WO2019064932A1 - 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 - Google Patents

内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 Download PDF

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WO2019064932A1
WO2019064932A1 PCT/JP2018/029346 JP2018029346W WO2019064932A1 WO 2019064932 A1 WO2019064932 A1 WO 2019064932A1 JP 2018029346 W JP2018029346 W JP 2018029346W WO 2019064932 A1 WO2019064932 A1 WO 2019064932A1
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cylinder
internal combustion
combustion engine
control device
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PCT/JP2018/029346
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Inventor
英一郎 大畠
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
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    • F02P5/05—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using mechanical means
    • F02P5/14—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using mechanical means dependent on specific conditions other than engine speed or engine fluid pressure, e.g. temperature
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a control device of an internal combustion engine and a control method of the internal combustion engine.
  • the amount of fuel or air in the combustion chamber deviates from the theoretical value, so that ignition failure of the fuel by the spark plug is likely to occur. Therefore, there is a method of suppressing the ignition failure by increasing the opportunity for ignition to the fuel by the ignition of the ignition plug by setting the number of times of discharge of the ignition plug in one combustion cycle to a plurality of times (multiple discharge).
  • the number of times the spark plug is discharged increases, wear of the spark plug is promoted and the life of the spark plug is shortened.
  • Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine in which the number of times of spark plug discharge in one combustion cycle is reduced.
  • Patent Document 1 obtains in advance the relationship between the pressure in the cylinder (in-cylinder pressure) and the rotational position of the internal combustion engine, and when the rotational position reaches the multiple discharge end position, one combustion cycle Is to forcibly terminate the multiple discharge in
  • the gas flow or gas temperature in the combustion chamber may vary, and in such a case, in the control device for an internal combustion engine of Patent Document 1, the rotational position of the internal combustion engine ends multiple discharges. Even if the position is reached, the fuel may not be ignited due to the ignition of the spark plug, and the ignition plug may end ignition with an ignition failure.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and reduces the number of discharges of multiple discharges by the spark plug of the internal combustion engine, and at the same time, suppresses the defective ignition of the fuel by the spark plug. Intended to be provided.
  • an ignition device provided in a cylinder of an internal combustion engine, an ignition control unit that controls ignition of the ignition device, and an ignition detection unit that detects ignition of mixture by ignition of the ignition device And the ignition control device is configured to stop the ignition of the ignition device based on the detection of the ignition to the air-fuel mixture by the ignition of the ignition device.
  • the present invention it is possible to provide a control device of an internal combustion engine in which the number of discharges of multiple discharges by the spark plug of the internal combustion engine can be reduced and the defective ignition to the fuel by the spark plug is suppressed.
  • control device 1 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described.
  • a case where the discharge (ignition) of the spark plug 200 provided in each cylinder 150 of the four-cylinder internal combustion engine 100 is controlled by the control device 1 will be described as an example.
  • a part of the internal combustion engine 100 or a combination of all the constructions and a part of the construction or all of the control device 1 will be referred to as the control device 1 of the internal combustion engine 100.
  • FIG. 1 is a view for explaining the main configuration of an internal combustion engine 100 and a control device 1 for an internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating the electrodes 210 and 220 of the spark plug 200. As shown in FIG.
  • air sucked from the outside flows through the air cleaner 110, the intake pipe 111, and the intake manifold 112 and flows into the respective cylinders 150.
  • the amount of air flowing into each cylinder 150 is adjusted by the throttle valve 113, and the amount of air adjusted by the throttle valve 113 is measured by the flow rate sensor 114.
  • the throttle valve 113 is provided with a throttle opening degree sensor 113a for detecting the opening degree of the throttle, and the opening degree information of the throttle valve 113 detected by the throttle opening degree sensor 113a is used as a control device (Electronic Control Unit: ECU 1 is output.
  • ECU 1 Electronic Control Unit
  • throttle valve 113 an electronic throttle valve driven by an electric motor is used, but any method may be used as long as the flow rate of air can be appropriately adjusted.
  • the temperature of air flowing into each cylinder 150 is detected by an intake air temperature sensor 115.
  • a crank angle sensor 121 is provided radially outward of the ring gear 120 attached to the crankshaft 123, and the crank angle sensor 121 detects a rotation angle of a crankshaft (not shown). In the embodiment, the crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123 every 10 ° and every combustion cycle.
  • a water temperature sensor 122 is provided on a water jacket (not shown) of the cylinder head, and the water temperature sensor 122 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 100.
  • the vehicle is also provided with an accelerator position sensor (APS) 126 for detecting the displacement amount (depression amount) of the accelerator pedal 125.
  • the accelerator position sensor 126 detects the driver's request torque. Do.
  • the driver's request torque detected by the accelerator position sensor 126 is output to the control device 1 described later, and the control device 1 controls the throttle valve 113 based on the request torque.
  • the fuel stored in the fuel tank 130 is sucked and pressurized by the fuel pump 131, then flows through the fuel pipe 133 provided with the pressure regulator 132, and is guided to the fuel injection valve (injector) 134.
  • the fuel output from the fuel pump 131 is adjusted to a predetermined pressure by the pressure regulator 132, and is injected from the fuel injection valve 134 into each cylinder 150.
  • excess fuel is returned to the fuel tank 130 via a return pipe (not shown).
  • a combustion pressure sensor 140 (Cylinder Pressure Sensor: CPS, also referred to as in-cylinder pressure sensor) 140 is provided on a cylinder head (not shown) of the internal combustion engine 100.
  • the combustion pressure sensor 140 is provided in each cylinder 150 and detects the pressure (combustion pressure) in the cylinder 150.
  • a piezoelectric or gauge pressure sensor is used as the combustion pressure sensor 140 so that the combustion pressure (in-cylinder pressure) in the cylinder 150 can be detected over a wide temperature range.
  • Each cylinder 150 is attached with an exhaust manifold 160 for discharging the burned gas (exhaust gas) to the outside of the cylinder 150.
  • a three-way catalyst 161 is provided on the exhaust side of the exhaust manifold 160, and the exhaust gas is purified by the three-way catalyst 161 and then discharged to the atmosphere.
  • An upstream air-fuel ratio sensor 162 is provided on the upstream side of the three-way catalyst 161, and the upstream air-fuel ratio sensor 162 continuously detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder 150.
  • a downstream air-fuel ratio sensor 163 is provided downstream of the three-way catalyst 161, and the downstream air-fuel ratio sensor 163 outputs a switching detection signal in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 163 is an O 2 sensor.
  • an ignition plug 200 is provided on the upper portion of each cylinder 150, and sparks are ignited in the mixture of air and fuel in the cylinder 150 by the discharge (ignition) of the ignition plug 200. An explosion occurs and the piston 170 is pushed down. As the piston 170 is depressed, the crankshaft 123 is rotated.
  • the spark plug 200 is connected to a spark coil 300 for generating a voltage supplied to the spark plug 200, and the voltage generated by the spark coil 300 causes a voltage between the center electrode 210 and the outer electrode 220 of the spark plug 200 to be connected. Discharge occurs (see FIG. 2).
  • the center electrode 210 is supported in an insulated state by the insulator 230, and a predetermined voltage (in the embodiment, 20,000 V to 40, 000 V) is supported by the center electrode 210. ) Is applied.
  • a predetermined voltage in the embodiment, 20,000 V to 40, 000 V
  • the outer electrode 220 is grounded, and when a predetermined voltage is applied to the center electrode 210, a discharge (ignition) occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220.
  • the voltage at which discharge (ignition) occurs due to dielectric breakdown of gas components fluctuates due to the state of gas (gas) existing between the center electrode 210 and the outer electrode 220 and the in-cylinder pressure.
  • the voltage at which this discharge occurs is referred to as the dielectric breakdown voltage Vm.
  • output signals from various sensors such as the throttle opening sensor 113 a, the flow sensor 114, the crank angle sensor 121, the accelerator position sensor 126, the water temperature sensor 122, and the combustion pressure sensor 140 described above It is output.
  • the control device 1 detects the operating state of the internal combustion engine 100 based on output signals from these various sensors, and controls the amount of air to be delivered into the cylinder 150, the amount of fuel injection, the ignition timing of the spark plug 200, etc. .
  • the control device 1 includes an analog input unit 10, a digital input unit 20, an A / D (Analog / Digita) conversion unit 30, a RAM (Random Access Memory) 40, and an MPU (Micro- A processing unit) 50, a read only memory (ROM) 60, an input / output (I / O) port 70, and an output circuit 80.
  • an analog input unit 10 a digital input unit 20
  • a RAM Random Access Memory
  • MPU Micro- A processing unit
  • ROM read only memory
  • I / O input / output
  • the analog input unit 10 includes various sensors such as a throttle opening sensor 113 a, a flow sensor 114, an accelerator position sensor 126, an upstream air-fuel ratio sensor 162, a downstream air-fuel ratio sensor 163, a combustion pressure sensor 140, and a water temperature sensor 122.
  • An analog output signal is input.
  • An A / D converter 30 is connected to the analog input unit 10.
  • the analog output signals from the various sensors input to the analog input unit 10 are subjected to signal processing such as noise removal, and then converted to digital signals by the A / D conversion unit 30 and stored in the RAM 40.
  • a digital output signal from the crank angle sensor 121 is input to the digital input unit 20.
  • An I / O port 70 is connected to the digital input unit 20, and a digital output signal input to the digital input unit 20 is stored in the RAM 40 via the I / O port 70.
  • Each output signal stored in the RAM 40 is arithmetically processed by the MPU 50.
