WO2019087748A1 - 内燃機関用点火装置および車両用制御装置 - Google Patents

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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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Definitions

  • the present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine and a control device for a vehicle.
  • Patent Document 1 discloses an igniter for an engine that prevents the temperature decrease of the igniter by performing ignition of the igniter at a timing (exhaust timing) different from the normal ignition timing in one combustion cycle of the internal combustion engine. It is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has an object to suppress the generation of hydrocarbons at the time of cold start of the internal combustion engine and reduce the manufacturing cost of the exhaust catalyst.
  • an ignition control part which controls electric discharge of an ignition plug provided in a cylinder, and it was considered as composition which carries out electric discharge of an ignition plug before an operation start of an internal combustion engine.
  • 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.
  • the control device 1 of the internal combustion engine 100 will be referred to as a combination of a partial configuration or all configurations of the internal combustion engine 100 and a partial configuration or all configurations of the control device 1.
  • FIG. 1 is a view for explaining the main configuration of an internal combustion engine 100 and an internal combustion engine ignition device.
  • 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 the gas flowing into each cylinder 150 is detected by an intake air temperature sensor 115.
  • a crank angle sensor 121 is provided radially outside the ring gear 120 attached to the crankshaft 123, and the crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123.
  • 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 injected from the fuel injection valve (injector) 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 called the dielectric breakdown voltage.
  • the discharge control of the spark plug 200 is performed by the ignition control unit 83 of the control device 1 described later.
  • 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 outputs the ignition signal S to the primary coil 310 of the ignition coil 300 based on the calculated amount of energization, the energization start time, and the ignition time, so that discharge control by the ignition plug 200 is performed. Do.
  • the ignition device for an internal combustion engine has the function of controlling at least the ignition plug 200, the ignition coil 300, and the ignition control unit 83, the ignition control unit 83 controlling the ignition of the ignition plug 200. It corresponds to
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the temperature of the electrode, the dielectric breakdown voltage, and the air-fuel ratio.
  • the dielectric breakdown voltage When the dielectric breakdown voltage is constant (the output current of the ignition coil 300 is constant), the dielectric breakdown voltage can not be exceeded unless the air-fuel ratio is reduced (the fuel is concentrated) as the temperature of the electrode of the spark plug 200 decreases. As a result, in the internal combustion engine 100, the generation of hydrocarbons (HC) at the time of combustion increases as much as the ratio of fuel in the air-fuel mixture increases.
  • HC hydrocarbons
  • the insulation breakdown voltage can be exceeded even if the air-fuel ratio is increased (the fuel is made thinner) as the temperature of the electrode of the spark plug 200 at the start of the cold machine is increased (see thick arrow in FIG. 4). Generation of hydrocarbons can be reduced. Therefore, in the internal combustion engine 100, by raising the temperature of the electrode of the spark plug 200 at the time of cold start before discharge (ignition), the air-fuel ratio at the cold start is increased and generation of hydrocarbons (HC) is suppressed. be able to.
  • the air-fuel ratio for igniting with a predetermined dielectric breakdown voltage is P1
  • the electrode temperature is high
  • ignition with a predetermined dielectric breakdown voltage is performed.
  • the air-fuel ratio is P2. Therefore, as the electrode temperature increases, the fuel necessary for ignition can be made thinner, and the amount of hydrocarbons (HC) generated by combustion decreases.
  • FIG. 5 is an example of a timing chart for explaining the output timing of the ignition signal S output from the ignition control unit 83.
  • the uppermost stage shows ON / OFF of the ignition switch SW of the vehicle (not shown).
  • the second stage from the top shows the output signal of the crank angle sensor 121.
  • the third stage from the top shows the ignition signal S output from the ignition control unit 83 to the ignition coil 300.
  • the ignition signal S includes a preignition signal Sp and an ignition signal Sa output after the preignition signal Sp.
