JP7260664B2 - 内燃機関用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用制御装置に関する。

近年、車両の燃費向上のため、理論空燃比よりも薄い混合気を燃焼して内燃機関を運転する技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れて再度吸気させる技術などを導入した内燃機関の制御装置が開発されている。

この種の内燃機関の制御装置では、燃焼室における燃料や空気の量が理論値から乖離するため、点火プラグによる燃料への着火不良が生じやすくなる。そこで、燃焼室内のガス流速を高くすることで、点火プラグの電極間の流速を高くして放電路が長く形成されるようにすることで、放電路とガスの接触長さを長くして、着火不良を抑制する方法がある。しかし、点火プラグの電極間の流速を高くすると、放電路の吹き消えとこれに伴う再放電の発生頻度が高くなる。再放電の際、容量放電による絶縁破壊が生じる。容量放電の電流密度は高いため、高電流による電極溶融が生じて、電極の消耗が促進されてしまう。

容量放電の発生頻度を低減して点火プラグの電極摩耗を抑制するためには、放電路が形成された後に十分な電流量で電流供給を続けることで、放電路をできるだけ長時間維持する必要がある。しかしながら、一般的に点火コイルは、放電開始から時間経過と共に内部エネルギーが低下し続けるため、次第に放電路の維持に必要な電流を供給できなくなる。その結果、ガスの燃焼途中で放電路の維持ができなくなり、再放電を繰り返してしまうという問題が生じる。

上記のような再放電の繰り返しの抑制に関して、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、二次電流Ｉ２が所定の閾値を超えた時に出力される二次電流検出回路の出力信号Ｖｉ２に基づいて動作し、点火コイルに蓄えられたエネルギーの放出回路を形成するエネルギー消費回路１０を備えた内燃機関用点火装置が開示されている。

また、点火プラグの電極間の流速を高くすると、放電路が風に流されて電極上の位置が次第に変化し、電極の先端部分から外れてしまうことがある。この場合、電極の意図しない部分に過大な電流が流れて発熱が生じ、この発熱が原因で電極の消耗が促進されてしまう。

上記のような放電路の位置ずれの抑制に関して、特許文献２に記載の技術が知られている。特許文献２には、点火プラグ１３に火花放電を発生させた後、内燃機関の運転状態に基づき設定した火花放電継続時間Ｔｔが経過した時点で、火花放電遮断回路５１の動作を制御して一次巻線Ｌ１に再度電流を流し、点火用高電圧の発生を抑えて火花放電を遮断する内燃機関用点火装置が開示されている。

特開２０１５－８６７０３号公報 特開２００１－１９３６２１号公報

特許文献１に開示されている技術では、エネルギー消費回路を追加で設ける必要があるため、コストや発熱の問題がある。また、特許文献２に開示されている技術では、火花放電継続時間Ｔｔが内燃機関の運転状態に基づいて設定されているため、燃焼状態の変動に応じた柔軟な制御が困難である。

したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、点火プラグによるガスへの着火不良を抑えつつ、内燃機関における点火プラグの電極摩耗を抑制することを目的とする。

本発明による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、前記点火コイルは、１次側に配置された１次コイルと、２次側に配置された２次コイルと、を有し、前記点火制御部は、前記１次コイルの通電終了後、前記点火プラグの放電中に前記点火プラグの電極間に形成された放電路が前記電極を支持する接地電極に到達するタイミングよりも前に、前記１次コイルを再通電するように、前記点火コイルの通電を制御する。

本発明によれば、点火プラグによるガスへの着火不良を抑えつつ、内燃機関における点火プラグの電極摩耗を抑制することができる。

実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機関の制御装置の要部構成を説明する図である。 点火プラグを説明する部分拡大図である。 実施の形態にかかる制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 内燃機関の運転状態と点火プラグ周囲のガス流速との関係を説明する図である。 点火プラグの電極間における放電路と流速の関係を説明する図である。 第１の実施形態にかかる点火コイルを含む電気回路を説明する図である。 従来の放電制御における点火コイルへ入力される制御信号と出力の関係を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。 点火プラグの電極間にガスの流れがないと仮定した場合の放電開始後の２次電流の時間変化の様子を示す図である。 点火信号の出力を停止してから点火プラグの放電が継続している間の経過時間（火花時間）と放電抵抗の関係をグラフで表した図である。 第１の実施形態にかかる放電制御の概要を説明する図である。 第１の実施形態にかかる点火コイルの制御方法を説明するフローチャートの一例である。 第２の実施形態にかかる点火コイルを含む電気回路を説明する図である。 従来の放電制御において点火制御部から出力される点火信号と１次電流、２次電圧および放電路との関係を示す図である。 第２の実施形態にかかる放電制御において点火制御部から出力される点火信号と１次電流、２次電圧および放電路との関係を示す図である。 第２の実施形態にかかる点火コイルの第１の制御方法を説明するフローチャートの一例である。 第２の実施形態にかかる点火コイルの第２の制御方法を説明するフローチャートの一例である。