  • the MPU 50 executes a control program (not shown) stored in the ROM 60 to calculate the output signal stored in the RAM 40 in accordance with the control program. According to the control program, the MPU 50 calculates a control value defining the operation amount of each actuator (for example, the throttle valve 113, the pressure regulator 132, the spark plug 200, etc.) for driving the internal combustion engine 100 and temporarily stores it in the RAM 40. .
  • a control program for example, the throttle valve 113, the pressure regulator 132, the spark plug 200, etc.
  • a control value that defines the operation amount of the actuator stored in the RAM 40 is output to the output circuit 80 via the I / O port 70.
  • the output circuit 80 is provided with a function of an ignition control unit 83 (see FIG. 3) that controls a voltage applied to the spark plug 200.
  • FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the functional configuration of the control device 1.
  • Each function of the control device 1 is realized by the output circuit 80 when the MPU 50 executes the control program stored in the ROM 60.
  • the output circuit 80 of the control device 1 includes a general control unit 81, a fuel injection control unit 82, and an ignition control unit 83.
  • the overall control unit 81 is connected to the accelerator position sensor 126 and the combustion pressure sensor 140 (CPS), and the required torque (acceleration signal S1) from the accelerator position sensor 126 and the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140 Accept
  • the overall control unit 81 performs overall control of the fuel injection control unit 82 and the ignition control unit 83 based on the required torque (acceleration signal S1) from the accelerator position sensor 126 and the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140. I do.
  • the fuel injection control unit 82 includes a cylinder discrimination unit 84 that discriminates each cylinder 150 of the internal combustion engine 100, an angle information generation unit 85 that measures the crank angle of the crankshaft 123, and a rotation speed information generation unit that measures the engine rotation speed. 86 are connected to each other, and the cylinder discrimination information S3 from the cylinder discrimination unit 84, the crank angle information S4 from the angle information generation unit 85, and the engine rotation number information S5 from the rotation number information generation unit 86 Accept.
  • the fuel injection control unit 82 measures the temperature of the engine coolant water, an intake amount measurement unit 87 that measures the intake amount of air taken into the cylinder 150, a load information generation unit 88 that measures the engine load, and A water temperature measurement unit 89 is connected to the intake amount information S6 from the intake amount measurement unit 87, the engine load information S7 from the load information generation unit 88, and the coolant temperature information S8 from the water temperature measurement unit 89. Accept.
  • the fuel injection control unit 82 calculates the injection amount of the fuel injected from the fuel injection valve 134 and the injection time (fuel injection valve control information S9) based on each received information, and calculates the injection amount of the fuel and the injection
  • the fuel injection valve 134 is controlled based on time.
  • the ignition control unit 83 is connected to the cylinder determination unit 84, the angle information generation unit 85, the rotation speed information generation unit 86, the load information generation unit 88, and the water temperature measurement unit 89 in addition to the general control unit 81. Accept each piece of information from them.
  • the ignition control unit 83 cuts off the amount of current (energization angle) for energizing the primary coil 310 of the ignition coil 300, the energization start time, and the current for energizing the primary coil 310 based on the received information. Time to fire (ignition time) is calculated.
  • the ignition control unit 83 controls the ignition by the ignition plug 200 by outputting the ignition signal SA to the primary coil 310 of the ignition coil 300 based on the calculated energization amount, the energization start time, and the ignition time. I do.
  • the ignition control unit 83 detects the presence or absence of ignition of the air-fuel mixture in the cylinder 150 by the ignition of the ignition plug 200 based on the in-cylinder pressure of the cylinder 150 and the in-cylinder volume.
  • the ignition control unit 83 has a function of controlling the ignition of the ignition plug 200 and a function of detecting the ignition, at least including the ignition plug 200 (ignition coil 300) described above and the ignition control unit 83.
  • the configuration corresponds to the control device for an internal combustion engine of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an electric circuit 400 including the ignition coil 300. As shown in FIG. 4
  • an ignition coil 300 configured to include a primary coil 310 wound with a predetermined number of turns and a secondary coil 320 wound with a number of turns greater than the primary coil 310.
  • One end of the primary coil 310 is connected to a DC power supply 330. Thereby, a predetermined voltage (12 V in the embodiment) is applied to the primary coil 310.
  • the other end of the primary coil 310 is connected to the igniter 340, and is grounded via the igniter 340.
  • a transistor, a field effect transistor (FET), or the like is used for the igniter 340.
  • the base (B) terminal of the igniter 340 is connected to the ignition control unit 83, and the ignition signal SA output from the ignition control unit 83 is input to the base (B) terminal of the igniter 340.
  • the ignition signal SA When the ignition signal SA is input to the base (B) terminal of the igniter 340, the current flows between the collector (C) terminal and the emitter (E) terminal of the igniter 340, and the collector (C) terminal and the emitter (E) terminal Current flows to As a result, power (energy) is accumulated in the primary coil 310.
  • the ignition control device 83 performs multiple discharges (ignition) with the spark plug 200 in one combustion cycle of the internal combustion engine 100 in order to prevent the ignition failure to the mixed gas due to the ignition of the spark plug 200. To control.
  • This multiple discharge (ignition) in one fuel cycle is called multiple discharge (multiple ignition).
  • the wear of the electrodes 210 and 220 is promoted as the number of discharges increases.
  • the temperature around the electrode becomes higher, which significantly accelerates the wear of the electrode. Therefore, in order to extend the life of the spark plug 200, it is necessary to stop the discharge after ignition to reduce the number of times of discharge, and thereby the cost associated with replacement of the spark plug 200 can be suppressed.
  • the electric path from the ignition coil 300 to the ignition plug 200 constitutes a large loop including the cylinder block (not shown) on the ground side.
  • a large electromagnetic noise is generated due to the change. Since this electromagnetic noise affects the control of the control device 1, it is necessary to minimize the change in current of the ignition coil 300 (that is, the number of times the spark plug 200 is discharged) that generates the electromagnetic noise.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of control processing of the internal combustion engine 100.
  • step S101 the ignition control unit 83 acquires the current crank angle ⁇ 1 (crank angle information S4) of the crankshaft 123 detected by the crank angle sensor 121 via the angle information generation unit 85.
  • the in-cylinder pressure P1 detected by the combustion pressure sensor 140 is acquired via the overall control unit 81.
  • step S102 the ignition control unit 83 calculates the volume (in-cylinder volume) V1 of the combustion chamber of the cylinder 150 when the crank angle is ⁇ 1 based on the crank angle ⁇ 1 acquired in step S101.
  • step S103 the ignition control unit 83 acquires a target ignition crank angle ⁇ T.
  • the target ignition crank angle ⁇ T is associated with the displacement amount of the accelerator pedal 125 (the output of the accelerator position sensor 126) and the engine speed, and is generated in a data table (or MAP).
  • the ignition control unit 83 refers to the data table (or MAP) and acquires the target ignition crank angle ⁇ T based on the current displacement amount of the accelerator pedal 125 (output of the accelerator position sensor 126) and the engine speed. .
  • the threshold value calculation unit of the present invention has a configuration in which the threshold value Pth associated with the displacement amount of the accelerator pedal 125 and the engine speed is provided in a data table, and the threshold value Pth is acquired with reference to this data table. Equivalent to.
  • the target ignition crank angle ⁇ T is a crank angle that is the most efficient (high output torque or good combustion stability) for the operation of the internal combustion engine 100 based on the operating state (gas flow or number of rotations) of the internal combustion engine 100. It is set.
  • step S104 the ignition control unit 83 compares the crank angle ⁇ 1 acquired in step S101 with the target ignition crank angle ⁇ T, and determines whether the crank angle ⁇ 1 is equal to or greater than the target ignition crank angle ⁇ T ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ T). Determine
  • step S104 When it is determined that the crank angle ⁇ 1 is equal to or greater than the target ignition crank angle ⁇ T (step S104: Yes), the ignition control unit 83 proceeds to step S105 and outputs an ignition signal SA to the ignition coil 300. On the other hand, when the ignition control unit 83 determines that the crank angle ⁇ 1 is less than the target ignition crank angle ⁇ T (step S104: No), the process returns to step S101 to acquire the crank angle ⁇ 1 at the present time again The processing of steps S101 to S104 is repeated until the crank angle ⁇ 1 becomes equal to or greater than the target ignition crank angle ⁇ T.
  • step S106 the ignition control unit 83 obtains, from the crank angle sensor 121, the crank angle ⁇ 2 after the spark plug 200 has been discharged (ignition), and at the same time the in-cylinder pressure P2 after the spark plug 200 has been discharged (ignition) , Acquired from the combustion pressure sensor 140.
  • step S107 the ignition control unit 83 calculates the volume (in-cylinder volume) V2 of the combustion chamber of the cylinder 150 when the crank angle is ⁇ 2 based on the crank angle ⁇ 2 acquired in step S106.
  • step S108 the ignition control unit 83 acquires a predetermined threshold value Pth associated with the displacement amount of the accelerator pedal 125 and the engine speed.
  • the difference between ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2) and the threshold Pth acquired in step S108, and the in-cylinder pressure P2 after ignition and the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2) calculated based on the state equation It is determined whether H (H P2 ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2)) is equal to or larger than the threshold Pth. If the difference H is equal to or larger than the threshold Pth (step S109: Yes), the discharge of the spark plug 200 (ignition thereafter) ) End the process.
  • the ignition control unit 83 determines that the difference H (P2 ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after ignition and the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) calculated based on the state equation is less than the threshold Pth.
  • the parameters P1 and V1 are updated to the values P2 and V2 acquired most recently (step S110).
  • step S105 the ignition control unit 83 returns to step S105, performs discharge (ignition) of the spark plug 200, and calculates the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2) calculated based on the in-cylinder pressure P2 after ignition and the state equation.
