温でないならば、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ12の電極の損耗を抑制することができる。 In the control device 0 of the present embodiment, the number of discharges (for example, three discharges are added and combined with the main discharge) when the cooling water temperature suggesting the temperature of the internal combustion engine is an extremely low temperature of a predetermined value or less is convenient. (Times) is greater than the number of discharges otherwise (eg, no more than two additional discharges, three times for convenience combined with the main discharge, two times, or one for the main discharge only). The maximum number of discharges when the temperature of the internal combustion engine is below a predetermined value is the maximum number of discharges (up to three times) when the above-mentioned internal EGR and / or external EGR is performed, and the delay in ignition timing. This is more than the maximum number of discharges (up to three times) when angle correction control is performed. As a result, the ignition combustion of the fuel or the air-fuel mixture in the cylinder 1 becomes unstable, and in an extremely low temperature where there is a high risk of misfire, the number of spark ignitions can be sufficiently increased to stabilize the combustion and avoid the occurrence of misfire. It will be possible. On the other hand, if the temperature of the internal combustion engine is not extremely low, the number of spark ignitions can be reduced to suppress energy consumption and wear of the electrodes of the spark plug 12.

また、本実施形態では、点火コイル14に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ12の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置0であって、一つの気筒1の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その二回以上の放電のうち、現在の内燃機関の運転領域[エンジン回転数,気筒1に充填される吸気に占める新気の分圧(または、サージタンク33内吸気圧、アクセル開度、エンジン負荷率、エンジントルク、気筒1に充填される吸気量若しくは燃料噴射量)]に応じて設定する閾値よりもタイミングが遅角するものについては放電を実行せずにキャンセルする内燃機関の制御装置0を構成した。 Further, in the present embodiment, a control device for controlling a spark ignition type internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing the ignition coil 14 and then shutting off the energization to the electrodes of the spark plug 12 to cause a discharge between the electrodes. It is 0, and two or more discharges are executed for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder 1. Of the two or more discharges, the current operating range of the internal combustion engine [engine rotation] Number, partial pressure of fresh air in the intake air charged in cylinder 1 (or intake pressure in surge tank 33, accelerator opening, engine load factor, engine torque, intake amount or fuel injection amount filled in cylinder 1) ], The internal combustion engine control device 0 is configured to cancel without executing the discharge if the timing is retarded from the threshold value set according to the above.

本実施形態の制御装置0は、メインの点火及び追加の点火の各回の準備のための一次側コイル141への通電時間、及び各回の放電持続時間を決定し、それらを踏まえた上で、現在のエンジン回転数を参照して各回の点火即ち放電のタイミングのクランク角度を算定する。そして、算定したクランク角度が、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを生じさせない(そのような危険のない)限界の閾値よりも遅くなる場合には、その点火即ち放電を実行せずにキャンセルする。本実施形態によれば、マルチ点火における放電の実行回数を適正化して、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを抑止しながら、良好な着火燃焼を実現することが可能となる。 The control device 0 of the present embodiment determines the energization time to the primary coil 141 for each preparation of the main ignition and the additional ignition, and the discharge duration of each time, and based on these, is currently present. The crank angle at the timing of each ignition or discharge is calculated with reference to the engine speed of. Then, when the calculated crank angle becomes slower than the threshold value of the limit that does not cause inappropriate afterfire or backfire (without such danger), the ignition or discharge is canceled without being executed. According to this embodiment, it is possible to optimize the number of times of discharge in multi-ignition and to realize good ignition combustion while suppressing inappropriate afterfire or backfire.

本実施形態の制御装置0は、前記閾値よりもタイミングが遅角するためにキャンセルする放電について、その放電の準備として当該放電前に点火コイル14に通電することを行わない。従って、点火コイル14への通電に伴う無駄な電力消費を避けることができ、点火コイル14の昇温による熱害を抑制することにも繋がる。 The control device 0 of the present embodiment does not energize the ignition coil 14 before the discharge in preparation for the discharge to be canceled because the timing is retarded from the threshold value. Therefore, wasteful power consumption due to energization of the ignition coil 14 can be avoided, and heat damage due to the temperature rise of the ignition coil 14 can be suppressed.

さらに、本実施形態では、点火コイル14に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ14の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置0であって、一つの気筒1の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その同一サイクル中の点火を目的とした放電の回数を、点火コイル14の温度に影響を及ぼす周辺温度、及び所定時間あたりの点火コイル14への通電時間の長さに応じて変更する内燃機関の制御装置0を構成した。 Further, in the present embodiment, a control device for controlling a spark ignition type internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing the ignition coil 14 and then shutting off the energization to the electrodes of the spark plug 14 to cause a discharge between the electrodes. It is 0, and two or more discharges are executed for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder 1, and the number of discharges for the purpose of ignition in the same cycle is set to the number of discharges of the ignition coil 14. The control device 0 of the internal combustion engine is configured to be changed according to the ambient temperature that affects the temperature and the length of the energization time to the ignition coil 14 per predetermined time.

本実施形態の制御装置0は、所定時間あたりの点火コイル14への通電時間の長さが閾値を上回るならば、一つの気筒1の一度のサイクル中の点火を目的とした放電の回数を削減することとし、内燃機関の温度、吸気温または外気温が高い場合における前記閾値を、内燃機関の温度、吸気温または外気温がより低い場合における前記閾値よりも低く設定する。 The control device 0 of the present embodiment reduces the number of discharges for ignition in one cycle of one cylinder 1 if the length of the energization time to the ignition coil 14 per predetermined time exceeds the threshold value. The threshold value when the temperature, intake air temperature or outside air temperature of the internal combustion engine is high is set lower than the threshold value when the temperature, intake air temperature or outside air temperature of the internal combustion engine is lower.

