JP7330383B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

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り、放電路を長く形成することが難しくなる。

放電路を長く形成するためには、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、再放電が必要になってしまうという問題が生じる。

特許文献１には、主一次コイルと副一次コイルを有する点火コイルを用いて、主一次コイルにより点火プラグに放電火花を発生させた後に、１次電圧と閾値を比較して、閾値を超過した期間、副一次コイルにより電流を重畳させるようにした内燃機関の制御装置が開示されている。

国際公開第２０１９／１９８１１９号

特許文献１に開示されている技術では、１次電圧の大きさに従って重畳電流の通電時間が変化するため、内燃機関のサイクルごとに点火コイルの発熱量が変動する。こうした発熱量のサイクル変動に対応できるようにするためには、点火コイルに対して過大なマージンを含めた冷却能力を設定する必要があり、これに伴って点火コイルの容積やコストが増大する問題が生じる。

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、点火コイルの容積やコストの増大を抑えつつ、内燃機関の燃費向上と燃料への着火不良の抑制とを両立することを目的とする。

本発明の第１の態様による電子制御装置は、１次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御するものであって、前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、前記重畳通電開始時間は、前記内燃機関の気筒内で前記点火プラグを放電させたときの放電開始から再放電までの時間を示す再放電時間の計測結果に基づいて決定される。
本発明の第２の態様による電子制御装置は、１次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御するものであって、前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、前記主１次コイルの放電を開始してから前記重畳通電開始時間を経過したときの前記２次コイルの電圧が所定の上限電圧よりも大きいか、または所定の下限電圧未満の場合は、前記副１次コイルの通電を行わない。
本発明の第３の態様による電子制御装置は、１次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御するものであって、前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、前記重畳通電期間に応じたタイマー値を設定し、前記副１次コイルの通電を開始してからの経過時間が前記タイマー値に到達すると、前記副１次コイルの通電を終了するタイマー回路を有し、前記タイマー回路は、前記主１次コイルの充電期間または前記点火プラグの放電周期に基づいて前記タイマー値を設定する。
本発明の第４の態様による電子制御装置は、１次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御するものであって、前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、前記２次コイルの電圧の時間変化に基づいて前記重畳通電開始時間を変化させる。
本発明の第５の態様による電子制御装置は、１次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御するものであって、前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、前記内燃機関の運転状態に応じて前記主１次コイルの放電開始タイミングが早くなるほど、前記重畳通電開始時間を増加させる。

本発明によれば、点火コイルの容積やコストの増大を抑えつつ、内燃機関の燃費向上と燃料への着火不良の抑制とを両立することができる。

実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。 点火プラグを説明する部分拡大図である。 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。 従来の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。 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。 再放電電圧と再放電時間の計測結果を記録した散布図の例を示す図である。 再放電時間の計測結果を記録したヒストグラムの例を示す図である。 第１の実施形態にかかる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。 本発明の効果を説明する図である。 第１の実施形態にかかる重畳通電開始時間の設定方法を説明するフローチャートの一例である。 第１の実施形態にかかる副１次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。 第２の実施形態にかかる重畳通電開始時間および重畳通電電圧範囲の設定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副１次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３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。 エンジン回転数と点火信号ＳＡのＯＮ期間との関係を示したマップ情報の一例である。 点火信号ＳＡのＯＮ期間と点火信号ＳＢのＯＮ期間との関係を示したグラフの一例である。 第３の実施形態にかかる副１次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４の実施形態にかかる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。 電極間のガス流速と点火信号ＳＢの立上り時期に対する補正加算値との関係を示したグラフの一例である。 第４の実施形態にかかる副１次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。

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

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

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

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

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

各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。

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

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

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

［制御装置の機能ブロック］
次に、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。

［従来の点火コイルの電気回路］
次に、本発明の実施形態を説明する前に、従来の点火コイルについて説明する。

図６は、本発明の比較例としての従来の点火コイル３００Ｃを含む電気回路４００Ｃを説明する図である。電気回路４００Ｃにおいて、点火コイル３００Ｃ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。

比較例では、点火制御部８３は、以上説明したような電気回路４００Ｃの動作により、点火信号ＳＡを用いて点火コイル３００Ａ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、従来の点火コイル３００Ｃ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３００Ｃ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、図６に示すように、点火プラグ２００と点火コイル３００Ｃ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３００Ｃ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３００Ｃ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３００Ｃ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３００Ｃ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３００Ｃ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３００Ｃ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。

本発明では、図６で説明した点火コイル３００Ｃに替えて、１次側コイルを２つ有する点火コイル３００を採用し、この点火コイル３００に対して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の放電を実現している。

［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８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、所定の巻き数でそれぞれ巻かれた２種類の１次側コイル３１０、３６０と、１次側コイル３１０、３６０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。ここで、点火プラグ２００の点火時には、先に１次側コイル３１０からの電力が２次側コイル３２０に供給され、その電力に重ねて、１次側コイル３６０からの電力が２次側コイル３２０に供給される。そのため以下では、１次側コイル３１０を「主１次コイル」、１次側コイル３６０を「副１次コイル」とそれぞれ称する。また、主１次コイル３１０に流れる電流を「主１次電流」、１次副コイル３６０に流れる電流を「副１次電流」とそれぞれ称する。

主１次コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、主１次コイル３１０には、所定の電圧（実施の形態では、例えば１２Ｖ）が印加される。

主１次コイル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の主１次コイル３１０に点火信号ＳＡが出力され、主１次コイル３１０に主１次電流が流れて電力（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、主１次コイル３１０に流れる主１次電流が遮断されると、主１次コイル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。

副１次コイル３６０の一端は、主１次コイル３１０と共通で直流電源３３０に接続されている。これにより、副１次コイル３６０にも、所定の電圧（実施の形態では、例えば１２Ｖ）が印加される。

副１次コイル３６０の他端は、イグナイタ３５０に接続されており、イグナイタ３５０を介して接地されている。イグナイタ３５０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３５０のベース（Ｂ）端子は、点火制御部８３内に設けられた位相制御部３８０に接続されている。位相制御部３８０は、イグナイタ３５０のオンオフを制御するための信号として、点火信号ＳＢを出力する。位相制御部３８０から出力された点火信号ＳＢは、イグナイタ３５０のベース（Ｂ）端子に入力される。イグナイタ３５０のベース（Ｂ）端子に点火信号ＳＢが入力されると、イグナイタ３５０のコレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間が点火信号ＳＢの電圧変化に応じた通電状態となり、コレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間に点火信号ＳＢの電圧変化に応じた電流が流れる。これにより、点火制御部８３からイグナイタ３５０を介して点火コイル３００の副１次コイル３６０に点火信号ＳＢが出力され、副１次コイル３６０に副１次電流が流れて電力（電気エネルギー）が発生する。