  • the processing in steps S105 to S110 is repeated until the difference H (P2 ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2)) from the above becomes equal to or greater than the threshold Pth.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of control of the internal combustion engine 100 by the control device 1 according to the embodiment.
  • the abscissa represents the crank angle ⁇
  • the ordinate represents the relationship with the in-cylinder pressure P.
  • the pressure curve L1 (dotted line) shows an example of the in-cylinder pressure of the cylinder 150 when ignited by the first discharge (ignition), and the pressure curve L2 (solid line) shows the second discharge (ignition) Shows an example of the in-cylinder pressure of the cylinder 150 in the case where the ignition is performed, and the pressure curve L3 (dashed dotted line) shows an example of the in-cylinder pressure of the cylinder 150 in the case of the state equation (diabatic change).
  • the pressure curve L3 based on the equation of state indicates the in-cylinder pressure when not ignited.
  • ignition signals SA1 to SA5 output from the ignition control unit 83 are shown below the pressure curves L1 to L3.
  • the ignition control unit 83 acquires the crank angle ⁇ 1 and the in-cylinder pressure P1 at the present time (step 101 in FIG. 5).
  • the internal volume V1 is calculated (step S102 in FIG. 5).
  • the ignition control unit 83 obtains the target ignition crank angle ⁇ T with reference to the data table (or MAP) associated with the displacement amount (depression amount) of the accelerator pedal 125 and the engine speed (step S103 in FIG. 5). It is determined whether or not the crank angle ⁇ 1 is equal to or greater than the target ignition crank angle ⁇ T (step S104 in FIG. 5).
  • the ignition control unit 83 determines that the crank angle ⁇ 1 is equal to or greater than the target ignition crank angle ⁇ T at a predetermined timing (step S104 in FIG. 5: Yes), and performs the first ignition signal.
  • Output SA1 step S105 in FIG. 5).
  • the ignition control unit 83 acquires the crank angle ⁇ 2 after ignition and the in-cylinder pressure P2 (step S106 in FIG. 5), and calculates the in-cylinder volume V2 based on the crank angle ⁇ 2 (step S107 in FIG. 5).
  • the ignition control unit 83 obtains a predetermined threshold value Pth associated with the displacement amount (depression amount) of the accelerator pedal 125 and the engine speed (step S108 in FIG. 5), and the in-cylinder pressure P2 after ignition and the state equation It is determined whether the difference H (P2 ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2)) with the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) of the cylinder 150 calculated based on Step S109 of 5).
  • the pressure curve L1 of the embodiment shows the case where the mixture in the cylinder 150 is ignited by the first discharge (ignition) of the spark plug 200.
  • the in-cylinder pressure P2 after ignited by the first discharge (ignition) becomes sharply higher than the in-cylinder pressure based on the equation of state. Therefore, the difference H (P2-P1 ⁇ (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after the first discharge (ignition) and the in-cylinder pressure calculated based on the state equation becomes equal to or more than the threshold Pth (step in FIG. 5) S109: Yes), the ignition control unit 83 stops the second discharge of the spark plug 200 (stops the output of the ignition signal SA2), and ends the processing.
  • the mixture in the cylinder 150 is not ignited in the first discharge (ignition). Therefore, the in-cylinder pressure P2 after ignition becomes a value approximate to the in-cylinder pressure calculated based on the state equation. Therefore, in this case, the difference H (P2-P1 ⁇ (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after ignition and the in-cylinder pressure calculated based on the state equation becomes less than the threshold Pth (Step S109 in FIG. 5: No).
  • the ignition control unit 83 outputs the second ignition signal SA2 after replacing the in-cylinder pressure P1 and the in-cylinder volume V1 with the most recently acquired in-cylinder pressure P2 and in-cylinder volume V2 (step S110 in FIG. 5). (Step S105 in FIG. 5).
  • the ignition control unit 83 obtains the crank angle ⁇ 2 and the in-cylinder pressure P2 after the second discharge (ignition) (step S106 in FIG. 5), and calculates the in-cylinder volume V2 based on the crank angle ⁇ 2 (FIG. 5 step S107).
  • the ignition control unit 83 acquires the displacement amount (depression amount) of the accelerator pedal 125 after the second discharge (ignition) and the threshold value Pth associated with the engine speed (step S108 in FIG. 5), and the second time It is determined whether or not the difference H (P2-P1 x (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after discharge (ignition) and the in-cylinder pressure calculated based on the state equation is equal to or greater than this threshold Pth ( Step S109 of FIG. 5).
  • the pressure curve L2 of the embodiment shows the case where the mixture in the cylinder 150 is ignited by the second discharge (ignition) of the spark plug 200.
  • the in-cylinder pressure P2 after ignition by the second discharge (ignition) is compared with the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) calculated based on the equation of state. It will rise sharply. Therefore, the difference H (P2 ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after the second discharge (ignition) and the in-cylinder pressure based on the state equation becomes equal to or more than the threshold Pth (step S109 in FIG. 5: Yes).
  • the ignition control unit 83 stops the third discharge of the spark plug 200 (stops the output of the ignition signal SA3), and ends the processing.
  • the ignition control unit 83 of the control device 1 since the ignition control unit 83 of the control device 1 does not output the first or second or later (second to fifth or third to fifth) ignition signals, the first or second ignition plug 200 does not output the ignition signal. Discharge (ignition) is not performed for the second and subsequent times (second to fifth or third to fifth).
  • the number of times of multiple discharges (ignition) by the spark plug 200 can be reduced, and wear of the electrodes 210 and 220 can be suppressed.
  • the in-cylinder pressure increases and the dielectric breakdown voltage also increases. Therefore, in order to further ignite, a larger voltage must be applied between the electrodes 210 and 220 of the spark plug 200 for discharge, and this discharge accelerates the wear of the electrodes 210 and 220.
  • the wear of the electrodes 210 and 220 of the spark plug 200 can be suppressed.
  • the ignition plug 200 (ignition device) provided in the cylinder 150 of the internal combustion engine 100 and the ignition control unit for controlling the discharge (ignition) of the ignition plug 200 (exemplified by the processing of steps S101 to S105 in the ignition control unit 83 Control device having an ignition control function) and an ignition detection unit (ignition detection function exhibited by the processing of step S109 in the ignition control unit 83) for detecting ignition of the air-fuel mixture by ignition of the ignition plug 200
  • the ignition control unit 83 is configured to stop the ignition of the spark plug 200 based on the detection of the ignition to the air-fuel mixture by the ignition of the spark plug 200.
  • the ignition control unit 83 stops the ignition of the spark plug 200 after detecting the ignition to the air-fuel mixture by the ignition of the spark plug 200, and thus does not perform the extra ignition after the ignition. Therefore, the control device 1 can reduce the number of discharges while preventing the ignition failure to the air-fuel mixture due to the ignition of the ignition plug 200. As a result, wear of the spark plug 200 can be suppressed.
  • the ignition control unit 83 is configured to control the spark plug 200 so as to ignite a plurality of times (five times in the embodiment) in one combustion cycle of the internal combustion engine 100.
  • the ignition control unit 83 stops ignition of the ignition plug 200 based on the detection of ignition to the air-fuel mixture by the ignition control unit 83. It was set up.
  • the ignition control unit 83 stops the ignition of the ignition plug 200 based on the detection of the ignition to the air-fuel mixture by the ignition plug 200, so extra ignition of the ignition plug 200 after the ignition is successful. Can be prevented.
  • control device 1 has the combustion pressure sensor 140 (in-cylinder pressure detection device) that detects the pressure in the cylinder 150, and the ignition control unit 83 ignites the cylinder 150 detected by the combustion pressure sensor 140. Ignition of the air-fuel mixture by ignition of the ignition plug 200 is detected based on the previous in-cylinder pressure P1 and the in-cylinder pressure P2 after ignition.
  • combustion pressure sensor 140 in-cylinder pressure detection device
  • the ignition control unit 83 determines the presence or absence of ignition of the air-fuel mixture by the ignition of the ignition plug 200 based on the combustion state in the cylinder 150 (pre-ignition in-cylinder pressure P1 and in-cylinder pressure P2 after ignition). It can be determined accurately.
  • the ignition control unit 83 determines the in-cylinder pressure P1 before ignition detected by the combustion pressure sensor 140, the in-cylinder pressure P2 after ignition, and the threshold Pth associated with the displacement of the accelerator pedal 125 and the engine speed. Based on the comparison result with (the first threshold value), it has a data table (threshold value calculation unit) for detecting the ignition to the air-fuel mixture by the ignition of the spark plug 200 and calculating the threshold value Pth. Is configured to calculate the threshold value Pth based on the engine rotational speed (in-cylinder pressure P1) before the start of ignition by the ignition plug 200 and the displacement amount (in-cylinder volume V1) of the accelerator pedal 125.
  • the ignition control unit 83 can easily acquire the threshold value for determining the presence or absence of ignition from the in-cylinder pressure P1 and the in-cylinder volume V1 of the cylinder 150.
  • the ignition control unit 83 determines the ignition plug 200 based on the in-cylinder pressure P2 after ignition of the ignition plug 200 and the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) calculated based on the state equation. It is configured to detect the ignition due to the ignition of the
  • the ignition control unit 83 compares the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) calculated using the equation of state representing the non-ignition state with the in-cylinder pressure P2 after ignition. Since the presence or absence of ignition is determined, when ignition is occurring, the difference between the in-cylinder pressure P2 after ignition and the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) calculated from the equation of state becomes large. Therefore, the ignition control unit 83 can accurately determine the presence or absence of ignition by comparing the in-cylinder pressure P2 after ignition with the in-cylinder pressure (P1 ⁇ (V1 / V2)) calculated from the equation of state.