  • the pre-ignition signal Sp is a preliminary ignition that is performed prior to discharge (ignition) for combustion (ignition to the air-fuel mixture) in the combustion stroke to raise the temperature of the spark plug 200 before cold start. (Hereinafter referred to as preliminary discharge).
  • the ignition signal Sa is an ignition signal performed for combustion (ignition to air-fuel mixture) in the combustion stroke.
  • the ignition control unit 83 generates an ignition signal Sa for causing the spark plug 200 to generate a discharge (ignition) in the combustion stroke in the combustion cycle, and a stroke that is a front stroke of the combustion stroke in one combustion cycle.
  • the pre-ignition signal Sp for causing the spark plug 200 to generate discharge (ignition) is output to the ignition coil 300.
  • the pre-ignition signal Sp is after time T1 when the ignition switch SW is turned on, before time T2 when the signal is output from the crank angle sensor 121, and fuel injection from the fuel injection valve 134 is performed.
  • a plurality of outputs are to be completed before time T3 at which is performed. That is, the preliminary ignition signal Sp is output a plurality of times before the first explosion in each cylinder 150.
  • the first explosion means the first combustion (explosion) in the first combustion stroke of each cylinder 150 after the start of operation of the internal combustion engine 100. That is, in the internal combustion engine 100, after starting operation, initial detonation occurs only once in each of the cylinders 150, and thereafter, a predetermined combustion cycle (intake stroke ⁇ compression stroke ⁇ combustion stroke ⁇ exhaust stroke ⁇ intake stroke) is repeated. .
  • the pre-ignition signal Sp is a signal which makes the voltage change in the ignition coil 300 smaller than the ignition signal Sa for combustion (ignition to air-fuel mixture), and is generated in the ignition coil 300 by this pre-ignition signal Sp.
  • the voltage is set to be less than the breakdown voltage.
  • the ignition control unit 83 outputs the pre-ignition signal Sp a plurality of times to generate a discharge in the ignition coil 200 based on the pre-ignition signal Sp, and the discharge of the ignition coil 200 causes the ignition coil 200 (the center electrode 210 The outer electrode 220) is heated (hereinafter, also referred to as preheating).
  • the electrodes of the spark plug 200 are heated (preheated) before the discharge (ignition) of the spark plug 200 in the combustion stroke by a plurality of preliminary discharges before the first explosion.
  • the fourth stage from the top shows ON / OFF of the fuel injection valve 134.
  • the fuel injection valve 134 When the fuel injection valve 134 is turned on, a predetermined amount of fuel is injected from the fuel injection valve 134 into the cylinder 150 (combustion chamber). Thereafter, the air-fuel mixture in the cylinder 150 (combustion chamber) burns based on the ignition signal Sa for combustion output from the ignition control unit 83, and the pressure in the cylinder 150 rapidly increases.
  • the lowermost portion shows the in-cylinder pressure in the cylinder 150 (combustion chamber).
  • the in-cylinder pressure is measured by the combustion pressure sensor 140, and the measurement result of the combustion pressure sensor 140 is output.
  • the combustion pressure sensor 140 measures the in-cylinder pressure in the combustion cycle.
  • FIG. 6 is an example of a flowchart illustrating a method of controlling the ignition device by the ignition control unit 83.
  • step S101 the ignition control unit 83 determines whether the ignition switch SW is ON or not, and when it is determined that the ignition switch SW is ON (step S101: YES), the process proceeds to step S102. The process proceeds, and when it is determined that it is not ON (OFF) (step S101: NO), the processing is ended.
  • step S102 the ignition control unit 83 determines whether the output value of the crank angle sensor is OFF or not, and when it is determined that the output value is OFF (step S102: YES), the process proceeds to step S103, and the output value is If it is determined that the cylinder 150 is not OFF (ON) (NO in step S102), it is determined that the cylinder 150 is not the first firing, and the process ends.