位相制御部３８０からの点火信号ＳＢの出力が変化して、副１次コイル３６０に流れる副１次電流が変化すると、副１次コイル３６０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に発生する高電圧に、点火信号ＳＢにより２次側コイル３２０に発生する高電圧が加わって、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。

位相制御部３８０は、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓを起点として、そこから予め定めた重畳通電開始時間を経過した時期Ａで点火信号ＳＢを立ち上げるとともに、その後に所定の重畳通電期間を経過した時期Ｂで点火信号ＳＢを立ち下げるように、点火信号ＳＢの出力制御を行う。これにより、主１次コイル３１０からの供給電力に重畳して、副１次コイル３６０からの電力が点火プラグ２００へ供給され、中心電極２１０と外側電極２２０との間に形成された放電路が維持される。なお、点火信号ＳＢの具体的な出力制御方法については後述する。

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とＳＢ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。

なお、位相制御部３８０は、点火制御部８３の内部に設けなくてもよい。すなわち、点火制御部８３と位相制御部３８０を別構成としてもよい。いずれの場合であっても、位相制御部３８０は点火制御部８３の制御に応じて動作するため、点火制御部８３が点火コイル３００の通電を制御すると言うことができる。

［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。本実施形態では、点火制御部８３の位相制御部３８０において、予め定めた重畳通電開始時間および重畳通電期間に基づき、点火信号ＳＢの出力時間および出力タイミングを決定する。重畳通電開始時間とは、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓから点火信号ＳＢの立上り時期Ａまでの時間、すなわち、点火信号ＳＡに応じて主１次コイル３１０の放電が開始されてから副１次コイル３６０の通電を開始するまでの時間である。一方、重畳通電期間とは、点火信号ＳＢの立上り時期Ａから立下り時期Ｂまでの時間、すなわち、副１次コイル３６０の通電を開始してから終了するまでの時間である。これらの時間は、点火制御部８３の開発段階において、気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの再放電の発生状況を計測した結果に基づいて設定される。以下では、その具体的な方法の一例を説明する。

まず、図８に示した電気回路４００において、点火プラグ２００と点火コイル３００の間に電圧センサを設置し、この電圧センサを用いて、気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの２次電圧Ｖ２を検出する。なお、電気回路４００に替えて、図６に示した電気回路４００Ｃを用いて、気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの２次電圧Ｖ２を検出してもよい。そして、得られた２次電圧Ｖ２の値に基づき、点火プラグ２００の再放電が発生する直前の時点での２次電圧Ｖ２（以下、「再放電電圧」と称する）を計測するとともに、再放電電圧が計測された時期に基づき、点火プラグ２００の放電開始から再放電までの時間（以下、「再放電時間」と称する）を計測する。

例えば、図７に示した２次電圧Ｖ２の波形において、点火プラグ２００の放電期間中における２次電圧Ｖ２の最大値、すなわち放電開始後に２次電圧Ｖ２が急激に低下する直前の値を、Ｖ２ｍａｘと定義する。このＶ２ｍａｘの値と、点火信号ＳＡの立下りからＶ２ｍａｘが検出されるまでの時間（Ｖ２ｍａｘ時期）とを、２次電圧Ｖ２の検出結果からそれぞれ求めることにより、再放電電圧と再放電時間の計測を行うことができる。なお、Ｖ２ｍａｘを検出する際には、２次電圧Ｖ２の時間微分ｄＶ２／ｄｔを求め、この時間微分ｄＶ２／ｄｔの値を予め定めた閾値と比較してもよい。このようにすれば、２次電圧Ｖ２が急激に低下する点をＶ２ｍａｘとして容易に検出し、再放電時間を計測することができる。

上記のような２次電圧Ｖ２の検出結果に基づく再放電電圧および再放電時間の計測を複数回行い、各計測結果を統計的に処理することで、重畳通電開始時間および重畳通電期間の設定値が決定される。その手法を、図９、図１０を参照して以下に説明する。

図９は、再放電電圧と再放電時間の計測結果を記録した散布図の例を示す図である。この散布図において、横軸は点火信号ＳＡの立下り時期Ｓを起点としたＶ２ｍａｘ時期、すなわち再放電時間を表し、縦軸はＶ２ｍａｘの値、すなわち再放電電圧を表している。

内燃機関１００の運転中、気筒１５０内において点火プラグ２００の電極間のガス流動や電極の温度は、燃焼サイクルごとにばらつきがある。そのため、Ｖ２ｍａｘやＶ２ｍａｘ時期の値は、図９に示すように、燃焼サイクルごとに変動して一定とはならない。しかしながら、Ｖｍａｘ時期の変動範囲に応じた全ての再放電時間の範囲内で、副１次コイル３６０による点火プラグ２００への重畳電流の供給を行おうとすると、副１次コイル３６０の通電時間が過剰となる。その結果、点火コイル３００の消費電力や発熱量が過大となり、点火コイル３００を実装するためには、点火コイル３００の冷却能力を必要以上に大きくしなければならず、容積やコストの増大を引き起こすおそれがある。

そこで本実施形態では、再放電時間の計測を複数回行ったときの各計測結果の分布において、発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間を重畳通電期間に設定し、この重畳通電期間内で点火プラグ２００の再放電の発生回数が最大となるように、重畳通電開始時間を設定する。これにより、点火コイル３００の冷却能力を上げることなく、点火プラグ２００における再放電の発生をできるだけ抑制し、点火コイル３００の消費電力の抑制と、点火プラグ２００の電極間における放電路の延長とを、両立させるようにしている。

具体的には、例えば図９に示した散布図において、点火信号ＳＢの立上り時期Ａと立下り時期Ｂにそれぞれ対応する線分９１，９２を設定し、線分９１と線分９２の間隔を、内燃機関１００の回転数に応じて発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間に合わせて固定する。この状態で、線分９１，９２を散布図上で横方向に移動させ、線分９１と線分９２の間に入る測定点の数が最大となる位置を探索する。こうして探索された線分９１の位置により、重畳通電開始時間を設定することができる。なお、点火コイル３００の発熱上問題がない場合は、線分９１と線分９２の間に全ての測定点が入るように、重畳通電開始時間を設定してもよい。

さらに、図９に示した散布図において、２次電圧Ｖ２の下限電圧Ｃと上限電圧Ｄにそれぞれ対応する線分９３，９４を設定してもよい。例えば、線分９３と線分９４の間隔や、線分９３と線分９４の間に入る測定点の数などに基づいて、所定の条件を満たすように線分９３と線分９４の位置をそれぞれ決定する。このとき、線分９３と線分９４の間に全ての測定点が入るようにしてもよい。こうして設定された線分９３，９４の位置により、２次電圧Ｖ２の下限電圧Ｃと上限電圧Ｄを設定し、これらを用いて点火信号ＳＢの制御を行うことができる。なお、下限電圧Ｃおよび上限電圧Ｄを用いた点火信号ＳＢの制御方法については、後述する第２の実施形態において説明する。