  • the ignition control unit 83 determines that the ignition to the mixture by ignition of the spark plug 200 is completed. did.
  • the control device 1 can be prevented from becoming complicated.
  • step S109 includes the in-cylinder pressure P1 and P2 (pressure in the cylinder) measured in the in-cylinder pressure measurement step (steps S101 and S106), and the in-cylinder volume measurement step (step Based on the volumes V1 and V2 in the cylinder 150 measured in S102 and S107), the ignition to the air-fuel mixture by the ignition of the spark plug 200 is detected.
  • control device 1A of an internal combustion engine 100 according to a second embodiment will be described.
  • the control device 1A according to the second embodiment is different from the above-described embodiment in that the discharge (ignition) is performed by the spark plug 200 in consideration of the discharge (ignition) interval of the spark plug 200.
  • FIG. 7 is a view for explaining the relationship between the discharge interval of the spark plug 200 and the output torque of the engine.
  • FIG. 8 is a view for explaining the relationship between the discharge interval of the spark plug 200 and the combustion stability (standard deviation of torque),
  • FIG. 9 is a view for explaining the flowability of the combustion gas in the relationship between the engine speed and the torque.
  • the discharge (ignition) interval based on the state of the gas flow in the cylinder 150. For example, when the flow of gas in the cylinder 150 is fast, it is desirable to narrow the discharge interval, and when the flow of gas is slow, it is desirable to widen the discharge interval.
  • the discharge interval of the spark plug 200 has an optimum interval according to the flow of gas in the cylinder 150, and by setting this optimum discharge interval, the output torque of the engine is maximized. Efficiency can be improved. Even if the discharge interval of the spark plug 200 is simply increased, the output torque of the engine is lowered, and the efficiency of the engine is deteriorated.
  • the combustion stability can be enhanced and enhanced.
  • the standard deviation of the output torque of the engine is shown as an indicator of the combustion stability.
  • the standard deviation of the output torque of the engine is high, the rotational fluctuation of the crankshaft 123 becomes large, and the output torque of the engine becomes unstable.
  • the spark plug 200 By appropriately setting the discharge interval of the spark plug 200 based on the state of the flow of the gas in the cylinder 150, the ignition delay and the misfire are prevented, and the combustion stability is improved. As a result, for example, in the internal combustion engine 100, it is possible to perform combustion in a state where the fuel is leaner (the air fuel ratio is large).
  • the gas flow in the cylinder 150 also fluctuates according to the engine speed. Therefore, in the ignition control unit 83, it is necessary to set the discharge interval of the spark plug 200 based on the gas flow corresponding to the engine speed. As shown in FIG. 9, in particular, in the internal combustion engine, it is found that there is a region where the gas flowability is large and a region where the gas flowability is small when control is performed to make the fuel lean and burn. For this reason, it is possible to set an optimal discharge interval for each operating condition by detecting the gas fluidity in advance for each operating condition.
  • Figure 10 It is a flow chart which shows an example of control processing of internal combustion engine 100 concerning a 2nd embodiment.
  • the ignition control unit 83 performs the same processing as steps S101 to S104 in the control method of the embodiment described above.
  • the ignition control unit 83 acquires the crank angle ⁇ 1 and the in-cylinder pressure P1 at the present time (step S201), and calculates the in-cylinder volume V1 based on the crank angle ⁇ 1 (step S202).
  • the ignition control unit 83 obtains the target ignition crank angle ⁇ T with reference to the same data table as described above, and compares the target ignition crank angle ⁇ T with the current crank angle ⁇ 1.
  • step S204 When it is determined that the current crank angle ⁇ 1 is equal to or greater than the target ignition crank angle ⁇ T (step S204: Yes), the ignition control unit 83 acquires the time T1 before ignition (step S205), and ignites the ignition signal SA. It outputs to the coil 300 (step S206).
  • the ignition control unit 83 obtains the crank angle ⁇ 2 after discharging (ignition) of the spark plug 200 and the in-cylinder pressure P2 (step S207), and calculates the in-cylinder volume V2 based on the crank angle ⁇ 2 (step S208).
  • the ignition control unit 83 refers to the same data table (or MAP) as described in step S108 to obtain a predetermined threshold Pth (step S209), and the in-cylinder pressure after discharge (ignition) by the spark plug 200. It is determined whether the difference H (P2 ⁇ P1 ⁇ (V1 / V2)) between P2 and the in-cylinder pressure calculated based on the state equation becomes equal to or greater than this threshold Pth (step S210).
  • the ignition control unit 83 is configured such that a difference H (P2-P1 ⁇ (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after discharge (ignition) by the ignition plug 200 and the in-cylinder pressure calculated based on the state equation If it is determined that (step S210: Yes), it is determined that ignition of the air-fuel mixture has succeeded by the ignition of the spark plug 200, and the process is ended without performing ignition of the next spark plug 200.
  • the difference H (P2-P1 ⁇ (V1 / V2)) between the in-cylinder pressure P2 after discharge (ignition) by the ignition plug 200 and the in-cylinder pressure calculated based on the state equation is a threshold Pth.
  • the time T2 after ignition is acquired (step S211).
  • the ignition control unit 83 has a data table (or MAP) in which the target ignition interval Ta by the ignition plug 200, the displacement amount of the clutch pedal 125, and the engine speed are associated with each other.
  • the unit 83 obtains the target ignition interval Ta from the current displacement amount of the clutch pedal 125 and the engine speed with reference to the data table (or MAP) (step S212).
  • the ignition control unit 83 determines whether the difference (T2-T1) between the time T2 after ignition acquired in step S211 and the time T1 before ignition acquired in step S205 is equal to or greater than the target ignition interval Ta. (Step S213).
  • step S213: Yes If the ignition control unit 83 determines that the ignition interval (T2-T1) of the ignition plug 200 is equal to or longer than the target ignition interval Ta (step S213: Yes), based on the in-cylinder pressure P2 after ignition, at the next ignition timing.
  • the necessary ignition energy is set (step S214).
  • step S213: No When the ignition control unit 83 determines that the ignition interval (T2-T1) of the ignition plug 200 is less than the target ignition interval Ta (step S213: No), the process returns to step S211, and the current time T2 is set again. The processes in steps S211 to S213 are repeated until the ignition interval reaches the target ignition interval Ta.
  • the ignition control unit 83 calculates and sets the energy necessary for the next ignition based on the in-cylinder pressure P2 after the ignition. Thus, the ignition control unit 83 controls the voltage to be applied to the spark plug 200 next time.
  • the ignition control unit 83 replaces the in-cylinder pressure P1 and the in-cylinder volume V1 with the most recently acquired in-cylinder pressure P2 and in-cylinder volume V2 (step S215), and returns to step S205 and the time before the next ignition. While acquiring T1 (step S205), the next ignition signal SA is output (step S206).
  • step S210 when the ignition control unit 83 determines that ignition is not performed (step S210: No), after setting the ignition interval (T2-T1) of the second and subsequent ignitions to the optimal ignition interval Ta, Perform the second and subsequent ignitions. Therefore, the ignition control unit 83 can output the ignition signal SA of the ignition interval at which the efficiency of the engine is optimal. In the first ignition, since the optimal ignition interval set in advance is known, the ignition signal SA having the ignition interval is output.
  • the ignition control unit 83 adjusts the ignition interval of the spark plug 200 in one combustion cycle.
  • step S205 and step S211 for measuring the ignition continuation time (T2-T1) of the spark plug 200, and the ignition continuation measured in the ignition time measurement process (step S205 and step S211)
  • the ignition continuation time determination step for determining whether the time (T2-T1) is equal to or more than the threshold value Ta (second threshold) and the ignition continuation time determination step (step S213)
  • the ignition continuation time step S213)
  • an ignition holding process step S213 in which the ignition plug 200 does not perform the ignition until the ignition continuation time (the time T2 to the time T1) becomes the threshold Ta or more.
  • Step S211 is returned by No, and Steps S211 and S213 are repeated until T2-T1 ⁇ Ta.
  • a return process and the structure further comprising a.
  • the ignition interval of the spark plug 200 can be adjusted according to the flow state of the gas in the cylinder 150, thereby obtaining an ignition interval at which the engine output torque and the combustion stability become optimal. Can. Thus, the efficiency of the internal combustion engine can be improved.