  • step S103 the ignition control unit 83 determines whether or not the fuel injection valve 134 is off, and if it is determined that the fuel injection valve 134 is off (step S103: YES), the process proceeds to step S104 and is off. If it is determined not (ON) (step S103: NO), the process ends.
  • step S104 the ignition control unit 83 outputs the preliminary ignition signal Sp a plurality of times to the ignition coil 300, and proceeds to step S105.
  • step S105 the ignition control unit 83 determines whether the number of pulses of the preliminary ignition signal Sp is equal to or greater than a preset threshold Nth, and determines that the number of pulses of the preliminary ignition signal Sp is equal to or greater than the threshold Nth. In the case (step S105: YES), it is determined that the spark plug 200 has been heated by a predetermined temperature, and the process ends. When it is determined that the pulse number of the preliminary ignition signal Sp is less than the threshold Nth (step S105: NO), the ignition control unit 83 returns to step S101 and repeats the processes of steps S101 to S105.
  • the ignition control unit 83 controls the discharge of the spark plug 200 provided in the cylinder 150, and the ignition control unit 83 controls the fuel injection valve 134 to the cylinder 150 in the first combustion cycle after the start of operation of the internal combustion engine 100. In the state in which the fuel is not injected into the inside, the spark plug 200 is configured to be discharged.
  • the spark plug 200 can be overheated by discharging the spark plug 200 before fuel injection in the first combustion cycle after the start of operation of the internal combustion engine 100, so that hydrocarbon at the time of cold start Occurrence of (HC) can be suppressed.
  • ignition control unit 83 discharges spark plug 200 a plurality of times while fuel is not injected from fuel injection valve 134 into cylinder 150. .
  • the spark plug 200 can be reliably overheated by discharging the spark plug 200 a plurality of times before fuel injection in the first combustion cycle after the start of operation of the internal combustion engine 100. Generation of hydrocarbons (HC) at the same time can be reliably suppressed.
  • the ignition control unit 83 exemplifies and outputs the preliminary ignition signal Sp after the driver turns on the ignition switch SW.
  • the preliminary ignition signal Sp may be output at an earlier timing.
  • FIG. 7 is an example of a timing chart for explaining the output timing of the ignition signal according to the second embodiment.
  • the ignition control unit 83 predicts the start (motion) of the vehicle, and outputs the preliminary ignition signal Sp a plurality of times at the predicted time T1.
  • the prediction of the start (driving) of the vehicle by the ignition control unit 83 is performed by the operation of the brake pedal of the vehicle, the opening and closing of the door of the vehicle, the door lock, the seating of the driver on the seat, the steering wheel load, and the on-vehicle camera mounted in the vehicle. This can be done by detecting the presence or absence (attitude) of the driver, the position of the smartphone owned by the driver, the position of the key, and the like.
  • the ignition control unit 83 can predict that the driver will drive the vehicle in the near future by acquiring these pieces of information.
  • the ignition control unit 83 outputs and outputs the preliminary ignition signal Sp a plurality of times at time T1 before time T2 when the ignition switch SW is turned on, thereby completing and heating the ignition plug 200 at an earlier stage. be able to. Therefore, even when the driver immediately drives the vehicle, the ignition plug SW can be sufficiently heated at time T3 when the ignition switch SW is turned ON and the accelerator is turned ON, and carbonization at the start of the cold machine The amount of hydrogen (HC) generated can be significantly reduced.
  • HC hydrogen
  • the ignition plug 200 can be heated (pre-superheated) before the start of the operation of the internal combustion engine 100 (before the cold start), and the air-fuel ratio at the time of combustion after the start of the operation can be lowered. Therefore, it is possible to suppress the generation of hydrocarbons (HC) at the start of operation (at the time of cold machine start).
  • HC hydrocarbons
  • the spark plug 200 can be overheated before the start of operation by discharging the ignition plug 200 a plurality of times before the start of operation of the internal combustion engine 100. Can be reliably suppressed.