なお、再放電時間の計測結果をヒストグラムに記録し、このヒストグラムを用いて重畳通電開始時間を設定してもよい。図１０は、再放電時間の計測結果を記録したヒストグラムの例を示す図である。このヒストグラムにおいて、横軸は点火信号ＳＡの立下り時期Ｓを起点としたＶ２ｍａｘ時期、すなわち再放電時間を表し、縦軸は各Ｖ２ｍａｘ時期の値が計測された内燃機関１００の燃焼サイクル数、すなわち再放電時間の計測結果ごとの頻度を表している。

図１０に示したヒストグラムでも、図９の散布図と同様の方法により、重畳通電開始時間を設定することができる。すなわち、点火信号ＳＢの立上り時期Ａと立下り時期Ｂにそれぞれ対応する線分９５，９６を設定し、線分９５と線分９６の間隔を、内燃機関１００の回転数に応じて発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間に合わせて固定する。この状態で、線分９５，９６をヒストグラム上で横方向に移動させ、線分９５と線分９６の間に入る燃焼サイクル数の合計値（頻度）が最大となる位置を探索する。こうして探索された線分９５の位置により、重畳通電開始時間を設定することができる。なお、点火コイル３００の発熱上問題がない場合は、ヒストグラムが分布している全領域を重畳通電開始時間に設定してもよい。

上記では、図９の散布図や図１０のヒストグラムを用いて再放電時間の計測結果を記録した場合の重畳通電開始時間の設定方法を説明したが、他の方法で再放電時間の計測結果を記録した場合についても、図９や図１０と同様に重畳通電開始時間の設定を行うことができる。すなわち、任意の方法で記録された再放電時間の計測結果の分布において、所定の重畳通電期間内で再放電の発生回数が最大となるように、重畳通電開始時間を設定することが好ましい。

図１１は、本発明の第１の実施形態にかかる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１１のタイミングチャートは、本実施形態の点火コイル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１１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に応じて主１次コイル３１０に流れる主１次電流Ｉ１と、位相制御部３８０から出力される点火信号ＳＢと、この点火信号ＳＢに応じて副１次コイル３６０に流れる副１次電流Ｉ３と、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。

点火信号ＳＡがＨＩＧＨになると、イグナイタ３４０が主１次コイル３１０を通電し、主１次電流Ｉ１が上昇する。主１次コイル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が立下り時期ＳにおいてＬＯＷになると、イグナイタ３４０は主１次コイル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（容量放電）が開始される。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。

２次電流Ｉ２および２次電圧Ｖ２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および２次電圧Ｖ２の上昇は、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と２次電圧Ｖ２はそれぞれ急激に低下する。その後の誘導放電時には、２次電流Ｉ２は時間と共に減少する。一方、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。

位相制御部３８０は、点火信号ＳＡがＨＩＧＨからＬＯＷに変化する立下り時期Ｓを起点として、そこから所定の重畳通電開始時間を経過した時期Ａにおいて、点火信号ＳＢをＯＮにする。その後、時期Ａから所定の重畳通電期間を経過した時期Ｂにおいて、点火信号ＳＢをＯＦＦにする。この点火信号ＳＢの制御で用いられる重畳通電開始時間および重畳通電期間は、前述のように位相制御部３８０において予め設定されている。すなわち、重畳通電開始時間は、気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの再放電時間の計測結果を統計処理した結果に基づいて設定されている。また、重畳通電期間は、内燃機関１００の回転数に応じて発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間に応じて予め設定されている。

位相制御部３８０がイグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力している間、点火信号ＳＡにより２次側コイル３２０に発生する高電圧に、点火信号ＳＢにより２次側コイル３２０に発生する高電圧が加わる。この高電圧は点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加される。その結果、２次電流Ｉ２が増加して、放電路の維持が継続される。したがって、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）の発生が抑制される。図１１の例では、初放電が１回と再放電１回となっており、容量放電回数は２回である。

なお、点火信号ＳＢが出力されているときの２次電流Ｉ２には、主１次コイル３１０により２次側コイル３２０に流れる電流と、副１次コイル３６０により２次側コイル３２０に流れる電流とが含まれる。

図１２は、本発明の効果を説明する図である。図１２において、信号波形５０１は、本発明による重畳電流用の点火信号として、上記の実施形態で説明した方法により出力される点火信号ＳＢの波形を示している。なお、信号波形５０１における点火信号ＳＢのパルス幅、すなわち点火信号ＳＢがＯＮになる立上り時期ＡからＯＦＦになる立下り時期Ｂまでの重畳通電期間は、内燃機関１００の回転数に応じて定まり、例えば内燃機関１００の回転数が２４００［ｒｐｍ］のときには、０．５［ｍｓｅｃ］である。一方、信号波形５０２は、比較例による重畳電流用の点火信号として、点火プラグ２００で発生し得る全ての再放電時間の範囲に対して出力される点火信号ＳＢの波形を示している。また、電流波形５０３，５０４は、これらの信号波形５０１，５０２で示した点火信号ＳＢに応じて流れる２次電流Ｉ２の波形例をそれぞれ示している。

プロット図５０５は、点火信号ＳＢに応じた重畳電流の供給による点火コイル３００のエネルギー消費量と点火プラグ２００の燃焼安定性との関係を示している。このプロット図５０５において、点５０６，５０７は、信号波形５０１，５０２にそれぞれ示した本発明と比較例での点火信号ＳＢによるエネルギー消費量と接続安定性との関係をそれぞれ表している。また、点５０８は、図６の電気回路４００Ｃを用いた従来例でのエネルギー消費量と接続安定性との関係を表している。

点５０６と点５０７を比較すると、燃焼安定性（着火性能）については本発明と比較例が同等であるが、エネルギー消費量（発熱量）については本発明が比較例よりも大幅に低減していることが分かる。また、点５０６と点５０８を比較すると、本発明では従来例よりもエネルギー消費量（発熱量）が少し増えているものの、燃焼安定性（着火性能）が大きく向上していることが分かる。

以上説明したように、本発明による点火コイル３００の制御方法を採用することで、点火コイル３００の消費電力の抑制と、点火プラグ２００の着火不良抑制との両立を図ることができる。したがって、点火プラグ２００によるガスへの着火不良を抑えつつ、点火コイル３００の容積やコストの増大を抑制することが可能となる。