本実施形態によれば、点火コイル14の周辺の温度が比較的低く、または点火コイル14への通電時間が比較的短く、点火コイル14の温度上昇に余裕がある状況では、火花点火の回数を必要十分に多くして、燃料または混合気の着火燃焼性及び燃焼効率を高めることができる。翻って、点火コイル14の周辺の温度が高く、または点火コイル14への通電時間が長く、点火コイル14の過剰な昇温による損傷が懸念される状況では、火花点火の回数を制限して点火コイル14を保護、その損傷を未然に防ぐことができる。 According to the present embodiment, in a situation where the temperature around the ignition coil 14 is relatively low, or the energization time to the ignition coil 14 is relatively short, and there is a margin for the temperature rise of the ignition coil 14, the number of spark ignitions is increased. The amount can be increased as necessary and sufficient to improve the ignitability and combustion efficiency of the fuel or the air-fuel mixture. On the other hand, when the temperature around the ignition coil 14 is high or the energization time of the ignition coil 14 is long and there is a concern that the ignition coil 14 may be damaged due to excessive temperature rise, the number of spark ignitions is limited to ignite. The coil 14 can be protected and its damage can be prevented.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関の吸気通路を気筒に向かって流れる吸気(または、新気)の流量を検出可能なエアフローメータが実装されているならば、このエアフローメータを介して計測される吸気量(新気量)に応じて、あるサイクル中の一回目の点火のための放電の開始から中断までの持続時間や、二回目以降の点火前の点火コイル14のへの通電時間の長さ、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを起こさないような最も遅い点火タイミングの閾値を調整することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, if an air flow meter capable of detecting the flow rate of the intake air (or fresh air) flowing through the intake passage of the internal combustion engine toward the cylinder is installed, the intake air amount (fresh air) measured through this air flow meter is installed. Depending on the amount), the duration from the start to the interruption of the discharge for the first ignition in a cycle, the length of the energization time to the ignition coil 14 before the second and subsequent ignitions, is inappropriate. The latest ignition timing threshold can be adjusted so as not to cause after-fire or back-fire.

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to the control of a spark-ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

0…制御装置(ECU)
1…気筒
12…点火プラグ
13…イグナイタ
131…半導体スイッチ
14…点火コイル
141…一次側コイル
142…二次側コイル
2…外部EGR装置
23…EGRバルブ
3…吸気通路
32…スロットルバルブ
33…サージタンク
5…VVT機構
b…クランク角信号
c…アクセル開度信号
d…吸気温・吸気圧信号
e…電圧/電流信号
f…冷却水温信号
i…点火信号
j…燃料噴射信号
k…スロットルバルブの開度操作信号
l…EGRバルブの開度操作信号
n…バルブタイミングの制御信号
0 ... Control unit (ECU)
1 ... Cylinder 12 ... Ignition plug 13 ... Ignite 131 ... Semiconductor switch 14 ... Ignition coil 141 ... Primary side coil 142 ... Secondary side coil 2 ... External EGR device 23 ... EGR valve 3 ... Intake passage 32 ... Throttle valve 33 ... Surge tank 5 ... VVT mechanism b ... Crank angle signal c ... Accelerator opening signal d ... Intake temperature / intake pressure signal e ... Voltage / current signal f ... Cooling water temperature signal i ... Ignition signal j ... Fuel injection signal k ... Throttle valve opening Operation signal l ... EGR valve opening operation signal n ... Valve timing control signal

Claims (2)

点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置であって、
一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、
その同一サイクル中の点火を目的とした放電の回数を、点火コイルの温度に影響を及ぼす周辺温度、及び所定時間あたりの点火コイルへの通電時間の長さに応じて変更し、
所定時間あたりの点火コイルへの通電時間の長さが閾値を上回るならば、一つの気筒の一度のサイクル中の点火を目的とした放電の回数を削減することとし、
内燃機関の温度、吸気温または外気温が高い場合における前記閾値を、内燃機関の温度、吸気温または外気温がより低い場合における前記閾値よりも低く設定する内燃機関の制御装置。
A control device that controls a spark-ignition internal combustion engine that applies an induced voltage generated by energizing an ignition coil and then shutting off the energization to the electrodes of a spark plug to cause a discharge between the electrodes.
It executes two or more discharges for the purpose of ignition during one cycle of one cylinder.
The number of discharges for the purpose of ignition in the same cycle is changed according to the ambient temperature that affects the temperature of the ignition coil and the length of the energization time to the ignition coil per predetermined time .
If the length of the energization time to the ignition coil per predetermined time exceeds the threshold value, the number of discharges for the purpose of ignition in one cycle of one cylinder is reduced.
A control device for an internal combustion engine that sets the threshold value when the temperature, intake air temperature, or outside air temperature of the internal combustion engine is high to be lower than the threshold value when the temperature, intake air temperature, or outside air temperature of the internal combustion engine is lower.
内燃機関の吸気通路を気筒に向かって流れる吸気または新気の流量の計測値に応じて、あるサイクル中の二回目以降の点火前の点火コイルへの通電時間の長さを調整する請求項1記載の内燃機関の制御装置。 Claim 1 that adjusts the length of energization time to the ignition coil before ignition from the second time onward in a certain cycle according to the measured value of the flow rate of intake air or fresh air flowing toward the cylinder in the intake passage of the internal combustion engine. The control device for an internal combustion engine according to the description.
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