  • the internal combustion engine ignition device according to the third embodiment differs from the above-described embodiment in that the waveform of the pre-ignition signal Sp can be adjusted.
  • FIG. 8 is a circuit diagram for explaining an example of the electric circuit 500 of the internal combustion engine ignition device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is an example of the pre-ignition signal Sp output from the ignition control unit 83 of the third embodiment.
  • FIG. 10 is a view for explaining one cycle of the discharge generated in the ignition coil 200 of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the waveform of the pre-ignition signal Sa and the electrode temperature of the spark plug 200 according to the third embodiment.
  • the electric circuit 500 includes a primary coil 310 wound with a predetermined number of turns, and a secondary coil 320 wound with a number of turns greater than that of the primary coil 310. And an ignition coil 300.
  • 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 drain (D) terminal of the igniter 340, and is grounded via the source (S) terminal of the igniter 340.
  • a field effect transistor (FET) or the like is used for the igniter 340.
  • the gate (G) terminal of the igniter 340 is connected to the ignition control unit 83, and the ignition signal S output from the ignition control unit 83 is input to the gate (G) terminal of the igniter 340.
  • the electric circuit 500 includes a primary current control circuit 560, and the primary current control circuit 560 includes a resistor R1 and a semiconductor element 550.
  • the resistor R1 is provided in series with the gate (G) terminal of the igniter 340, and the semiconductor element 550 is provided in parallel with the resistor R1.
  • the semiconductor element 550 As the semiconductor element 550, a field effect transistor (FET) or the like similar to the igniter 340 can be used.
  • the semiconductor element 550 has a drain (D) terminal, a gate (G) terminal, and a source (S) terminal.
  • the gate (G) terminal is connected to the ignition control unit 83, and from the ignition control unit 83 The waveform adjustment flag F is input.
  • the waveform adjustment flag F is a signal that the ignition control unit 83 turns OFF or ON based on the temperature of the internal combustion engine 100 itself, the coolant temperature, and the outside air temperature, and in the embodiment, the ignition control unit 83 normally When the adjustment flag F is turned on and it is detected that the temperature of the internal combustion engine 100, the coolant temperature, and the outside air temperature become lower than the predetermined threshold temperature Tth, the waveform adjustment flag F is turned off.
  • the waveform adjustment flag F when the waveform adjustment flag F is not input to the gate (G) terminal, no current flows between the drain (D) terminal and the source (S) terminal, and the waveform adjustment flag is applied to the gate (G) terminal.
  • F When F is input, a current flows between the drain (D) terminal and the source (S) terminal.
  • the ignition signal S output from the ignition control unit 83 passes through the resistor R1 to the gate (G) of the igniter 340. It is input.
  • the ignition signal S output from the ignition control unit 83 is the drain (D) terminal and the source (S ) Through the terminals and input to the gate (G) terminal of the igniter 340.
  • the ignition control unit 83 when it is determined that the temperature or the like of the internal combustion engine 100 is higher than the predetermined threshold temperature Tth, the ignition control unit 83 outputs both the ignition signal S and the waveform adjustment flag F. A current is supplied between the drain (D) terminal and the source (S) terminal. Thus, in the ignition coil 300, the current Ip flows through the primary coil 310, and power (energy) is accumulated in the primary coil 310 during that time.
  • the ignition signal S passes through the drain (D) terminal and the source (S) terminal of the semiconductor element 550 and is input to the gate (G) terminal of the igniter 340.
  • the ignition control unit 83 turns off the waveform adjustment flag F.
  • the fall time of the ignition signal S becomes longer due to the characteristics of the switch operation of the field effect transistor.
  • the ignition signal S output from the ignition control unit 83 D)
  • the resistance connected to the gate (G) terminal of the igniter 340 in the passage path of the ignition signal S is small because it passes through the terminal and the source (S) terminal, and the falling waveform of the ignition signal S is the left of FIG.