［第１の実施形態：重畳通電開始時間の設定フロー］
次に、上記の放電制御を実施するために、事前に行われる重畳通電開始時間の設定方法を説明する。図１３は、本発明の第１の実施形態にかかる重畳通電開始時間の設定方法を説明するフローチャートの一例である。図１３のフローチャートに示す処理は、例えば点火コイル３００の開発段階や出荷前など、内燃機関１００に取り付けられた点火コイル３００がイグナイタ３４０，３５０を介して点火制御部８３と接続されることで点火コイル３００の実運用が開始される前に、所定の実験設備や試験設備において実施される。

点火プラグ２００や点火コイル３００を実験用の内燃機関１００の所定位置にそれぞれ搭載し、図８の電気回路４００を構成して２次電圧Ｖ２の測定準備ができたら、ステップＳ１０１で図１３の処理フローを開始する。

ステップＳ１０２では、点火制御部８３から点火コイル３００に点火信号ＳＡを出力して点火プラグ２００を放電させたときの２次電圧Ｖ２を検出する。

ステップＳ１０３では、２次電圧Ｖ２の時間微分値ｄＶ２／ｄｔを算出し、予め定めた閾値と比較する。ｄＶ２／ｄｔが閾値を超過した場合は、点火プラグ２００の電極間に形成された放電路が吹き消えて再放電が発生したと判断し、ステップＳ１０４へ進む。一方、ｄＶ２／ｄｔが閾値を超過していない場合は、ステップＳ１０２へ戻って２次電圧Ｖ２の検出を継続する。

本実施形態では、上記ステップＳ１０３の処理により、２次電圧Ｖ２の時間微分ｄＶ２／ｄｔに基づいて、点火プラグ２００の電極間に形成された放電路が吹き消えて再放電が発生したことを検知するようにしている。これにより、１次電圧Ｖ１に基づいて再放電の発生を検知する場合と比べて、点火プラグ２００の電極間の電圧から再放電の有無を直接的に判断できるため、検知精度を向上させることができる。また、２次電流Ｉ２に基づいて再放電の発生を検知することも可能であるが、図７に示したように、点火プラグ２００の再放電による２次電流Ｉ２の変化は、短時間で一瞬のうちに起こる。したがって上記のように、２次電圧Ｖ２の時間微分ｄＶ２／ｄｔに基づいて点火プラグ２００の再放電を検知することで、より確実な検知が可能となる。

２次電圧Ｖ２の時間微分ｄＶ２／ｄｔが閾値を超過した場合、ステップＳ１０４において、当該超過時点の前後の一定期間における２次電圧Ｖ２の値を記録し、その中から極大点を検出する。これにより、点火プラグ２００の電極間における再放電の直前のタイミングを検出することができる。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で検出した極大点の発生時期を、極大時期として記録する。

ステップＳ１０６では、これまでに実施したステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理において所定数の測定結果が得られたか否かを判定する。ここでは、統計上の観点等により予め定めたサンプル数の測定結果が得られたか否かを判定し、得られた場合はステップＳ１０７へ進む。一方、所定数の測定結果が得られていない場合は、ステップＳ１０２へ戻って２次電圧Ｖ２の検出を継続する。

ステップＳ１０７では、これまでに実施したステップＳ１０５で記録された極大時期の分布図を作成する。ここでは、例えば図９に示したような散布図や図１０に示したようなヒストグラムを、極大時期の分布図として作成することができる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で作成した分布図に対して、点火信号ＳＢの立上り時期Ａと立下り時期Ｂの間隔を設定する。ここでは前述のように、内燃機関１００の回転数に応じて発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間に合わせて、分布図上での立上り時期Ａと立下り時期Ｂの間隔を固定する。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７で作成した分布図において、ステップＳ１０８で設定した固定の間隔の範囲内で、極大時期が記録されている合計回数が最大となる立上り時期Ａと立下り時期Ｂを特定する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で特定した立上り時期Ａと立下り時期Ｂに基づき、重畳通電開始時間を設定する。

上記の処理により重畳通電開始時間を設定できたら、ステップＳ１１１で図１３の処理フローを終了する。

なお、図１３の処理は、内燃機関１００の運転状態ごとに実施することが好ましい。例えば、エンジン回転数に対して複数の測定対象値を設定し、その測定対象値ごとに図１３の処理を実施する。このようにすれば、内燃機関１００の運転状態ごとに重畳通電開始時間を設定することができる。

［第１の実施形態：副１次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位相制御部３８０による副１次コイル３６０の制御方法を説明する。図１４は、本発明の第１の実施形態にかかる位相制御部３８０による副１次コイル３６０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、位相制御部３８０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１４のフローチャートに従って副１次コイル３６０の制御を開始する。なお、図１４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、位相制御部３８０は各サイクルごとに図１４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、位相制御部３８０は、図１４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、位相制御部３８０は、重畳通電開始時間を選択する。ここでは、予め設定されたマップ情報等を用いて、内燃機関１００の運転状態、例えばエンジン回転数に応じた重畳通電開始時間を選択する。なお、ここで使用されるマップ情報は、内燃機関１００の運転状態ごとの重畳通電開始時間を表しており、図１３の処理によって事前に設定されたものである。

ステップＳ２０３において、位相制御部３８０は、点火信号ＳＡがＨＩＧＨからＬＯＷに変化したか否かを判定する。前述のように、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、主１次コイル３１０によって点火プラグ２００に電気エネルギーＥの供給が開始され、点火プラグ２００の放電が開始される。位相制御部３８０は、このときの点火信号ＳＡの立下り時期ＳをステップＳ２０３において検知することで、点火プラグ２００の放電開始時期を検出することができる。

ステップＳ２１０において、位相制御部３８０は、ステップＳ２０３で検知した点火信号ＳＡの立下り時期Ｓを起点として、その時点から現在までの経過時間を計測する。

ステップＳ２１１において、位相制御部３８０は、ステップＳ２０２で選択した重畳通電開始時間と、ステップＳ２１０で計測した経過時間とを比較し、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓから重畳通電開始時間を経過したか否かを判定する。経過時間が重畳通電開始時間未満の場合は、まだ重畳通電開始時間を経過していないと判定し、ステップＳ２１０に戻って経過時間の計測を継続する。一方、経過時間が重畳通電開始時間以上の場合は、重畳通電開始時間を経過したと判定し、ステップＳ２２０へ進む。

ステップＳ２２０において、位相制御部３８０は、点火信号ＳＢをＯＮにして点火信号ＳＢの出力を開始する。これにより、点火信号ＳＢの立上り時期Ａにおいて副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給が開始される。

ステップＳ２２１において、位相制御部３８０は、ステップＳ２２０の処理を行うことで決定された点火信号ＳＢの立上り時期Ａを起点として、その時点から現在までの経過時間を所定の重畳通電期間と比較する。なお、ここで比較される重畳通電期間は、前述のように、内燃機関１００の回転数に応じて発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間に従って予め設定されている。その結果、経過時間が重畳通電期間未満の場合は、まだ重畳通電期間を経過していないと判定し、ステップＳ２２１の判定を継続する。一方、経過時間が重畳通電期間以上の場合は、重畳通電期間を経過したと判定し、ステップＳ２２２へ進む。