  • the present invention is not limited to the one provided with all the configurations of the above-described embodiment, and a part of the configuration of the above-described embodiment is replaced with the configuration of the other embodiments. Alternatively, the configuration of the above-described embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
  • Control device 10: Analog input unit, 20: Digital input unit, 30: A / D conversion unit, 40: RAM, 50: MPU, 60: ROM, 70: I / O port, 80: output circuit, 81 : General control unit 82: Fuel injection control unit 83: Ignition control unit 84: Cylinder discrimination unit 85: Angle information generation unit 86: Rotational speed information generation unit 87: Intake amount measurement unit 88: Load information Generating unit 89: water temperature measuring unit 100: internal combustion engine 110: air cleaner 111: old period 112: intake manifold 113: throttle valve 113a: throttle opening sensor 114: flow sensor 115: intake temperature sensor , 120: ring gear, 121: crank angle sensor, 122: water temperature sensor, 123: crankshaft, 125: accelerator pedal, 126: accelerator position sensor 130: fuel tank, 131: fuel pump, 132: pressure regulator, 133: fuel piping, 134: fuel injection valve, 140: combustion pressure sensor, 150: cylinder,

Abstract

内燃機関の点火プラグによる多重放電の放電回数を減らすと共に、点火プラグによる燃料への着火不良を抑制した内燃機関の制御装置を提供する。このため本発明は、内燃機関１００の気筒１５０内に設けられた点火プラグ２００と、点火プラグ２００の放電（点火）を制御する点火制御機能と、点火プラグ２００の点火による混合気への着火を検出する着火検出機能と、を有する点火制御部８３とを備え、点火制御部８３は、点火プラグ２００による混合気への着火の検出に基づいて、点火プラグ２００の点火を停止する構成とした。

Description

内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
　本発明は、内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法に関する。
　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で運転する技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れ、再度吸気させる技術などを取り入れ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、１燃焼サイクルにおける点火プラグの放電回数を複数回（多重放電）にすることで、点火プラグの点火による燃料への着火の機会を増やし、着火不良を抑制する方法がある。しかし、点火プラグの放電回数が多くなると、点火プラグの摩耗が促進され、点火プラグの寿命が短くなってしまう。
　特許文献１には、１燃焼サイクルにおける点火プラグの放電回数を減らすようにした内燃機関の制御装置が開示されている。
特許４９３９６２９号公報
　特許文献１に開示されている技術は、気筒内の圧力（筒内圧）と内燃機関の回転位置との関係を予め取得しておき、回転位置が多重放電終了位置に達した場合、１燃焼サイクルにおける多重放電を強制的に終了させるものである。
　しかしながら、一般的な内燃機関では、燃焼室内のガス流動やガス温度にバラツキが生じる場合があり、このような場合、特許文献１の内燃機関の制御装置では、内燃機関の回転位置が多重放電終了位置に達しても、点火プラグの点火による燃料への着火がされず、着火不良のまま点火プラグの点火を終了させてしまうことがある。
　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、内燃機関の点火プラグによる多重放電の放電回数を減らすと共に、点火プラグによる燃料への着火不良を抑制した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、内燃機関の気筒に設けられた点火装置と、点火装置の点火を制御する点火制御部と、点火装置の点火による混合気への着火を検出する着火検出部と、を有する点火制御装置とを備え、点火制御装置は、点火装置の点火による混合気への着火の検出に基づいて、点火装置の点火を停止する構成とした。
　本発明によれば、内燃機関の点火プラグによる多重放電の放電回数を減らすと共に、点火プラグによる燃料への着火不良を抑制した内燃機関の制御装置を提供することができる。
実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。 点火プラグを説明する部分拡大図である。 制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 点火コイルを含む電気回路を説明する図である。 内燃機関の制御処理の一例を示すフローチャートである。 内燃機関の制御の一例を説明する模式図である。 点火プラグの放電間隔とエンジンの出力トルクとの関係を説明する図である。 点火プラグの放電間隔と燃焼安定性との関係を説明する図である。 エンジンの回転数とトルクとの関係における燃焼ガスの流動性を説明する図である。 第２の実施の形態にかかる内燃機関の制御処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置１を説明する。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及び内燃機関の制御装置１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、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が設けられており、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に流入した空気の温度は、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が設けられており、このクランク角センサ１２１により、クランクシャフト（図示せず）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、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が設けられており、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が設けられており、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、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、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が設けられており、排気ガスは三元触媒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が設けられており、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が設けられており、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、Ｏ２センサである。
　また、各気筒１５０の上部には、点火プラグ２００が各々設けられており、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に供給される電圧を生成する点火コイル３００が接続されており、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おり、この中心電極２１０に所定の電圧（実施の形態では、２０、０００Ｖ～４０、０００Ｖ）が印加される。
　外側電極２２０は接地されており、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し、この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧Ｖｍと言う。
　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／Ｄｉｇｉｔａ）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れ、ＲＡＭ４０に記憶される。
　デジタル入力部２０には、クランク角センサ１２１からのデジタル出力信号が入力される。
　デジタル入力部２０には、Ｉ／Ｏポート７０が接続されており、デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、このＩ／Ｏポート７０を介してＲＡＭ４０に記憶される。
　ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。
　ＭＰＵ５０は、ＲＯＭ６０に記憶された制御プログラム（図示せず）を実行することで、ＲＡＭ４０に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。ＭＰＵ５０は、制御プログラムに従って、内燃機関１００を駆動する各アクチュエータ（例えば、スロットル弁１１３、プレッシャレギュレータ１３２、点火プラグ２００等）の作動量を規定する制御値を算出し、ＲＡＭ４０に一時的に記憶する。
　ＲＡＭ４０に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、Ｉ／Ｏポート７０を介して出力回路８０に出力される。
　出力回路８０には、点火プラグ２００に印加する電圧を制御する点火制御部８３（図３参照）の機能などが設けられている。
［制御装置の機能ブロック］
　次に、制御装置１の機能構成を説明する。
　図３は、制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置１の各機能は、ＭＰＵ５０がＲＯＭ６０記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０で実現される。
　図３に示すように、制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３とを有する。
　全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６と、燃焼圧センサ１４０（ＣＰＳ）に接続されており、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とを受け付ける。
　全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とに基づいて、燃料噴射制御部８２と点火制御部８３の全体的な制御を行う。
　燃料噴射制御部８２は、内燃機関１００の各気筒１５０を判別する気筒判別部８４と、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する角度情報生成部８５と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部８６と、に接続されており、気筒判別部８４からの気筒判別情報Ｓ３と、角度情報生成部８５からのクランク角度情報Ｓ４と、回転数情報生成部８６からのエンジン回転数情報Ｓ５と、を受け付ける。