以下、本発明の実施形態にかかる内燃機関用制御装置を説明する。

以下、本発明の一実施形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置１を説明する。この実施の形態では、制御装置１により、４気筒の内燃機関１００の各気筒１５０に各々設けられた点火プラグ２００の放電（点火）を制御する場合を例示して説明する。
以下、実施の形態において、内燃機関１００の一部の構成又は全ての構成及び制御装置１の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関１００の制御装置１と言う。

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

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

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

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

各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

外側電極２２０は、接地電極２４０により中心電極２１０と所定の間隔を空けて支持されるとともに、接地電極２４０を介して接地されている。中心電極２１０に所定の電圧が印加されると、中心電極２１０と外側電極２２０との間で放電（点火）が生じる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。

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

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

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

［制御装置の機能ブロック］ 次に、本発明の実施形態にかかる制御装置１の機能構成を説明する。

図３は、本発明の一実施形態にかかる制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置１の各機能は、例えばＭＰＵ５０がＲＯＭ６０に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０で実現される。

図３に示すように、第１の実施形態にかかる制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３とを有する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図４は、内燃機関１００の運転状態と点火プラグ２００周囲のガス流速との関係を説明する図である。図４に示すように、一般にはエンジン回転数や負荷が高いほど、気筒１５０内のガス流速が高くなり、点火プラグ２００周囲のガスも高流速になる。したがって、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０の間において、ガスが高速に流れることとなる。また、排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われる内燃機関１００では、エンジン回転数と負荷の関係に応じて、例えば図４に示すようにＥＧＲ率が設定される。なお、ＥＧＲ率をより高く設定する高ＥＧＲ領域を拡大するほど、低燃費化や低排気化を実現できるが、点火プラグ２００において着火不良が生じやすくなる。

図５は、点火プラグ２００の電極間における放電路と流速の関係を説明する図である。点火コイル３００において２次側コイルに高電圧が発生し、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０の間に絶縁破壊が生じると、これらの電極間に流れる電流が一定値以下になるまでの間、点火プラグ２００の電極間に放電路が形成される。この放電路に可燃ガスが接触すると、火炎核が成長して燃焼に至る。放電路は、電極間のガス流れの影響を受けて移動するため、ガス流速が高いほど短時間で長い放電路を形成し、ガス流速が低いほど放電路が短くなる。図５（ａ）はガス流速が高いときの放電路２１１の例を示しており、図５（ｂ）はガス流速が低いときの放電路２１２の例を示している。

内燃機関１００が高ＥＧＲ率で運転される場合、可燃ガスが放電路と接触しても火炎核が成長する確率が下がるため、可燃ガスが放電路と接触する機会を増やす必要がある。前述のように、放電路はガスの絶縁を破壊して生成されるため、放電路の維持に必要な電流を一定とすれば、放電路の長さに応じた電力の出力が必要となる。このため、ガス流速が高い場合は、短時間で大きな電力を点火コイル３００から点火プラグ２００へ出力するように点火コイル３００の通電制御を行い、これにより図５（ａ）のような長い放電路２１１を形成することで、より広範な空間のガスと接触機会を得ることが好ましい。一方、ガス流速が低い場合は、小さな電力を長時間の間に点火コイル３００から点火プラグ２００へ出力し続けるように点火コイル３００の通電制御を行い、これにより図５（ｂ）のような短い放電路２１２の形成を維持することで、点火プラグ２００の電極付近を通過するガスとの接触機会をより長時間にわたって得ることが好ましい。

［第１の実施形態：点火コイルの電気回路］ 次に、本発明の第１の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する図である。電気回路４００において、点火コイル３００は、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。

１次側コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、１次側コイル３１０には、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加される。

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

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

点火制御部８３からの点火信号ＳＡの出力が停止して、１次側コイル３１０に流れる電流が遮断されると、１次側コイル３１０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。

点火信号ＳＡにより２次側コイル３２０に発生する高電圧が、点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加されることで、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に電位差が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した電位差が、ガス（気筒１５０内の混合気）の絶縁破壊電圧Ｖｍ以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じ、燃料（混合気）への点火（着火）が行われる。

２次側コイル３２０と点火プラグ２００の間には、２次側コイル３２０に流れる２次電流を検知するための電流検知部３７０が設けられている。電流検知部３７０は、検知した２次電流値を点火制御部８３へ送信する。

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

［従来の点火コイルの放電制御］ 次に、従来の点火コイルの放電制御について説明する。図７は、従来の放電制御における点火コイルへ入力される制御信号と出力の関係を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。図７のタイミングチャートは、点火コイル３００を用いてガスが高流速の場合に点火プラグ２００を放電させたときの一例である。図７では、点火制御部８３から出力される点火信号ＳＡと、この点火信号ＳＡに応じて１次側コイル３１０に流れる１次電流Ｉ１、点火コイル３００に蓄積される電気エネルギーＥ、２次側コイル３２０に流れる２次電流Ｉ２、および２次側コイル３２０に発生する２次電圧Ｖ２との関係を示している。なお、２次電流Ｉ２と２次電圧Ｖ２の測定ポイントは、点火プラグ２００と点火コイル３００の間としている。また、１次電流Ｉ１の測定ポイントは、直流電源３３０と点火コイル３００の間としている。