ステップＳ２２２において、位相制御部３８０は、点火信号ＳＢをＯＦＦにして点火信号ＳＢの出力を停止する。これにより、点火信号ＳＢの立下り時期Ｂにおいて副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給が停止される。

ステップＳ２２３において、位相制御部３８０は、図１４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）電子制御装置である制御装置１は、１次側にそれぞれ配置された主１次コイル３１０および副１次コイル３６０と、２次側に配置された２次コイル３２０とを備えた点火コイル３００の通電を制御することで、点火コイル３００から内燃機関１００の気筒１５０内で放電する点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を制御するものである。この制御装置１は、位相制御部３８０により、主１次コイル３１０の放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、副１次コイル３６０の通電を開始し（ステップＳ２２０）、副１次コイル３６０の通電を開始してから内燃機関１００の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに（ステップＳ２２１：Ｙｅｓ）、副１次コイル３６０の通電を終了する（ステップＳ２２２）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、点火コイル３００の容積やコストの増大を抑えつつ、内燃機関１００の燃費向上と点火プラグ２００による燃料への着火不良の抑制とを両立することができる。

（２）重畳通電開始時間は、内燃機関１００の気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの放電開始から再放電までの時間を示す再放電時間の計測結果に基づいて決定される。具体的には、重畳通電開始時間は、図１３の処理により、再放電時間の計測を複数回行ったときの各計測結果の分布において、所定の重畳通電期間内で再放電の発生回数が最大となるように決定される（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。このようにしたので、内燃機関１００の燃費向上と点火プラグ２００による燃料への着火不良の抑制とを両立できるように、副１次コイル３６０の通電開始時期を適切に決定することができる。

（３）再放電時間の計測では、２次コイル３２０の電圧を２次電圧Ｖ２として計測したときの２次電圧の微分値ｄＶ２／ｄｔに基づいて、再放電の発生が検出されるようにしてもよい。このようにすれば、２次電圧Ｖ２が急激に低下したときに再放電が発生したと判断して、再放電の発生を容易に検出可能となる。そのため、再放電時間の計測を正確に行うことができる。

［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１５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、所定の巻き数でそれぞれ巻かれた２種類の１次側コイル３１０、３６０（主１次コイル３１０、副１次コイル３６０）と、１次側コイル３１０、３６０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、電圧検知部３７０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３７０は、２次電圧Ｖ２を検知し、その値を点火制御部８３へ送信する。

本実施形態において位相制御部３８０は、電圧検知部３７０により検知された２次電圧Ｖ２と、所定の重畳通電電圧範囲とを比較する。この重畳通電電圧範囲は、第１の実施形態で説明した重畳通電開始時間と同様に、点火制御部８３の開発段階において、内燃機関１００の気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの再放電の発生状況を計測した結果に基づいて設定される。具体的には、例えば第１の実施形態で説明した図９の散布図において、前述のようにして２次電圧Ｖ２の下限電圧Ｃと上限電圧Ｄを設定し、この下限電圧Ｃと上限電圧Ｄの間の電圧範囲を、重畳通電電圧範囲として設定する。

なお、他の方法で再放電の発生状況を記録した場合についても、同様にして重畳通電電圧範囲の設定を行うことができる。任意の方法で記録された再放電電圧、すなわち再放電の発生直前時点での２次電圧Ｖ２の計測結果の分布において、所定の電圧範囲内で再放電の発生回数が最大となるように、重畳通電電圧範囲の下限電圧と上限電圧を設定することが可能である。

２次電圧Ｖ２と重畳通電電圧範囲を比較した結果、２次電圧Ｖ２が重畳通電電圧範囲内のときに点火プラグ２００の再放電が発生した場合には、位相制御部３８０は、第１の実施形態で説明したのと同様に点火信号ＳＢを出力する。これにより、副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給を行い、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）の発生が抑制されるようにする。一方、２次電圧Ｖ２が重畳通電電圧範囲外のときに点火プラグ２００の再放電が発生した場合には、位相制御部３８０は、点火信号ＳＢを出力しないようにする。これにより、点火プラグ２００において再放電が発生する可能性が低いときには、副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給を停止して、消費電力が抑制されるようにする。

［第２の実施形態：重畳通電開始時間および重畳通電電圧範囲の設定フロー］
次に、上記の放電制御を実施するために、事前に行われる重畳通電開始時間および重畳通電電圧範囲の設定方法を説明する。図１６は、本発明の第２の実施形態にかかる重畳通電開始時間および重畳通電電圧範囲の設定方法を説明するフローチャートの一例である。なお、図１６のフローチャートにおいて、第１の実施形態で説明した図１３のフローチャートと共通の処理を実施する各ステップには、図１３と同一のステップ番号を付している。以下では、図１３との相違点を中心に、図１６のフローチャートに示す処理について説明する。

ステップＳ１０５Ａでは、ステップＳ１０４で検出した極大点の値と発生時期を、極大値および極大時期としてそれぞれ記録する。

ステップＳ１０７Ａでは、これまでに実施したステップＳ１０５Ａで記録された極大値と極大時期の分布図を作成する。ここでは、例えば図９に示したような散布図を、極大値と極大時期の分布図として作成することができる。

ステップＳ１０８Ａでは、ステップＳ１０７Ａで作成した分布図に対して、点火信号ＳＢの立上り時期Ａと立下り時期Ｂの間隔、および下限電圧Ｃと上限電圧Ｄの間隔を設定する。ここでは前述のように、発熱上許容できる副１次コイル３６０の通電期間に合わせて、分布図上での立上り時期Ａと立下り時期Ｂの間隔を固定するとともに、所定の条件、例えば消費電力の要求値などに基づいて下限電圧Ｃと上限電圧Ｄの間隔を固定する。

ステップＳ１０９Ａでは、ステップＳ１０７Ａで作成した分布図において、ステップＳ１０８Ａで設定した固定の間隔の範囲内で、極大時期が記録されている合計回数が最大となる立上り時期Ａと立下り時期Ｂ、および下限電圧Ｃと上限電圧Ｄをそれぞれ特定する。

ステップＳ１１０Ａでは、ステップＳ１０９Ａで特定した立上り時期Ａと立下り時期Ｂに基づき、重畳通電開始時間を設定する。また、ステップＳ１０９Ａで特定した下限電圧Ｃと上限電圧Ｄに基づき、重畳通電電圧範囲を設定する。