  • the falling time shown in the figure has a short waveform.
  • the ignition signal S output from the ignition control unit 83 passes through the resistor R1.
  • the resistance connected to the gate (G) terminal of the igniter 340 in the passage path of the ignition signal S is large, and the falling waveform of the ignition signal S is a gentle waveform having a long falling time shown on the right of FIG. .
  • the rate of change (rate of decrease) of the current Ip flowing through the primary coil 310 becomes smaller, so the voltage Vs of the secondary coil 320 generated according to this rate of decrease becomes smaller. (Frequency) becomes longer.
  • the voltage Vs of the ignition coil 300 (secondary side coil 320) is set to a small long cycle to obtain an ignition plug 200.
  • the discharge that occurs in is small and has a long cycle (see the solid line in FIG. 10: long discharge specification).
  • discharge (ignition) generated in the spark plug 200 by setting the voltage Vs of the ignition coil 300 (secondary coil 320) to a short and long period. Is a large and short period (see broken line in FIG. 10: short discharge specification).
  • the energy when the discharge voltage is small and discharged with a long cycle (the area of the solid line waveform in FIG. 10) and the energy when the discharge voltage is discharged with a large short cycle are (the area of the broken line waveform in FIG. 10)
  • the area is the same, and the required energy is the same.
  • the conduction time (heating time) of the electrodes (210, 220) becomes longer when discharge is performed with a longer cycle than when discharge is performed with a short cycle.
  • the temperature rise of the electrode becomes large. That is, in the spark plug 200, when the discharge is performed in a long cycle, the cooling time in which the electrode is not heated becomes short, and the electrode is rapidly heated in a short time.
  • the ignition control unit 83 is configured to control at least the frequency and voltage of discharge of the spark plug 200.
  • the frequency and voltage of discharge of the spark plug 200 can be changed, and heating of the spark plug 200 can be performed efficiently.
  • the ignition control unit 83 controls the discharge frequency and voltage of the ignition plug 200 based on the water temperature of the internal combustion engine 100 or the outside air temperature.
  • the frequency and voltage of discharge of the spark plug 200 can be changed according to the water temperature of the internal combustion engine 100 (ignition plug 200) and the outside air temperature, and the spark plug 200 can be efficiently heated. .
  • FIG. 12 is a view for explaining an internal combustion engine ignition device according to a fourth embodiment.
  • the fourth embodiment exemplifies a case where an ignition device for an internal combustion engine is used in a hybrid vehicle combining two powers of an internal combustion engine 100 and an electric motor (hereinafter referred to as HEV (Hybrid Electric Vehicle) motor).
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • the hybrid vehicle in the hybrid vehicle, after the time T1 at which the ignition switch SW is turned on, the hybrid vehicle travels with the HEV motor at least during the time T2 when fuel is injected from the fuel injection valve 134. Heat up.
  • the combustion according to the first combustion cycle is performed after the internal combustion engine 100 is heated, so the amount of generation of hydrocarbons (HC) can be reliably suppressed.
  • ignition control unit 83 causes hybrid vehicle 900 to run by HEV motor 600 before the start of operation of internal combustion engine 100. After that, the spark plug 200 is discharged.
  • the HEV motor 600 can travel while heating the spark plug 200, and the spark plug 200 can be sufficiently heated during that time. Therefore, since the ignition plug 200 can be reliably overheated before the start of operation of the internal combustion engine 100 without interfering with the driver's driving behavior, generation of hydrocarbon (HC) at the start of operation of the internal combustion engine 100 Can be reliably suppressed.
  • HC hydrocarbon
  • FIG. 13 is a view for explaining an internal combustion engine ignition device according to a fifth embodiment.
  • hybrid vehicle 900 has two power sources of internal combustion engine 100 and HEV motor 600, and control device 1 controls any power source to drive hybrid vehicle 900. It is supposed to
  • the internal combustion engine ignition device includes the switching control unit 2.