点火信号ＳＡがＨＩＧＨになると、イグナイタ３４０が１次側コイル３１０を通電し、１次電流Ｉ１が上昇する。１次側コイル３１０の通電中は、点火コイル３００内の電気エネルギーＥが時間と共に上昇する。

その後、点火信号ＳＡがＬＯＷになると、イグナイタ３４０は１次側コイル３１０の通電を遮断する。これにより、２次側コイル３２０へ起電力が生じて、点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーＥの供給が開始される。点火プラグ２００の電極間の絶縁が破壊されると、点火プラグ２００の放電が開始される。このような絶縁破壊を伴う点火プラグ２００の放電は、容量放電と呼ばれる。点火プラグ２００の放電開始後は、点火コイル３００内の電気エネルギーＥが時間と共に減少し、点火プラグ２００の放電が維持される。このような絶縁破壊を伴わない点火プラグ２００の放電は、誘導放電と呼ばれる。

２次電流Ｉ２は、容量放電時に大きく上昇する。この容量放電による２次電流Ｉ２は短時間で終了する。点火プラグ２００の放電が開始されて電極間に放電路が形成されると、２次電流Ｉ２は急激に低下し、その後の誘導放電時には時間と共に減少する。放電路はガスの流れと共に伸長するため、時間経過と共に２次電圧Ｖ２が上昇する。このとき、点火プラグ２００の電極間に存在するガスの流速に応じて、放電路の維持に必要な２次電流Ｉ２の大きさが変化する。

２次電流Ｉ２が、放電路の維持に必要な最低値から、放電できなくなる最大値までの間になると、点火プラグ２００は放電路の吹き消えと再放電を繰り返す。このように放電路の吹き消えと再放電が繰り返される２次電流Ｉ２の範囲を、以下では「断続運転領域」と言う。すなわち、２次電流Ｉ２が断続運転領域に入ると、放電路を維持できなくなり、放電路がガス流れによって吹き消えることで、点火プラグ２００の放電が中断する。このとき、放電路が無くなっても点火コイル３００内の電気エネルギーＥは残っているため、点火プラグ２００において容量放電を伴う再放電（リストライク）が発生する。図７の例では、初放電が１回と再放電３回となっており、容量放電回数は４回である。

点火コイル３００内の電気エネルギーＥが減少すると、それに伴って２次電流Ｉ２も低下する。２次電流Ｉ２が放電できなくなる最大値以下になると、点火プラグ２００の放電が停止する。このように点火プラグ２００の放電が不可能となって停止する２次電流Ｉ２の範囲を、以下では「放電不可領域」と言う。

本発明では、以下で説明するような放電制御を行うことにより、容量放電回数を抑制した点火プラグ２００の放電を実現する。

［第１の実施形態：点火コイルの放電制御］ 次に、本発明の第１の実施形態にかかる点火コイルの放電制御について説明する。

図８は、点火プラグ２００の電極間にガスの流れがないと仮定した場合の放電開始後の２次電流Ｉ２の時間変化の様子を示す図である。図８に示すように、点火プラグ２００の放電時間の継続とともに、点火コイル３００内に残存する電気エネルギーが次第に低下していき、これに伴って２次電流Ｉ２が低下する。そして、２次電流Ｉ２が前述の放電できなくなる最大値（放電維持電流）以下になると、点火プラグ２００の放電が維持できなくなり、放電が停止して２次電流Ｉ２が急落する。

図９は、点火信号ＳＡの出力を停止してから点火プラグ２００の放電が継続している間の経過時間（火花時間）と放電抵抗の関係をグラフで表した図である。図９に示すように、点火プラグ２００の放電（火花放電）が開始される前は放電抵抗が非常に大きく、放電中には放電抵抗が低下する。このように、点火プラグ２００の電極間における放電抵抗は、放電前と放電中で大きな差があり、それぞれの状態において必要なエネルギーが異なることが分かる。つまり、点火プラグ２００の放電を継続するために必要なエネルギーに比べて、点火プラグ２００の放電を開始するために必要なエネルギーの方が、より大きなエネルギーが必要となる。

点火コイル３００から出力可能な電気エネルギーの大きさは、放電電流と相関がある。そのため、点火プラグ２００の放電前と放電中とでは、放電を開始または継続するのに必要な電流が異なることになる。

図１０は、本発明の第１の実施形態にかかる放電制御の概要を説明する図である。本発明の第１の実施形態では、図１０に示すように、点火プラグ２００の放電を開始するために必要な２次電流Ｉ２の最小値を閾値Ｉ２ｔと設定し、１次側コイル３１０の通電終了後、点火プラグ２００の放電中に２次電流Ｉ２が閾値Ｉ２ｔよりも低下すると、１次側コイル３１０を再通電する。これにより２次電流Ｉ２が遮断され、点火プラグ２００の電極間に形成された放電路がカットされて放電が停止する。その後、再び１次側コイル３１０の通電を停止しても、この時点では閾値Ｉ２ｔまで到達するための電気エネルギーが点火コイル３００内に蓄積されていないため、点火プラグ２００は再放電されない。したがって、容量放電回数を抑制した点火プラグ２００の放電を実現することが可能となる。