上記の処理により重畳通電開始時間および重畳通電電圧範囲を設定できたら、ステップＳ１１１で図１６の処理フローを終了する。

なお、図１６の処理も図１３の処理と同様に、内燃機関１００の運転状態ごとに実施することが好ましい。例えば、エンジン回転数に対して複数の測定対象値を設定し、その測定対象値ごとに図１６の処理を実施する。このようにすれば、内燃機関１００の運転状態ごとに重畳通電開始時間および重畳通電電圧範囲を設定することができる。

［第２の実施形態：副１次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位相制御部３８０による副１次コイル３６０の制御方法を説明する。図１７は、本発明の第２の実施形態にかかる位相制御部３８０による副１次コイル３６０の制御方法を説明するフローチャートの一例である。なお、図１７のフローチャートにおいて、第１の実施形態で説明した図１４のフローチャートと共通の処理を実施する各ステップには、図１４と同一のステップ番号を付している。以下では、図１４との相違点を中心に、図１７のフローチャートに示す処理について説明する。

ステップＳ２１１で点火信号ＳＡの立下り時期Ｓからの経過時間が重畳通電開始時間以上の場合は、重畳通電開始時間を経過したと判定し、ステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１２において、位相制御部３８０は、電圧検知部３７０により検知された２次電圧Ｖ２の値を取得する。

ステップＳ２１３において、位相制御部３８０は、ステップＳ２１２で取得した２次電圧Ｖ２と、予め設定された重畳通電電圧範囲とを比較し、２次電圧Ｖ２が重畳通電電圧範囲内であるか否かを判定する。なお、ここで２次電圧Ｖ２との比較に使用される重畳通電電圧範囲は、図１６の処理によって事前に設定されたものであり、内燃機関１００の運転状態ごとに設定されている。

ステップＳ２１３で２次電圧Ｖ２が重畳通電電圧範囲内であると判定した場合、位相制御部３８０はステップＳ２２０へ進み、点火信号ＳＢをＯＮにして点火信号ＳＢの出力を開始する。これにより、点火信号ＳＢの立上り時期Ａにおいて副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給が開始される。一方、ステップＳ２１３で２次電圧Ｖ２が重畳通電電圧範囲外であると判定した場合、すなわち上限電圧Ｄよりも大きいか、または下限電圧Ｃ未満の場合には、位相制御部３８０はステップＳ２２３へ進み、図１７のフローチャートに示す処理を終了する。この場合、副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給は行われない。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）～（３）に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。

（４）制御装置１は、位相制御部３８０により、主１次コイル３１０の放電を開始してから重畳通電開始時間を経過したときの２次コイル３２０の電圧Ｖ２が所定の上限電圧Ｄよりも大きいか、または所定の下限電圧Ｃ未満の場合（ステップＳ２１３：Ｎｏ）は、副１次コイル３６０の通電を行わない。このようにしたので、点火プラグ２００において再放電が発生する可能性が低いときには、副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給を停止して、点火コイル３００の消費電力をより一層抑制することができる。

（５）上限電圧Ｄおよび下限電圧Ｃは、内燃機関１００の気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときの再放電の発生直前時点での２次コイル３２０の電圧Ｖ２を示す再放電電圧の計測結果に基づいて決定される。具体的には、上限電圧Ｄおよび下限電圧Ｃは、図１６の処理により、再放電電圧の計測を複数回行ったときの各計測結果の分布において、所定の電圧範囲内で再放電の発生回数が最大となるように決定される（ステップＳ１０９Ａ、Ｓ１１０Ａ）。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制しつつ、点火コイル３００のさらなる消費電力の抑制を図ることができるように、副１次コイル３６０への通電を行う２次電圧Ｖ２の範囲を適切に設定することができる。

［第３の実施形態：点火コイルの電気回路］
次に、本発明の第３の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００Ｂを説明する。

図１８は、本発明の第３の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００Ｂ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、所定の巻き数でそれぞれ巻かれた２種類の１次側コイル３１０、３６０（主１次コイル３１０、副１次コイル３６０）と、１次側コイル３１０、３６０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４００Ｂは、第１の実施形態で説明した電気回路４００と比べて、点火制御部８３とは別にタイマー回路３８１が設置され、このタイマー回路３８１内に位相制御部３８０が設けられている点が異なっている。タイマー回路３８１は、重畳通電期間に応じたタイマー値を設定し、位相制御部３８０により点火信号ＳＢが出力されて副１次コイル３６０の通電が開始されると、点火信号ＳＢの立上り時期Ａからの経過時間をカウントする。そして、経過時間が設定したタイマー値に到達すると、点火信号ＳＢの出力を停止して副１次コイル３６０の通電を終了する。本実施形態では、このようなタイマー回路３８１の機能を用いて、点火信号ＳＢのＯＮ期間を制御している。

本実施形態においてタイマー回路３８１は、点火信号ＳＡのＯＮ期間（主１次コイル３１０の充電期間）または周期（点火プラグ２００の放電周期）を取得する。そして、取得したこれらの値に基づき、タイマー値を設定する。例えば、点火信号ＳＡのＯＮ期間または周期に所定の倍率を乗じた値をタイマー値として設定する。

図１９は、内燃機関１００のエンジン回転数と点火信号ＳＡのＯＮ期間との関係を示したマップ情報の一例である。図１９に示すように、点火信号ＳＡのＯＮ期間は、内燃機関１００のエンジン回転数に応じて変化する。

図２０は、点火信号ＳＡのＯＮ期間と点火信号ＳＢのＯＮ期間との関係を示したグラフの一例である。図２０のグラフに示すように、点火信号ＳＡのＯＮ期間が短くなるほど、点火信号ＳＢのＯＮ期間も短く設定される。

タイマー回路３８１は、図１９に示したエンジン回転数と点火信号ＳＡのＯＮ期間との関係を利用して、例えば図２０のグラフに従い、取得した点火信号ＳＡのＯＮ期間に対応する点火信号ＳＢのＯＮ期間に合わせてタイマー値を設定する。これにより、内燃機関１００の運転状態ごとに予め設定されたマップ情報を用いることなく、エンジン回転数に応じて変化するタイマー値の設定が可能となる。

なお、上記では点火信号ＳＡのＯＮ期間が内燃機関１００のエンジン回転数に応じて変化することを利用して、点火信号ＳＡのＯＮ期間に基づきタイマー回路３８１のタイマー値を設定して点火信号ＳＢのＯＮ期間を制御する例を説明したが、点火信号ＳＡの周期、すなわち点火プラグ２００の放電周期についても、同様の制御が可能である。すなわち、点火信号ＳＡの周期は、内燃機関１００のエンジン回転数に応じて変化する。そのため、これを利用し、点火信号ＳＡの周期に基づきタイマー回路３８１のタイマー値を設定して点火信号ＳＢのＯＮ期間を制御することもできる。このようにしても、内燃機関１００の運転状態ごとに予め設定されたマップ情報を用いることなく、エンジン回転数に応じて変化するタイマー値の設定が可能となる。