　また、燃料噴射制御部８２は、気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部８７と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部８８と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部８９と、に接続されており、吸気量計測部８７からの吸気量情報Ｓ６と、負荷情報生成部８８からのエンジン負荷情報Ｓ７と、水温計測部８９からの冷却水温度情報Ｓ８と、を受け付ける。
　燃料噴射制御部８２は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁１３４から噴射される燃料の噴射量と噴射時間（燃料噴射弁制御情報Ｓ９）を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて燃料噴射弁１３４を制御する。
　点火制御部８３は、全体制御部８１のほか、気筒判別部８４と、角度情報生成部８５と、回転数情報生成部８６と、負荷情報生成部８８と、水温計測部８９とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。
　点火制御部８３は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０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３１０に通電した電流を遮断する時間（点火時間）を算出する。
　点火制御部８３は、算出した通電量と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡを出力することで、点火プラグ２００による点火の制御を行う。
　また、点火制御部８３は、気筒１５０の筒内圧と、筒内容積とに基づいて、点火プラグ２００の点火による気筒１５０内の混合気への着火の有無の検出を行う。
　なお、少なくとも、前述した点火プラグ２００（点火コイル３００）と、点火制御部８３とを含み、点火制御部８３が、点火プラグ２００の点火の制御を行う機能と、着火の検出を行う機能を有する構成は、本発明の内燃機関の制御装置に相当する。
［点火コイルの電気回路］
　次に、点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する。
　図４は、点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する図である。
　電気回路４００では、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点火コイル３００を有する。
　１次側コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、１次側コイル３１０には、所定の電圧（実施の形態では、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に接続されており、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、１次側コイル３１０に電力（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、コイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。
２次側コイル３２０に発生した高電圧が点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加されることで、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に放電が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した放電電圧が、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着火する。
　実施の形態において、点火制御装置８３は、点火プラグ２００の点火による混合ガスへの着火不良を防止するため、内燃機関１００の１燃焼サイクルにおいて、点火プラグ２００で複数回の放電（点火）を行うように制御する。この１燃料サイクルにおける複数回の放電（点火）を多重放電（多重点火）と言う。
　点火プラグ２００では、多重放電が行われると、放電回数が増えるほど電極２１０、２２０の摩耗が促進される。特に、点火プラグ２００の点火により、混合気への着火が成功した後、さらに放電が行われると、電極周囲の温度がより高温となり、電極の摩耗が著しく促進される。よって、点火プラグ２００の寿命を長くするために、着火後の放電を停止して放電回数を少なくする必要があり、これにより点火プラグ２００の交換に伴うコストを抑制することができる。
　また、この種の電気回路４００では、点火コイル３００から点火プラグ２００に至る電気経路は、接地側のシリンダブロック（図示せず）を含む大きなループを構成することから、点火コイル３００の急激な電流変化による大きな電磁ノイズが発生する。この電磁ノイズは、制御装置１の制御に影響を与えるため、電磁ノイズを発生させる点火コイル３００の電流変化（つまり、点火プラグ２００の放電回数）は極力少なくする必要がある。
　さらに、前述したように、点火プラグ２００に多重放電を行わせるためには、点火コイル３００とイグナイタ３４０を含む電気回路を、放電回数分用意する必要があり、例えば、１燃焼サイクルに５回の放電を行わせる場合、前述した電気回路４００を５個用意しておく必要がある。制御装置１では、放電回数分の電気回路４００を設ける必要がある結果、コストの増加が大きな問題となる。よって、制御装置１のコスト削減のためにも、着火したか否かの判断を確実に行い、着火した場合には、点火を停止することで放電の基本回数を少なくする必要がある。
［内燃機関の制御方法］
　次に、実施の形態の制御装置１で実施される、点火プラグ２００の多重放電の回数を減らすための制御方法の一例を説明する。この制御は、制御装置１において、出力回路８０の点火制御部８３で実行される。
　図５は、内燃機関１００の制御処理の一例を示すフローチャートである。
　図５に示すように、ステップＳ１０１において、点火制御部８３は、クランク角センサ１２１で検出したクランクシャフト１２３の現時点のクランク角θ１（クランク角度情報Ｓ４）を、角度情報生成部８５を介して取得すると共に、燃焼圧センサ１４０で検出した筒内圧Ｐ１を、全体制御部８１を介して取得する。
　ステップＳ１０２において、点火制御部８３は、ステップＳ１０１で取得したクランク角θ１に基づいて、クランク角がθ１である時の気筒１５０の燃焼室の容積（筒内容積）Ｖ１を算出する。
　ステップＳ１０３において、点火制御部８３は、目標点火クランク角θＴを取得する。
目標点火クランク角θＴは、アクセルペダル１２５の変位量（アクセルポジションセンサ１２６の出力）とエンジン回転数とに関連付けられ、データテーブル（又はＭＡＰ）状に生成されている。点火制御部８３は、このデータテーブル（又はＭＡＰ）を参照し、現在のアクセルペダル１２５の変位量（アクセルポジションセンサ１２６の出力）とエンジン回転数とに基づいて、目標点火クランク角θＴを取得する。
　なお、アクセルペダル１２５の変位量とエンジン回転数とに関連付けられた閾値Ｐｔｈをデータテーブル状に有し、このデータテーブルを参照して、閾値Ｐｔｈを取得する構成は、本発明の閾値算出部に相当する。
　この目標点火クランク角θＴは、内燃機関１００の運転状態（ガス流動や回転回数）に基づいて、内燃機関１００の運転にとって最も効率がよい（出力トルクが高い又は燃焼安定性が良い）クランク角に設定されている。
　ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、ステップＳ１０１で取得したクランク角θ１と、目標点火クランク角θＴとを比較し、クランク角θ１が目標点火クランク角θＴ以上（θ１≧θＴ）であるか否かを判定する。
　点火制御部８３は、クランク角θ１が目標点火クランク角θＴ以上であると判定した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進み、点火信号ＳＡを点火コイル３００に出力する。一方、点火制御部８３は、クランク角θ１が目標点火クランク角θＴ未満であると判定した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻って、再度、現時点のクランク角θ１を取得し、取得したクランク角θ１が、目標点火クランク角θＴ以上となるまで、ステップＳ１０１～Ｓ１０４の処理を繰り返す。
　ステップＳ１０６において、点火制御部８３は、点火プラグ２００が放電（点火）した後のクランク角θ２を、クランク角センサ１２１から取得すると共に、点火プラグ２００が放電（点火）した後の筒内圧Ｐ２を、燃焼圧センサ１４０から取得する。
　ステップＳ１０７において、点火制御部８３は、ステップＳ１０６で取得したクランク角θ２に基づいて、クランク角がθ２である時の気筒１５０の燃焼室の容積（筒内容積）Ｖ２を算出する。
　ステップＳ１０８において、点火制御部８３は、アクセルペダル１２５の変位量とエンジン回転数と関連付けられた所定の閾値Ｐｔｈを取得する。
　ステップＳ１０９において、点火制御部８３は、燃焼圧センサ１４０で検出した点火後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））との差Ｈ（Ｈ＝Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））と、ステップＳ１０８で取得した閾値Ｐｔｈとを比較し、点火後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２）との差Ｈ（Ｈ＝Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が閾値Ｐｔｈ以上か否かを判定し、差Ｈが閾値Ｐｔｈ以上である場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、その後の点火プラグ２００の放電（点火）処理を終了する。
　点火制御部８３は、点火後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２）との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、閾値Ｐｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、パラメータＰ１、Ｖ１を直近に取得した値Ｐ２、Ｖ２に更新する（ステップＳ１１０）。
　点火制御部８３は、その後、ステップＳ１０５に戻って、点火プラグ２００の放電（点火）を実施し、点火後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２）との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、閾値Ｐｔｈ以上となるまで、ステップＳ１０５～ステップＳ１１０の処理を繰り返し行う。
　次に、図６を用いて実施の形態にかかる制御装置１による内燃機関１００の制御の一例を、前述したフローチャートに沿って説明する。
　図６は、実施の形態にかかる制御装置１による内燃機関１００の制御の一例を説明する図である。図６では、横軸にクランク角度θ、縦軸に筒内圧Ｐとの関係を示している。
　図６において、圧力曲線Ｌ１（点線）は、１回目の放電（点火）で着火した場合の気筒１５０の筒内圧の一例を示しており、圧力曲線Ｌ２（実線）は、２回目の放電（点火）で着火した場合の気筒１５０の筒内圧の一例を示しており、圧力曲線Ｌ３（一点鎖線）は、状態方程式（断熱変化）の場合の気筒１５０の筒内圧の一例を示している。状態方程式に基づく圧力曲線Ｌ３は、着火しない場合の筒内圧を示している。
　また、図６において、圧力曲線Ｌ１～Ｌ３の下部に、点火制御部８３から出力される点火信号ＳＡ１～ＳＡ５を示している。
　図６に示すように、初めに圧力曲線Ｌ１について説明すると、点火制御部８３は、現時点でのクランク角θ１と筒内圧Ｐ１を取得し（図５のステップ１０１）、クランク角θ１に基づいて筒内容積Ｖ１を算出する（図５のステップＳ１０２）。
　点火制御部８３は、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）とエンジン回転数とに関連付けられたデータテーブル（又はＭＡＰ）を参照して、目標点火クランク角θＴを取得し（図５のステップＳ１０３）、クランク角θ１が目標点火クランク角θＴ以上か否かを判定する（図５のステップＳ１０４）。
　図６に示す実施の形態では、点火制御部８３は、所定のタイミングで、クランク角θ１が目標点火クランク角θＴ以上であると判定し（図５のステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、１回目の点火信号ＳＡ１を出力する（図５のステップＳ１０５）。