［第１の実施形態：点火コイルの放電制御フロー］ 次に、上記の放電制御を実施する際の点火制御部８３による点火コイル３００の制御方法を説明する。図１１は、本発明の第１の実施形態にかかる点火制御部８３による点火コイル３００の制御方法を説明するフローチャートの一例である。本実施形態において、点火制御部８３は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１００の電源が投入されると、図１１のフローチャートに従って点火コイル３００の制御を開始する。なお、図１１のフローチャートに示す処理は、内燃機関１００の１サイクル分の処理を表しており、点火制御部８３は各サイクルごとに図１１のフローチャートに示す処理を実施する。

ステップＳ１０１において、点火制御部８３は、図１１のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ１０２において、点火制御部８３は、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を開始し、その後、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を停止する。これにより、点火コイル３００から点火プラグ２００に電気エネルギーＥの供給が開始され、点火プラグ２００の放電が開始されて（ステップＳ１０３）、点火コイル３００に２次電流Ｉ２が流れる。

ステップＳ１０４において、電流検知部３７０は、点火プラグ２００の放電中における２次電流Ｉ２の値を検出し、２次電流値Ｉ２ｎとして点火制御部８３へ伝送する。

ステップＳ１０５において、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転条件を検出する。

ステップＳ１０６において、点火制御部８３は、ステップＳ１０５で検出した内燃機関１００の運転条件に基づいて、２次電流Ｉ２の閾値Ｉ２ｔを設定する。具体的には、予め運転条件ごとに定めた閾値Ｉ２ｔのマップへ、ステップＳ２０１で検出したエンジン回転数と推定負荷を代入することで、運転条件に応じた閾値Ｉ２ｔを設定する。

ステップＳ１０７において、点火制御部８３は、ステップＳ１０４で電流検知部３７０が検出した２次電流値Ｉ２ｎと、ステップＳ１０６で設定した閾値Ｉ２ｔとを比較する。その結果、Ｉ２ｔ＞Ｉ２ｎの場合、すなわち２次電流値Ｉ２ｎが閾値Ｉ２ｔよりも低下したら、ステップＳ１０８へ進む。一方、Ｉ２ｔ＞Ｉ２ｎではない場合、すなわち２次電流値Ｉ２ｎが閾値Ｉ２ｔ以上である場合は、ステップＳ１０４へ戻って２次電流値Ｉ２ｎの検出を継続する。

ステップＳ１０８において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＦＦ（ＬＯＷ）からＯＮ（ＨＩＧＨ）に切り替え、１次側コイル３１０を再通電する。

ステップＳ１０９において、点火制御部８３は、１次側コイル３１０を再通電したときの通電目標時間Ｔ３を設定する。この通電目標時間Ｔ３は、２次電流Ｉ２を確実に遮断できる程度の短時間でよく、主にイグナイタ３４０を構成するＩＧＢＴ素子の応答性能で決められる。

ステップＳ１１０において、点火制御部８３は、ステップＳ１０８で１次側コイル３１０の再通電を開始してから現在までの時間（再通電時間）が、ステップＳ１０９で設定した通電目標時間Ｔ３以上であるか否かを判定する。その結果、再通電時間が通電目標時間Ｔ３以上であればステップＳ１１１へ進み、そうでない場合はステップＳ１１０をやり直す。

ステップＳ１１１において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＮ（ＨＩＧＨ）からＯＦＦ（ＬＯＷ）に切り替え、１次側コイル３１０の通電を遮断する。なお、ステップＳ１０９で通電目標時間Ｔ３を短く設定することにより、この時点では閾値Ｉ２ｔまで到達するための電気エネルギーが点火コイル３００内に蓄積されないため、ステップＳ１１１で１次側コイル３１０の通電を遮断しても、点火プラグ２００は再放電されない。

ステップＳ１１２において、点火制御部８３は、図１１のフローチャートに示す処理を終了する。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００に対し電気エネルギーを与える点火コイル３００の通電を制御する点火制御部８３を備える。点火コイル３００は、１次側に配置された１次側コイル３１０と、２次側に配置された２次側コイル３２０とを有する。点火制御部８３は、１次側コイル３１０の通電終了後、点火プラグ２００の放電中に２次側コイル３２０に流れる２次電流Ｉ２が、点火プラグ２００の容量放電に必要な所定の閾値Ｉ２ｔよりも低下した場合に、１次側コイル３１０を再通電するように、点火コイル３００の通電を制御する。このようにしたので、点火プラグ２００によるガスへの着火不良を抑えつつ、内燃機関１００における点火プラグ２００の電極摩耗を抑制することができる。

（２）点火制御部８３は、１次側コイル３１０を再通電してからの経過時間が所定の通電目標時間Ｔ３に到達すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、１次側コイル３１０の通電を遮断する（ステップＳ１１１）。このようにしたので、２次電流Ｉ２を確実に遮断して点火プラグ２００の電極間に形成された放電路をカットするとともに、１次側コイル３１０の通電を遮断した後に点火プラグ２００が再放電されてしまうのを防止することができる。