［第３の実施形態：副１次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位相制御部３８０およびタイマー回路３８１による副１次コイル３６０の制御方法を説明する。図２１は、本発明の第３の実施形態にかかる位相制御部３８０およびタイマー回路３８１による副１次コイル３６０の制御方法を説明するフローチャートの一例である。なお、図２１のフローチャートにおいて、第１の実施形態で説明した図１４のフローチャートと共通の処理を実施する各ステップには、図１４と同一のステップ番号を付している。以下では、図１４との相違点を中心に、図２１のフローチャートに示す処理について説明する。

ステップＳ２０１で図２１のフローチャートに示す処理を開始すると、ステップＳ２０２において、位相制御部３８０は、重畳通電開始時間を選択する。ここでは第１の実施形態と同様の方法で事前に設定された情報を用いて、内燃機関１００の運転状態、例えばエンジン回転数に応じた重畳通電開始時間を選択する。

ステップＳ２０３で点火信号ＳＡがＨＩＧＨからＬＯＷに変化したと判定すると、続くステップＳ２０４において、タイマー回路３８１は、点火信号ＳＡのＯＮ期間を取得する。ここでは、例えば点火制御部８３から点火信号ＳＡと同期して出力される所定のモニタ信号を取得することで、点火信号ＳＡのＯＮ期間を取得する。

ステップＳ２０５において、タイマー回路３８１は、ステップＳ２０４で取得した点火信号ＳＡのＯＮ期間に基づいてタイマー値を設定する。ここでは、例えば点火信号ＳＡのＯＮ期間に所定の倍率を乗じた値をタイマー値として設定する。

なお、前述のように点火信号ＳＡの周期に基づいてタイマー回路３８１のタイマー値を設定する場合は、ステップＳ２０４において、点火信号ＳＡのＯＮ期間に替えて周期を取得し、その周期に基づいてステップＳ２０５の処理を実施することで、タイマー値の設定を行えばよい。

ステップＳ２０５で設定したタイマー値は、ステップＳ２２１の判定に用いられる。すなわち、本実施形態ではステップＳ２２１において、タイマー回路３８１は、ステップＳ２２０で点火信号ＳＢがＯＮされてからカウントした経過時間と、ステップＳ２０５で設定したタイマー値とを比較する。その結果、経過時間がタイマー値未満の場合は、まだ重畳通電期間を経過していないと判定し、ステップＳ２２１の判定を継続する。一方、経過時間がタイマー値に到達した場合は、重畳通電期間を経過したと判定し、ステップＳ２２２へ進む。

以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）～（３）に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。

（６）制御装置１は、重畳通電期間に応じたタイマー値を設定し、副１次コイル３６０の通電を開始してからの経過時間がタイマー値に到達すると、副１次コイル３６０の通電を終了するタイマー回路３８１を有する。このようにしたので、内燃機関１００の運転状態ごとに予め設定されたマップ情報を用いることなく、内燃機関１００の運転状態を反映した副１次コイル３６０の通電制御を行うことができる。

（７）タイマー回路３８１は、主１次コイル３１０の充電期間または点火プラグ２００の放電周期に基づいてタイマー値を設定する。このようにしたので、エンジン回転数に応じて副１次コイル３６０の通電期間を適切に変化させるように、タイマー値の設定を行うことができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、第２の実施形態で説明した電気回路４００Ａを用いて、点火プラグ２００の放電中における電極間のガス流速に応じた重畳通電開始時間の補正を行う例を説明する。

図２２は、本発明の第４の実施形態にかかる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。本実施形態では、図２２のタイミングチャートに示すように、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓ以降における点火プラグ２００の放電期間中に、時期Ｔ１、Ｔ２での２次電圧Ｖ２の値をそれぞれ取得する。そして、取得した各２次電圧Ｖ２の値から、２次電圧Ｖ２の時間変化を表すグラフの傾きを求め、その傾きの大きさに基づいて重畳通電開始時間を調節する。例えば、予め設定された重畳通電開始時間を基準値として、そこに２次電圧Ｖ２の時間変化に応じた補正値を加算することで、重畳通電開始時間を調節することができる。

点火プラグ２００の放電中における２次電圧Ｖ２は、電極間のガス流速に応じて変化する。そのため、上記のように２次電圧Ｖ２の時間変化を表すグラフの傾きを求め、その傾きの大きさに応じて重畳通電開始時間を変化させることで、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓから点火信号ＳＢの立上り時期Ａまでの時間間隔を、電極間のガス流速に応じて調節することができる。したがって、点火プラグ２００の放電中における電極間のガス流速に応じた重畳通電開始時間の補正を行うことが可能となる。

図２３は、電極間のガス流速（２次電圧Ｖ２の時間変化）と点火信号ＳＢの立上り時期Ａに対する補正加算値との関係を示したグラフの一例である。図２３のグラフに示すように、電極間のガス流速が高流速となり、それに応じて２次電圧Ｖ２の時間変化が大きくなるほど、立上り時期Ａに対する補正加算値が小さく設定され、これによって点火信号ＳＢの立上り時期Ａが前倒しとなるように補正される。その結果、重畳通電開始時間を短縮させ、ガス流速に応じて副１次コイル３６０の通電期間を調節することができる。

［第４の実施形態：副１次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位相制御部３８０による副１次コイル３６０の制御方法を説明する。図２４は、本発明の第４の実施形態にかかる位相制御部３８０による副１次コイル３６０の制御方法を説明するフローチャートの一例である。なお、図２４のフローチャートにおいて、第１の実施形態で説明した図１４のフローチャートと共通の処理を実施する各ステップには、図１４と同一のステップ番号を付している。以下では、図１４との相違点を中心に、図２４のフローチャートに示す処理について説明する。

ステップＳ２０１で図２４のフローチャートに示す処理を開始すると、ステップＳ２０２において、位相制御部３８０は、重畳通電開始時間を選択する。ここでは第１の実施形態と同様の方法で事前に設定された情報を用いて、内燃機関１００の運転状態、例えばエンジン回転数に応じた重畳通電開始時間を選択する。

ステップＳ２０３で点火信号ＳＡがＨＩＧＨからＬＯＷに変化したと判定すると、続くステップＳ２０６において、位相制御部３８０は、電圧検知部３７０により検知された２次電圧Ｖ２の値を取得する。

ステップＳ２０７において、位相制御部３８０は、ステップＳ２０６で取得した２次電圧Ｖ２に基づいて、点火プラグ２００の電極間のガス流速を推定する。ここでは前述のように、現時点とその直前の時期においてそれぞれ取得された２次電圧Ｖ２の値に基づいて、２次電圧Ｖ２の傾きを求め、その傾きの大きさから電極間のガス流速を推定する。なお、２次電圧Ｖ２の値がまだ１つしか取得されておらず、そのため２次電圧Ｖ２の傾きを算出できない場合は、ステップＳ２０７の処理を省略してもよい。