　点火制御部８３は、点火後のクランク角θ２と筒内圧Ｐ２を取得し（図５のステップＳ１０６）、クランク角θ２に基づいて筒内容積Ｖ２を算出する（図５のステップＳ１０７）。
　そして、点火制御部８３は、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）とエンジン回転数と関連付けられた所定の閾値Ｐｔｈを取得し（図５のステップＳ１０８）、点火後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した気筒１５０の筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、この閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判定する（図５のステップＳ１０９）。
　実施の形態の圧力曲線Ｌ１は、点火プラグ２００の１回目の放電（点火）により、気筒１５０内の混合気に着火した場合を示している。この場合、気筒１５０内で爆発が起こるため、１回目の放電（点火）により着火した後の筒内圧Ｐ２が、状態方程式に基づく筒内圧に比べて急激に高くなる。そのため、１回目の放電（点火）後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、閾値Ｐｔｈ以上となり（図５のステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、点火制御部８３は、点火プラグ２００の２回目の放電を停止（点火信号ＳＡ２の出力を停止）し、処理を終了する。
　そして図６に示すように、圧力曲線Ｌ１では、気筒１５０内での爆発により、ピストン１７０が押し下げられて燃焼ガスが膨張するため、筒内圧が急激に低くなる。
　次に、圧力曲線Ｌ２では、１回目の放電（点火）で気筒１５０内の混合気に着火しない。このため、点火した後の筒内圧Ｐ２が、状態方程式に基づいて算出した筒内圧に近似する値となる。よって、この場合、点火後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、閾値Ｐｔｈ未満となり（図５のステップＳ１０９：Ｎｏ）、点火制御部８３は、筒内圧Ｐ１と筒内容積Ｖ１を直近に取得した筒内圧Ｐ２と筒内容積Ｖ２に置き替えた後（図５のステップＳ１１０）、２回目の点火信号ＳＡ２を出力する（図５のステップＳ１０５）。
　点火制御部８３は、２回目の放電（点火）の後のクランク角θ２と筒内圧Ｐ２を取得し（図５のステップＳ１０６）、このクランク角θ２に基づいて筒内容積Ｖ２を算出する（図５のステップＳ１０７）。
　そして、点火制御部８３は、２回目の放電（点火）後のアクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）とエンジン回転数と関連付けられた閾値Ｐｔｈを取得し（図５のステップＳ１０８）、２回目の放電（点火）後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、この閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判定する（図５のステップＳ１０９）。
　実施の形態の圧力曲線Ｌ２は、点火プラグ２００の２回目の放電（点火）により、気筒１５０内の混合気に着火した場合を示している。この場合、気筒１５０内で爆発が起こるため、２回目の放電（点火）により着火した後の筒内圧Ｐ２が、状態方程式に基づいて算出した筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））に比べて急激に高くなる。そのため、２回目の放電（点火）後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づく筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、閾値Ｐｔｈ以上となり（図５のステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、点火制御部８３は、点火プラグ２００の３回目の放電を停止（点火信号ＳＡ３の出力を停止）し、処理を終了する。
　前述したように、制御装置１の点火制御部８３は、１回目又は２回目以降（２～５回目又は３～５回目）の点火信号の出力を行わないため、点火プラグ２００での１回目又は２回目以降（２～５回目又は３～５回目）の放電（点火）が行われない。
　その結果、点火プラグ２００による多重放電（点火）の回数を少なくすることがき、電極２１０、２２０の摩耗を抑えることができる。
　特に、混合気への着火後の放電（点火）では、筒内圧が高くなり絶縁破壊電圧も大きくなる。そのため、さらに着火させるためには、点火プラグ２００の電極２１０、２２０間により大きな電圧を印加して放電しなければならず、この放電により電極２１０、２２０の摩耗が促進されてしまう。実施の形態にかかる制御装置１では、着火後の点火プラグ２００の放電（点火）を停止するので、点火プラグ２００の電極２１０、２２０の摩耗を抑えることができる。
　以上説明した通り、実施の形態では、
（１）内燃機関１００の気筒１５０に設けられた点火プラグ２００（点火装置）と、点火プラグ２００の放電（点火）を制御する点火制御部（点火制御部８３におけるステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理により発揮される点火制御機能）と、点火プラグ２００の点火による混合気への着火を検出する着火検出部（点火制御部８３におけるステップＳ１０９の処理により発揮される着火検出機能）と、を有する点火制御装置８３とを備え、点火制御部８３は、点火プラグ２００の点火による混合気への着火の検出に基づいて、点火プラグ２００の点火を停止する構成とした。
　このように構成すると、点火制御部８３は、点火プラグ２００の点火による混合気への着火を検知した後の点火プラグ２００の点火を停止するので、着火後の余分な点火を行うことがない。よって、制御装置１は、点火プラグ２００の点火による混合気への着火不良を防止しつつ、放電回数を減らすことができる。その結果、点火プラグ２００の摩耗を抑えることができる。
（２）また、点火制御部８３は、内燃機関１００の１燃焼サイクルにおいて複数回（実施の形態では、５回）点火するように点火プラグ２００を制御する構成とした。
　このように構成すると、点火プラグ２００での多重放電により、混合気への着火不良を防止することができる。
（３）また、点火制御部８３は、１燃焼サイクルにおいて、点火プラグ２００による点火を行った後、当該点火制御部８３による混合気への着火の検出に基づいて、点火プラグ２００の点火を停止する構成とした。
　このように構成すると、点火制御部８３は、点火プラグ２００による混合気への着火の検出に基づいて、点火プラグ２００の点火を停止するので、着火が成功した後の点火プラグ２００の余分な点火を防止できる。
（４）また、制御装置１は、気筒１５０内の圧力を検出する燃焼圧センサ１４０（筒内圧検出装置）を有し、点火制御部８３は、燃焼圧センサ１４０で検出した気筒１５０内の点火前の筒内圧Ｐ１と点火後の筒内圧Ｐ２とに基づいて、点火プラグ２００の点火による混合気への着火を検出する構成とした。
　このように構成すると、点火制御部８３は、気筒１５０内の燃焼状態（点火前筒内圧Ｐ１と点火後の筒内圧Ｐ２）に基づいて、点火プラグ２００の点火による混合気への着火の有無を正確に判定することができる。
（５）また、点火制御部８３は、燃焼圧センサ１４０で検出した点火前の筒内圧Ｐ１と点火後の筒内圧Ｐ２と、アクセルペダル１２５の変位量とエンジン回転数とに関連付けられた閾値Ｐｔｈ（第１閾値）との比較結果に基づいて、点火プラグ２００の点火による混合気への着火を検出すると共に、閾値Ｐｔｈを算出するためのデータテーブル（閾値算出部）を有し、当該データテーブルは、点火プラグ２００による点火開始前のエンジン回転数（筒内圧Ｐ１）と、アクセルペダル１２５の変位量（筒内容積Ｖ１）とに基づいて、閾値Ｐｔｈを算出する構成とした。
　このように構成すると、点火制御部８３は、着火の有無を判定するための閾値を、筒内圧Ｐ１と気筒１５０の筒内容積Ｖ１とから簡単に取得することができる。
（６）また、点火制御部８３は、点火プラグ２００の点火後の筒内圧Ｐ２と、状態方程式に基づいて算出した筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））と、に基づいて、点火プラグ２００の点火による着火を検出する構成とした。
　このように構成すると、点火制御部８３は、着火していない状態を表す状態方程式を用いて算出された筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））と、点火後の筒内圧Ｐ２とを比較して着火の有無を判定するので、着火している場合には、着火後の筒内圧Ｐ２と、状態方程式から算出された筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））との差分が大きくなる。よって、点火制御部８３は、点火後の筒内圧Ｐ２と、状態方程式から算出された筒内圧（Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））とを比較することで、着火の有無の判定を正確に行える。
（７）また、点火制御部８３は、点火プラグ２００の点火後の筒内圧Ｐ２が、閾値Ｐｔｈ以上となった場合、点火プラグ２００の点火による混合気への着火が完了したと判定する構成とした。
　このように構成すると、閾値Ｐｔｈを適切に設定することで、点火プラグ２００の点火後の筒内圧Ｐ２に基づいて、点火プラグ２００の点火による混合気への着火の有無を判定できる。よって、一般的な車両に搭載される燃焼圧センサ１４０からの信号のみで、着火の有無を判定することができ、着火の有無を判定するためのセンサなどを別途設ける必要なく、製造コストを抑えると共に、制御装置１の複雑化を抑えることができる。
（８）また、内燃機関１００の気筒１５０内に設けた点火プラグ２００により点火する点火工程（ステップＳ１０５）と、点火プラグ２００の点火による気筒１５０内の混合気への着火を検出する着火検出工程（ステップＳ１０９）と、着火検出工程による混合気への着火の検出に基づいて、点火プラグ２００の点火を停止する点火停止工程（ステップＳ１０９：Ｙｅｓの判断による処理の終了）と、を有する構成とした。
　このように構成すると、点火プラグ２００の着火を検出した場合、次の点火プラグ２００の点火を停止するので、多重放電における点火プラグ２００の放電回数を減らすことができ、点火プラグ２００の寿命を延ばすことができる。
（９）また、気筒１５０の筒内圧Ｐ１、Ｐ２を測定する筒内圧測定工程（ステップＳ１０１、Ｓ１０６）と、気筒１５０の筒内容積Ｖ１、Ｖ２を測定する筒内容積測定工程（ステップＳ１０２、Ｓ１０７）と、をさらに有し、着火検出工程（ステップＳ１０９）は、筒内圧測定工程（ステップＳ１０１、Ｓ１０６）で測定した筒内圧Ｐ１、Ｐ２（気筒内の圧力）と、筒内容積測定工程（ステップＳ１０２、Ｓ１０７）で測定した気筒１５０内の容積Ｖ１、Ｖ２とに基づいて、点火プラグ２００の点火による混合気への着火を検出する構成とした。
　このように構成すると、点火前後の筒内圧Ｐ１、Ｐ２と容積Ｖ１、Ｖ２とに基づいて、点火プラグ２００の点火による混合気への着火の有無を適切に検出することができる。
［第２の実施の形態］
　次に、第２の実施の形態にかかる内燃機関１００の制御装置１Ａを説明する。
　第２の実施の形態にかかる制御装置１Ａでは、点火プラグ２００の放電（点火）間隔を考慮して、点火プラグ２００による放電（点火）を行っている点が、前述した実施の形態と異なる。
　図７は、点火プラグ２００の放電間隔とエンジンの出力トルクとの関係を説明する図である。
　図８は、点火プラグ２００の放電間隔と燃焼安定性（トルクの標準偏差）との関係を説明する図であり、
　図９は、エンジンの回転数とトルクとの関係における燃焼ガスの流動性を説明する図である。
　内燃機関１００の気筒１５０内では、点火プラグ２００による放電（点火）後のガス（混合気）の組成が改善しない限り、再度放電（点火）してもガスへの着火が難しい。そのため、気筒１５０内でのガスの流れの状態に基づいて、放電（点火）間隔を設定することが必要となる。例えば、気筒１５０内でのガスの流れが速い場合、放電間隔を狭くし、ガスの流れが遅い場合、放電間隔を広くすることが望ましい。
　図７に示すように、点火プラグ２００の放電間隔は、気筒１５０内のガスの流れによって最適な間隔があり、この最適な放電間隔に設定することで、エンジンの出力トルクを最大にしてエンジンの効率を高めることができる。なお、点火プラグ２００の放電間隔を単に広くしても、エンジンの出力トルクが下がってしまい、エンジンの効率が悪くなってしまう。
　また、図８に示すように、点火プラグ２００の放電間隔と燃焼安定性との関係を見ても同じことが言える。