（３）電気回路４００は、２次電流Ｉ２を検知する電流検知部３７０を備える。点火制御部８３は、電流検知部３７０が点火プラグ２００の放電中に検知した２次電流Ｉ２の値を表す２次電流値Ｉ２ｎが閾値Ｉ２ｔよりも低下した場合に（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、１次側コイル３１０を再通電する（ステップＳ１０８）。このようにしたので、点火プラグ２００の放電中に２次側コイル３２０に流れる２次電流Ｉ２が、点火プラグ２００の容量放電に必要な所定の閾値Ｉ２ｔよりも低下した場合に、１次側コイル３１０を確実に再通電することができる。

（４）点火制御部８３は、内燃機関１００の運転条件に基づいて、閾値Ｉ２ｔを設定する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。このようにしたので、内燃機関１００の運転条件に応じて適切な閾値Ｉ２ｔを設定することができる。

［第２の実施形態：点火コイルの電気回路］ 次に、本発明の第２の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００Ａを説明する。

図１２は、本発明の第２の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００Ａを説明する図である。本実施形態では、点火コイル３００は、第１の実施形態で説明した図８と同様の構成を有している。すなわち、本実施形態の点火コイル３００も、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。

本実施形態において、電気回路４００Ａは、第１の実施形態で説明した電気回路４００と比べて、電流検知部３７０の代わりに電圧検知部３８０が２次側コイル３２０と点火プラグ２００の間に設けられている点が異なっている。電圧検知部３８０は、検知した２次電圧値を点火制御部８３へ送信する。

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

［第２の実施形態：点火コイルの放電制御］ 次に、本発明の第２の実施形態にかかる点火コイルの放電制御について説明する。

図１３は、従来の放電制御において点火制御部８３から出力される点火信号ＳＡと１次電流Ｉ１、２次電圧Ｖ２および点火プラグ２００の電極間に形成される放電路との関係を示す図である。図１３に示すように、点火信号ＳＡがＯＦＦ（ＬＯＷ）からＯＮ（ＨＩＧＨ）に切り替えられると、イグナイタ３４０が１次側コイル３１０を通電し、１次電流Ｉ１が上昇する。その後、点火信号ＳＡがＯＮ（ＨＩＧＨ）からＯＦＦ（ＬＯＷ）に切り替えられると、イグナイタ３４０は１次側コイル３１０の通電を遮断する。これにより、２次側コイル３２０に起電力が生じて２次電圧Ｖ２が上昇し、点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーＥの供給が開始される。点火プラグ２００の電極間の絶縁が破壊されると、点火プラグ２００の放電（容量放電）が開始され、電極間に放電路が形成される。

点火プラグ２００の放電開始後は、点火コイル３００内の電気エネルギーＥが時間と共に減少し、点火プラグ２００の放電（誘導放電）が維持される。燃焼室内のガスが高流速の場合、電極間に形成された放電路は、ガスに流されて時間の経過とともに伸長する。その結果、電極上の放電位置が次第に移動し、やがては電極の先端部分から別の箇所、例えば外側電極２２０を支持する接地電極２４０において放電路が形成されてしまう現象（ショートカット）が発生することがある。この場合、意図しない部分に過大な電流が流れることで発熱が生じ、電極の消耗が促進されてしまう。

２次電圧Ｖ２は、主に点火プラグ２００の電極間の抵抗値の影響を受ける。そのため、２次電圧Ｖ２は放電路の長さと相関がある。また、２次電圧Ｖ２と放電路の長さをそれぞれ微分して比較すると、２次電圧Ｖ２の変化と点火プラグ２００の電極間におけるガス流速との間にも相関があることが分かる。つまり、２次電圧Ｖ２の変化から、点火プラグ２００の電極間におけるガス流速の検知が可能である。

なお、図１３では、前述のような放電路のショートカットが生じる２次電圧Ｖ２の範囲を「摩耗領域」として示している。点火プラグ２００において、放電開始からショートカットへ至るまでの時間は、中心電極２１０の先端部分から接地電極２４０までの距離と、燃焼室内のガス流速とによって定まる。中心電極２１０の先端部分から接地電極２４０までの距離は固定であり変化しないが、燃焼室内のガス流速は多数の要因、例えば点火プラグ２００の取り付け位置の回転方向、燃料ガスの気筒分配、エンジン回転数、スロットル開度、ＥＧＲ弁開度、吸排気動弁の開閉時期等によって変化する。また、これらの要因に加えて、サイクルごとのばらつきも発生する。つまり、放電開始からショートカットへ至るまでの時間の推定には、同じサイクル内で検知したガス流速を用いる必要がある。

図１４は、本発明の第２の実施形態にかかる放電制御において点火制御部８３から出力される点火信号ＳＡと１次電流Ｉ１、２次電圧Ｖ２および点火プラグ２００の電極間に形成される放電路との関係を示す図である。第２の実施形態では、図１２で説明したように、点火プラグ２００の放電開始後に電圧検知部３８０が検知した２次電圧Ｖ２を、点火制御部３８へ送信する。