ステップＳ２０８において、位相制御部３８０は、ステップＳ２０７で推定したガス流速に基づいて、ステップＳ２０２で選択した重畳通電開始時間を補正する。ここでは、例えば図２３に示した電極間のガス流速と点火信号ＳＢの立上り時期Ａへの補正加算値との関係に基づいて補正加算値を決定し、その補正加算値を加えることで重畳通電開始時間を補正する。これにより、ガス流速の変化に応じた２次電圧Ｖ２の時間変化に基づいて、重畳通電開始時間を変化させる。

ステップＳ２０８で補正した重畳通電開始時間は、ステップＳ２１１の判定に用いられる。すなわち、本実施形態ではステップＳ２１１において、位相制御部３８０は、ステップＳ２０８で補正した重畳通電開始時間と、ステップＳ２１０で計測した経過時間とを比較し、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓから重畳通電開始時間を経過したか否かを判定する。その結果、経過時間が重畳通電開始時間未満の場合は、まだ重畳通電開始時間を経過していないと判定し、ステップＳ２０６に戻って２次電圧Ｖ２の時間変化に基づく重畳通電開始時間の補正と、経過時間の計測とを継続する。一方、経過時間が重畳通電開始時間以上の場合は、重畳通電開始時間を経過したと判定し、ステップＳ２２０へ進む。

以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）～（３）に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。

（８）制御装置１は、位相制御部３８０により、２次コイル３２０の電圧Ｖ２の時間変化に基づいて重畳通電開始時間を変化させる（ステップ２０６～Ｓ２０８）。このようにしたので、点火プラグ２００における電極間のガス流速に応じて副１次コイル３６０の通電期間を調節することができる。そのため、内燃機関１００の運転状態が燃焼サイクルごとに変動する場合でも、点火プラグ２００によるガスへの着火不良を確実に抑制することが可能となる。これは、内燃機関１００により発電用モータを駆動させ、その電力を用いて駆動用モータを駆動させるシリーズハイブリッド型の電気自動車のみならず、内燃機関１００により車両を駆動させる従来型の自動車やパラレルハイブリッド型の電気自動車においても好適である。

［変形例］
なお、以上説明した第１～第４の各実施形態において、制御装置１は、位相制御部３８０により、内燃機関１００の運転状態に応じて主１次コイル３１０の放電開始タイミング、すなわち点火信号ＳＡの立下り時期Ｓが早くなるほど、点火信号ＳＡの立下り時期Ｓから点火信号ＳＢの立上り時期Ａまでの期間を長くし、重畳通電開始時間を増加させるようにしてもよい。このようにすれば、内燃機関１００の気筒１５０内で点火プラグ２００を放電させたときに、気筒１５０内のガスにおいてタンブル流の崩壊（タンブル崩壊）が生じるタイミングに合わせて、点火信号ＳＢを出力して副１次コイル３６０から点火プラグ２００への重畳電流の供給を行うことができる。したがって、タンブル崩壊による放電路の吹き消えを効果的に抑制し、点火プラグ２００によるガスへの着火性を向上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４の実施形態は、それぞれ単独で適用してもよいし、いずれか２つ以上を任意に組み合わせて適用してもよい。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、３００，３００Ｃ：点火コイル、３１０：主１次コイル、３２０：２次側コイル、３３０：直流電源、３４０，３５０：イグナイタ、３６０：副１次コイル、３７０：電圧検知部、３８０：位相制御部、３８１：タイマー回路、３９０：抵抗、４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ：電気回路

Claims (10)

1. １次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御する電子制御装置であって、
   前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、
   前記重畳通電開始時間は、前記内燃機関の気筒内で前記点火プラグを放電させたときの放電開始から再放電までの時間を示す再放電時間の計測結果に基づいて決定される電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記重畳通電開始時間は、前記再放電時間の計測を複数回行ったときの各計測結果の分布において、前記重畳通電期間内で前記再放電の発生回数が最大となるように決定される電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記再放電時間の計測では、前記２次コイルの電圧を２次電圧として計測したときの前記２次電圧の微分値に基づいて、前記再放電の発生が検出される電子制御装置。
4. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記主１次コイルの放電を開始してから前記重畳通電開始時間を経過したときの前記２次コイルの電圧が所定の上限電圧よりも大きいか、または所定の下限電圧未満の場合は、前記副１次コイルの通電を行わない電子制御装置。
5. １次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御する電子制御装置であって、
   前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、
   前記主１次コイルの放電を開始してから前記重畳通電開始時間を経過したときの前記２次コイルの電圧が所定の上限電圧よりも大きいか、または所定の下限電圧未満の場合は、前記副１次コイルの通電を行わない電子制御装置。
6. 請求項４または５に記載の電子制御装置において、
   前記上限電圧および前記下限電圧は、前記内燃機関の気筒内で前記点火プラグを放電させたときの再放電の発生直前時点での前記２次コイルの電圧を示す再放電電圧の計測結果に基づいて決定される電子制御装置。
7. 請求項６に記載の電子制御装置において、
   前記上限電圧および前記下限電圧は、前記再放電電圧の計測を複数回行ったときの各計測結果の分布において、所定の電圧範囲内で前記再放電の発生回数が最大となるように決定される電子制御装置。
8. １次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御する電子制御装置であって、
   前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、
   前記重畳通電期間に応じたタイマー値を設定し、前記副１次コイルの通電を開始してからの経過時間が前記タイマー値に到達すると、前記副１次コイルの通電を終了するタイマー回路を有し、
   前記タイマー回路は、前記主１次コイルの充電期間または前記点火プラグの放電周期に基づいて前記タイマー値を設定する電子制御装置。
9. １次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御する電子制御装置であって、
   前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから前記内燃機関の回転数に応じた所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、
   前記２次コイルの電圧の時間変化に基づいて前記重畳通電開始時間を変化させる電子制御装置。
10. １次側にそれぞれ配置された主１次コイルおよび副１次コイルと、２次側に配置された２次コイルとを備えた点火コイルの通電を制御することで、前記点火コイルから内燃機関の気筒内で放電する点火プラグへの電気エネルギーの供給を制御する電子制御装置であって、
    前記主１次コイルの放電を開始してから所定の重畳通電開始時間を経過したときに前記副１次コイルの通電を開始し、前記副１次コイルの通電を開始してから所定の重畳通電期間を経過したときに前記副１次コイルの通電を終了するように、前記点火コイルの通電を制御し、
    前記内燃機関の運転状態に応じて前記主１次コイルの放電開始タイミングが早くなるほど、前記重畳通電開始時間を増加させる電子制御装置。

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