　図８に示すように、点火プラグ２００の放電間隔を最適な間隔に設定することで、燃焼安定性を高め高めることができる。ここで、燃焼安定性の指標として、エンジンの出力トルクの標準偏差を示している。エンジンの出力トルクの標準偏差が高いと、クランクシャフト１２３の回転変動が大きくなり、エンジンの出力トルクが不安定になる。
　気筒１５０内のガスの流れの状態に基づいて、点火プラグ２００の放電間隔を適切に設定することで、着火遅れや失火防止し、燃焼安定性が改善する。その結果、例えば、内燃機関１００において、より燃料が希薄な状態（空燃比が大きい）での燃焼を行うことが可能となる。
　図９に示すように、エンジン回転数に応じて気筒１５０内のガス流動も変動する。そのため、点火制御部８３では、点火プラグ２００の放電間隔をこのエンジン回転数に応じたガス流動に基づいて設定する必要がある。図９に示すように、特に、内燃機関において、燃料を希薄にして燃焼させる制御が行われる場合、ガス流動性が大きい領域と小さい領域とがあることが分かる。このため、予め運転条件ごとのガス流動性を検出することで、運転条件ごとに最適な放電間隔を設定することができる。
［内燃機関の制御方法］
　次に、点火プラグ２００の放電間隔を最適に設定する場合の内燃機関１００の制御処理の一例を説明する。
　図１０は。第２の実施の形態にかかる内燃機関１００の制御処理の一例を示すフローチャートである。
　図１０に示すように、ステップＳ２０１～Ｓ２０４において、点火制御部８３は、前述した実施の形態の制御方法のステップＳ１０１～Ｓ１０４と同様の処理を行う。
　具体的には、点火制御部８３は、現時点でのクランク角θ１と筒内圧Ｐ１とを取得し（ステップＳ２０１）、クランク角θ１に基づいて筒内容積Ｖ１を算出する（ステップＳ２０２）。
　点火制御部８３は、前述と同様のデータテーブルを参照して、目標点火クランク角θＴを取得し、この目標点火クランク角θＴと、現時点のクランク角θ１とを比較する。
　点火制御部８３は、現時点のクランク角θ１が、目標点火クランク角θＴ以上であると判定した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、点火前の時刻Ｔ１を取得し（ステップＳ２０５）、点火信号ＳＡを点火コイル３００に出力する（ステップＳ２０６）。
　点火制御部８３は、点火プラグ２００の放電（点火）後のクランク角θ２と筒内圧Ｐ２とを取得し（ステップＳ２０７）、クランク角θ２に基づいて筒内容積Ｖ２を算出する（ステップＳ２０８）。
　点火制御部８３は、ステップＳ１０８で説明したデータテーブル（又はＭＡＰ）と同様のものを参照して、所定の閾値Ｐｔｈを取得し（ステップＳ２０９）、点火プラグ２００による放電（点火）後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、この閾値Ｐｔｈ以上となるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
　点火制御部８３は、点火プラグ２００による放電（点火）後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、この閾値Ｐｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、点火プラグ２００の点火により混合気への着火が成功したと判定し、次の点火プラグ２００の点火を行わず、そのまま処理を終了する。
　一方、点火制御部８３は、点火プラグ２００による放電（点火）後の筒内圧Ｐ２と状態方程式に基づいて算出した筒内圧との差Ｈ（Ｐ２－Ｐ１×（Ｖ１／Ｖ２））が、閾値Ｐｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、点火後の時刻Ｔ２を取得する
（ステップＳ２１１）。
　ここで、点火制御部８３は、点火プラグ２００による目標点火間隔Ｔａと、クラッチペダル１２５の変位量と、エンジン回転数とが、関連付けられたデータテーブル（又はＭＡＰ）を有しており、点火制御部８３は、現在のクラッチペダル１２５の変位量とエンジン回転数から、当該データテーブル（又はＭＡＰ）を参照して、目標点火間隔Ｔａを取得する（ステップＳ２１２）。
　点火制御部８３は、ステップＳ２１１で取得した点火後の時刻Ｔ２と、ステップＳ２０５で取得した点火前の時刻Ｔ１との差分（Ｔ２－Ｔ１）が、目標点火間隔Ｔａ以上であるか否か判定する（ステップＳ２１３）。
　点火制御部８３は、点火プラグ２００の点火間隔（Ｔ２－Ｔ１）が目標点火間隔Ｔａ以上であると判定した場合（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）、点火後の筒内圧Ｐ２に基づいて、次回点火タイミングで必要となる点火エネルギを設定する（ステップＳ２１４）。なお、点火制御部８３は、点火プラグ２００の点火間隔（Ｔ２－Ｔ１）が目標点火間隔Ｔａ未満であると判定した場合（ステップＳ２１３：Ｎｏ）、ステップＳ２１１に戻って、再度現在の時刻Ｔ２を取得し、点火間隔が目標点火間隔Ｔａとなるまで、ステップＳ２１１～ステップＳ２１３の処理を繰り返す。
　ここで、気筒１５０では、筒内圧に応じて、混合気（ガス）を着火するための絶縁破壊電圧が変化し、筒内圧が大きくなるほど絶縁破壊電圧が大きくなる。よって、点火制御部８３では、点火後の筒内圧Ｐ２に基づいて、次回の点火に必要なエネルギを算出して設定している。これにより、点火制御部８３は、次回、点火プラグ２００に印加する電圧を制御する。
　そして、点火制御部８３は、筒内圧Ｐ１と筒内容積Ｖ１を直近に取得した筒内圧Ｐ２と筒内容積Ｖ２に置き替えて（ステップＳ２１５）、ステップＳ２０５に戻って、次の点火前の時刻Ｔ１を取得する（ステップＳ２０５）と共に、次の点火信号ＳＡを出力する（ステップＳ２０６）。
　前述したように、点火制御部８３は、着火していないと判定した場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、２回目以降の点火の点火間隔（Ｔ２－Ｔ１）を最適な点火間隔Ｔａに設定した後、２回目以降の点火を行う。よって、点火制御部８３は、エンジンの効率が最適となる点火間隔の点火信号ＳＡを出力することができる。なお、１回目の点火では、予め設定されている最適な点火間隔が分かっているので、その点火間隔を有する点火信号ＳＡを出力する。
　以上説明した通り、第２の実施の形態では、
（１０）点火制御部８３は、１燃焼サイクルにおける点火プラグ２００の点火間隔を調整する構成とした。
（１１）さらに、点火プラグ２００の点火継続時間（Ｔ２－Ｔ１）を測定する点火時間測定工（ステップＳ２０５及びステップＳ２１１）と、点火時間測定工程（ステップＳ２０５及びステップＳ２１１）により測定された点火継続時間（Ｔ２－Ｔ１）が、閾値Ｔａ（第２閾値）以上であるか否かを判定する点火継続時間判定工程（ステップＳ２１３）と、点火継続時間判定工程（ステップＳ２１３）において、点火継続時間（時刻Ｔ２－時刻Ｔ１）が、閾値Ｔａ未満であると判定した場合、点火継続時間（時刻Ｔ２－時刻Ｔ１）が、閾値Ｔａ以上となるまで点火プラグ２００による点火を行わない点火保留工程（ステップＳ２１３：ＮｏによりステップＳ２１１戻り、Ｔ２－Ｔ１≧ＴａとなるまでステップＳ２１１とステップＳ２１３を繰り返す処理）と、をさらに有する構成とした。
　上記のように構成すると、気筒１５０内のガスの流れ状態に応じて点火プラグ２００の点火間隔を調整することができ、これによりエンジンの出力トルク、燃焼安定性が最適となる点火間隔を得ることができる。よって、内燃機関の効率を向上させることができる。
　以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態を全て組み合わせてもよく、何れか２つ以上の実施の形態を任意に組み合わせても好適である。
　また、本発明は、前述した実施の形態の全ての構成を備えているものに限定されるものではなく、前述した実施の形態の構成の一部を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよく、また、前述した実施の形態の構成を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよい。
　また、前述した実施の形態の一部の構成について、他の実施の形態の構成に追加、削除、置換をしてもよい。
　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：旧期間、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、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１７０：ピストン、２００：点火プラグ、２１０：中心電極、２２０：外側電極、２３０：絶縁体、３００：点火コイル、３１０：１次側コイル、３２０：２次側コイル、３３０：直流電源、３４０：イグナイタ、４００：電気回路

Claims (12)

  1. 　内燃機関の気筒に設けられた点火装置と、
    　前記点火装置の点火を制御する点火制御部と、前記点火装置の点火による混合気への着火を検出する着火検出部と、を有する点火制御装置とを備え、
    　前記点火制御装置は、
    　前記点火装置の点火による混合気への着火の検出に基づいて、前記点火装置の点火を停止する内燃機関の制御装置。
  2. 　前記点火制御装置は、前記内燃機関の１燃焼サイクルにおいて複数回点火するように前記点火装置を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記点火制御装置は、前記１燃焼サイクルにおいて、前記点火装置による点火を行った後、前記着火検出部による混合気への着火の検出に基づいて、前記点火装置の点火を停止する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出装置を有し、
    　前記点火制御装置は、
    　前記筒内圧検出装置で検出した前記気筒内の点火前後の圧力に基づいて、前記点火装置の点火による前記混合気への着火を検出する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記点火制御装置は、前記筒内圧検出装置で検出した前記気筒内の圧力と、第１閾値との比較結果に基づいて、前記点火装置の点火による前記混合気への着火を検出すると共に、
    　前記第１閾値を算出する閾値算出部を有し、
    　前記閾値算出部は、前記点火装置による点火開始前の前記気筒内の圧力と、前記気筒内の容積とに基づいて、前記第１閾値を算出する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　前記点火制御装置は、
    　前記点火装置による点火後の前記気筒内の圧力と、状態方程式により算出された筒内圧と、に基づいて、前記点火装置の点火による着火を検出する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 　前記点火制御装置は、前記気筒内の圧力が、前記第１閾値以上となった場合、前記点火装置の点火による混合気への着火が完了したと判定する請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 　前記点火制御装置は、前記１燃焼サイクルにおける前記点火装置の点火間隔を調整する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  9. 　内燃機関の気筒に設けた点火装置により点火する点火工程と、
    　前記点火装置の点火による前記気筒内の混合気への着火を検出する着火検出工程と、
    　前記着火検出工程による前記混合気への着火の検出に基づいて、前記点火装置の点火を停止する点火停止工程と、を有する内燃機関の制御方法。
  10. 　前記点火工程は、前記内燃機関の１燃焼サイクルにおいて複数回点火する請求項９に記載の内燃機関の制御方法。
  11. 　前記気筒内の圧力を測定する筒内圧測定工程と、
    　前記気筒内の容積を測定する筒内容積測定工程と、をさらに有し、
    　前記着火検出工程は、
    　前記筒内圧測定工程で測定した前記気筒内の圧力と、前記筒内容積測定工程で測定した前記気筒内の容積とに基づいて、前記点火装置の点火による混合気への着火を検出する請求項１０に記載の内燃機関の制御方法。
  12. 　前記点火装置の点火継続時間を測定する点火時間測定工程と、
    　前記点火時間測定工程により測定された点火継続時間が、第２閾値以上であるか否かを判定する点火継続時間判定工程と、
    　前記点火継続時間判定工程において、前記点火継続時間が、前記第２閾値未満であると判定した場合、前記点火継続時間が、前記第２閾値以上となるまで前記点火装置による点火を行わない点火保留工程と、をさらに有する請求項１１に記載の内燃機関の制御方法。
     
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