点火制御部３８においては、電圧検知部３８０から送信された２次電圧Ｖ２の変化から、ガス流速を算出する。なお、２次電圧Ｖ２の変化からガス流速を算出する方法としては、例えば、事前の適合試験での測定結果より得た実験値から変換係数を算出し、この変換係数を用いて算出してもよいし、あるいは、一般的に知られている変換公式を用いて算出してもよい。そして、算出したガス流速と、予め定めた中心電極２１０の先端部分から接地電極２４０までの距離とに基づき、放電開始からショートカット発生までの時間（ショートカット時間）を算出する。その際、一般的にはガス流速に応じて放電路が直線ではなく円弧を描いて伸長するため、中心電極２１０の先端部分から接地電極２４０までの距離を補正した上で、ショートカット時間を算出する必要がある。この補正に必要な係数については、予め実験的に求めてもよいし、放電路が理想的な円弧であると仮定して算出することも可能である。

上記のようにしてショートカット時間を算出できたら、点火制御部３８は、放電開始からの経過時間が算出したショートカット時間を超える前に、点火信号ＳＡをＯＦＦ（ＬＯＷ）からＯＮ（ＨＩＧＨ）に切り替える。これにより、２次側コイル３２０からの出力が停止して、２次電流Ｉ２が遮断され、放電路がカットされる。その後、予め定めた時間が経過した後に点火信号ＳＡをＯＮ（ＨＩＧＨ）からＯＦＦ（ＬＯＷ）に切り替えることで、点火プラグ２００の再放電が開始されるため、ショートカットを防止できることになる。再放電後についても、ショートカットの可能性があるため、同様の制御を継続することが望ましい。

なお、上記の放電制御方法では、２次電圧Ｖ２の検出および記録、ガス流速の算出、ショートカット時間の算出という一連の手順に必要な演算処理の実行に、ある程度の時間を要する。そのため、点火プラグ２００の放電開始直後のなるべく早い時期に２次電圧Ｖ２の検出を行うことで、その後の演算処理時間を確保することが好ましい。

また、ガス流速が十分に遅いことが分かっている場合や、点火制御部３８の演算処理能力が十分に高い場合には、２次電圧Ｖ２から放電路の長さを逐次推定し、その推定結果を予め定めたショートカットが発生する放電路の長さと比較することで、点火信号ＳＡの切り替えタイミングを決定する方法もある。この場合、点火制御部３８は、推定した放電路の長さが、ショートカットが発生する放電路の長さから予め定めたマージン分を引いた値を超過したことを認識した時点で、点火信号ＳＡをＯＦＦ（ＬＯＷ）からＯＮ（ＨＩＧＨ）に切り替える。このようにすれば、演算時間以上のマージンが必要となるが、サイクルごとに異なる放電中の流速変化にも対応できるという利点がある。

［第２の実施形態：点火コイルの放電制御フロー］ 次に、上記の放電制御を実施する際の点火制御部８３による点火コイル３００の制御方法を説明する。以下では、ガス流速からショートカット時間を算出して１次側コイル３１０の再通電タイミングを決定する場合の制御方法を「第１の制御方法」とし、放電路の長さを算出して１次側コイル３１０の再通電タイミングを決定する場合の制御方法を「第２の制御方法」として、それぞれの具体的な放電制御フローを説明する。

図１５は、本発明の第２の実施形態にかかる点火制御部８３による点火コイル３００の第１の制御方法を説明するフローチャートの一例である。本実施形態において、点火制御部８３は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１００の電源が投入されると、図１５のフローチャートに従って点火コイル３００の制御を開始する。なお、図１５のフローチャートに示す処理は、内燃機関１００の１サイクル分の処理を表しており、点火制御部８３は各サイクルごとに図１５のフローチャートに示す処理を実施する。

ステップＳ２０１において、点火制御部８３は、図１５のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ２０２において、点火制御部８３は、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を開始し、その後、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を停止する。これにより、点火コイル３００から点火プラグ２００に電気エネルギーＥの供給が開始され、点火プラグ２００の放電が開始されて（ステップＳ２０３）、点火コイル３００に２次電流Ｉ２が流れる。

ステップＳ２０４において、電流検知部３７０は、ステップＳ２０３で点火信号ＳＡの出力を停止した時刻を放電開始時期Ｔ２として記録する。

ステップＳ２０５において、電圧検知部３８０は、点火プラグ２００の放電中における２次電圧Ｖ２の値を検出し、点火制御部８３へ伝送する。

ステップＳ２０６において、点火制御部８３は、ステップＳ２０５で電圧検知部３８０が検知した２次電圧Ｖ２に基づいて、点火プラグ２００の電極間におけるガス流速を算出する。ここでは、ステップＳ２０４で記録した放電開始時期Ｔ２からの２次電圧Ｖ２の変化に基づき、電極間のガス流速を推定する。２次電圧Ｖ２の変化からガス流速を算出する方法としては、事前の適合試験での測定結果より得た実験値から変換係数を算出してもよいし、あるいは、一般的に知られている変換公式を用いてもよい。

ステップＳ２０７において、点火制御部８３は、予め定められた中心電極２１０の先端部分から接地電極２４０までの距離Ｌ１を取得する。

ステップＳ２０８において、点火制御部８３は、ステップＳ２０６で算出したガス流速と、ステップＳ２０７で取得した距離Ｌ１とに基づいて、放電開始からショートカットが発生するまでのショートカット時間Ｔ１を算出する。ここで、一般的には点火プラグ２００の電極間に形成される放電路は直線ではなく、円弧を描く。そのため、距離Ｌ１の補正が必要となる。この補正に必要な係数については、実験的に求めてもよいし、放電路が理想的な円弧であると仮定して算出することも可能である。

ステップＳ２０９において、点火制御部８３は、ステップＳ２０３で点火プラグ２００の放電を開始してから現在までの経過時間と、ステップＳ２０８で算出したショートカット時間Ｔ１とを比較する。その結果、経過時間がショートカット時間Ｔ１未満である場合はそのまま待機し、ショートカット時間Ｔ１以上になったらステップＳ２１０へ進む。

ステップＳ２１０において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＦＦ（ＬＯＷ）からＯＮ（ＨＩＧＨ）に切り替え、１次側コイル３１０を再通電する。

ステップＳ２１１において、点火制御部８３は、１次側コイル３１０を再通電したときの通電目標時間Ｔ３を設定する。この通電目標時間Ｔ３は、２次電流Ｉ２を確実に遮断できる程度の短時間でよく、主にイグナイタ３４０を構成するＩＧＢＴ素子の応答性能で決められる。

ステップＳ２１２において、点火制御部８３は、ステップＳ２１０で１次側コイル３１０の再通電を開始してから現在までの時間（再通電時間）が、ステップＳ２１１で設定した通電目標時間Ｔ３以上であるか否かを判定する。その結果、再通電時間が通電目標時間Ｔ３以上であればステップＳ２１３へ進み、そうでない場合はステップＳ２１２をやり直す。

ステップＳ２１３において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＮ（ＨＩＧＨ）からＯＦＦ（ＬＯＷ）に切り替え、１次側コイル３１０の通電を遮断する。これにより、点火プラグ２００の再放電を開始する。

ステップＳ２１４において、点火制御部８３は、図１５のフローチャートに示す処理を終了する。

図１６は、本発明の第２の実施形態にかかる点火制御部８３による点火コイル３００の第２の制御方法を説明するフローチャートの一例である。本実施形態において、点火制御部８３は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１００の電源が投入されると、図１６のフローチャートに従って点火コイル３００の制御を開始する。なお、図１６のフローチャートに示す処理は、内燃機関１００の１サイクル分の処理を表しており、点火制御部８３は各サイクルごとに図１６のフローチャートに示す処理を実施する。

ステップＳ３０１において、点火制御部８３は、図１６のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ３０２において、点火制御部８３は、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を開始し、その後、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を停止する。これにより、点火コイル３００から点火プラグ２００に電気エネルギーＥの供給が開始され、点火プラグ２００の放電が開始されて（ステップＳ３０３）、点火コイル３００に２次電流Ｉ２が流れる。

ステップＳ３０４において、点火制御部８３は、予め定められたショートカット発生時の放電路の長さＬｓを取得する。

ステップＳ３０５において、点火制御部８３は、ステップＳ３０４で取得したショートカット発生時の放電路長さＬｓから所定のマージン分を引くことで、放電路の長さに対する閾値Ｌｔｈを算出する。

ステップＳ３０６において、電圧検知部３８０は、点火プラグ２００の放電中における２次電圧Ｖ２の値を検出し、点火制御部８３へ伝送する。

ステップＳ３０７において、点火制御部８３は、ステップＳ３０６で電圧検知部３８０が検知した２次電圧Ｖ２に基づいて、点火プラグ２００の電極間における放電路の長さを算出する。

ステップＳ３０８において、点火制御部８３は、ステップＳ３０７で算出した現在の放電路の長さと、ステップＳ３０５で算出した閾値Ｌｔｈとを比較する。その結果、現在の放電路の長さが閾値Ｌｔｈ未満である場合は、ステップＳ３０６へ戻って放電路の長さの推定を継続し、閾値Ｌｔｈ以上になったらステップＳ３０９へ進む。

ステップＳ３０９において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＦＦ（ＬＯＷ）からＯＮ（ＨＩＧＨ）に切り替え、１次側コイル３１０を再通電する。

ステップＳ３１０において、点火制御部８３は、１次側コイル３１０を再通電したときの通電目標時間Ｔ３を設定する。

ステップＳ３１１において、点火制御部８３は、ステップＳ３０９で１次側コイル３１０の再通電を開始してから現在までの時間（再通電時間）が、ステップＳ３１０で設定した通電目標時間Ｔ３以上であるか否かを判定する。その結果、再通電時間が通電目標時間Ｔ３以上であればステップＳ３１２へ進み、そうでない場合はステップＳ３１１をやり直す。

ステップＳ３１２において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＮ（ＨＩＧＨ）からＯＦＦ（ＬＯＷ）に切り替え、１次側コイル３１０の通電を遮断する。これにより、点火プラグ２００の再放電を開始する。

ステップＳ３１３において、点火制御部８３は、図１６のフローチャートに示す処理を終了する。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００に対し電気エネルギーを与える点火コイル３００の通電を制御する点火制御部８３を備える。点火コイル３００は、１次側に配置された１次側コイル３１０と、２次側に配置された２次側コイル３２０とを有する。点火制御部８３は、１次側コイル３１０の通電終了後、点火プラグ２００の放電中に点火プラグ２００の電極間に形成された放電路が外側電極２２０を支持する接地電極２４０に到達するタイミングよりも前に、１次側コイル３１０を再通電するように、点火コイル３００の通電を制御する。このようにしたので、点火プラグ２００によるガスへの着火不良を抑えつつ、内燃機関１００における点火プラグ２００の電極摩耗を抑制することができる。

（２）第１の制御方法では、点火制御部８３は、１次側コイル３１０の通電終了後、点火プラグ２００の放電中に２次側コイル３２０に発生する２次電圧Ｖ２に基づいて電極間のガス流速を推定し（ステップＳ２０６）、推定したガス流速に基づいて、点火コイル３００の通電を制御する（ステップＳ２０８～Ｓ２１０）。このようにしたので、放電路が外側電極２２０を支持する接地電極２４０に到達するタイミングよりも前に、確実に１次側コイル３１０を再通電させるように、点火コイル３００の通電を制御することができる。

（３）第２の制御方法では、点火制御部８３は、１次側コイル３１０の通電終了後、点火プラグ２００の放電中に２次側コイル３２０に発生する２次電圧Ｖ２に基づいて放電路の長さを推定し（ステップＳ３０７）、推定した放電路の長さに基づいて、点火コイル３００の通電を制御する（ステップＳ３０８、Ｓ３０９）。このようにしても、放電路が外側電極２２０を支持する接地電極２４０に到達するタイミングよりも前に、確実に１次側コイル３１０を再通電させるように、点火コイル３００の通電を制御することができる。さらに、サイクルごとに異なる放電中の流速変化にも対応可能である。

（４）点火制御部８３は、１次側コイル３１０を再通電してからの経過時間が所定の通電目標時間Ｔ３に到達すると（ステップＳ２１２，Ｓ３１１：Ｙｅｓ）、１次側コイル３１０の通電を遮断する（ステップＳ２１３，Ｓ３１２）。このようにしたので、２次電流Ｉ２を確実に遮断して点火プラグ２００の電極間に形成された放電路をカットするとともに、１次側コイル３１０の通電を遮断した後に点火プラグ２００を素早く再放電させることができる。

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

以上説明した第１、第２の実施形態は、それぞれ単独で適用してもよいし、両方を同時に適用してもよい。また、内燃機関１００の運転条件等に基づいて、いずれかを選択的に適用可能としてもよい。

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

１：制御装置、１０：アナログ入力部、２０：デジタル入力部、３０：Ａ／Ｄ変換部、４０：ＲＡＭ、５０：ＭＰＵ、６０：ＲＯＭ、７０：Ｉ／Ｏポート、８０：出力回路、８１：全体制御部、８２：燃料噴射制御部、８３：点火制御部、８４：気筒判別部、８５：角度情報生成部、８６：回転数情報生成部、８７：吸気量計測部、８８：負荷情報生成部、８９：水温計測部、１００：内燃機関、１１０：エアクリーナ、１１１：吸気管、１１２：吸気マニホールド、１１３：スロットル弁、１１３ａ：スロットル開度センサ、１１４：流量センサ、１１５：吸気温センサ、１２０：リングギア、１２１：クランク角センサ、１２２：水温センサ、１２３：クランクシャフト、１２５：アクセルペダル、１２６：アクセルポジションセンサ、１３０：燃料タンク、１３１：燃料ポンプ、１３２：プレッシャレギュレータ、１３３：燃料配管、１３４：燃料噴射弁、１４０：燃焼圧センサ、１５０：気筒、１５１：吸気弁、１５２：排気弁、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１７０：ピストン、２００：点火プラグ、２１０：中心電極、２２０：外側電極、２３０：絶縁体、２４０：接地電極、３００：点火コイル、３１０：１次側コイル、３２０：２次側コイル、３３０：直流電源、３４０：イグナイタ、３７０：電流検知部、３８０：電圧検知部、４００，４００Ａ：電気回路

Claims (4)

1. 内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、
   前記点火コイルは、１次側に配置された１次コイルと、２次側に配置された２次コイルと、を有し、
   前記点火制御部は、前記１次コイルの通電終了後、前記点火プラグの放電中に前記点火プラグの電極間に形成された放電路が前記電極を支持する接地電極に到達するタイミングよりも前に、前記１次コイルを再通電するように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記１次コイルの通電終了後、前記点火プラグの放電中に前記２次コイルに発生する２次電圧に基づいて前記電極間のガス流速を推定し、推定した前記ガス流速に基づいて、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記１次コイルの通電終了後、前記点火プラグの放電中に前記２次コイルに発生する２次電圧に基づいて前記放電路の長さを推定し、推定した前記放電路の長さに基づいて、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記１次コイルを再通電してからの経過時間が所定の通電目標時間に到達すると、前記１次コイルの通電を遮断する内燃機関用制御装置。

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