  • the switching control unit 2 selects whether to run the vehicle 900 by the HEV motor 600 or by the internal combustion engine 100 based on temperature information such as the temperature of the internal combustion engine 100 itself, the cooling water temperature, and the outside air temperature.
  • the switching control unit 2 determines that the internal combustion engine 100 is sufficiently heated by preheating in the internal combustion engine ignition device and the temperature of the internal combustion engine 100 exceeds a predetermined threshold temperature Tth, the HEV motor 600 starts traveling A switching signal G for switching to traveling by the engine 100 is output to the control device 1.
  • the motive power source to be controlled is switched from the HEV motor 600 to the internal combustion engine 100 based on the switching signal G transmitted from the switching control unit 2, and the hybrid vehicle 900 is driven by the internal combustion engine 100.
  • the ignition control unit 83 includes a temperature measuring device (such as a water temperature sensor 122 shown in FIG. 1) for measuring the water temperature or the outside air temperature of the internal combustion engine 100.
  • a temperature measuring device such as a water temperature sensor 122 shown in FIG. 1
  • the HEV motor 600 starts traveling by the internal combustion engine 100. It was set as the structure which has the switch control part 2 switched to driving
  • the igniter for an internal combustion engine includes the switching control unit 2 that determines whether to switch the power source based on the temperature information and the outside air temperature information of the internal combustion engine 100. Can be switched appropriately.
  • FIG. 14 is a view for explaining an internal combustion engine ignition device according to a sixth embodiment.
  • the control of the preliminary discharge is differentiated according to the stroke (intake stroke, compression stroke, combustion stroke, exhaust stroke) of each cylinder 150 in the combustion cycle of the internal combustion engine 100.
  • the point is different from the embodiment described above.
  • each stroke of each cylinder 150 is at any stroke of the combustion cycle based on the crank angle of the crankshaft 123 detected by the crank angle sensor 121 described above. Determine the
  • the ignition control unit 83 temporarily stores the stroke for each cylinder 150 at the time of the previous operation stop of the internal combustion engine 100 in a predetermined storage area of the RAM 40 of the control device 1.
  • the RAM 40 has a function as a stroke storage unit of the present invention.
  • the first operation stop state of the internal combustion engine 100 includes an intake stroke for the first cylinder 150A, a compression stroke for the second cylinder 150B, and a combustion stroke for the third cylinder 150C.
  • An example in case cylinder 150D is an exhaust stroke is shown.
  • fuel injection is performed by the fuel injection valve 134 in the second cylinder 150B in the compression stroke.
  • the ignition control unit 83 performs preliminary discharge with the ignition coil 200A corresponding to the first cylinder 150A, which is the pre-stroke of the second cylinder 150B in which the fuel injection is performed.
  • the ignition control unit 83 not only pre-discharges the ignition coil 200A corresponding to the first cylinder 150A in the front stroke of the second cylinder 250B in which the fuel injection is performed, but also the second cylinder 150B in which the fuel injection is performed.
  • the preliminary discharge may be performed also on the ignition coils 200B and 200D corresponding to the fourth cylinder 150D in which the exhaust is performed.
  • the ignition control unit 83 performs preliminary discharge of the ignition coils 200A, 200B, and 200D corresponding to a plurality of cylinders with different strokes (for example, the first cylinder 150A, the second cylinder 150B, and the fourth cylinder 150D),
  • the frequency and voltage (electric power) of discharge of the ignition coil may be changed for each time.
  • the discharge power of the spark plug 200D of the fourth cylinder 150D is higher than the discharge power of the other cylinders. Set to be large. By doing this, even if the spark plug 200D of the fourth cylinder 150D is cooled by the exhaust of the overheated gas, the spark plug 200D of the fourth cylinder 150D is overheated with a larger discharge power, so the spark plug 200D is The temperature of the can be properly overheated.
  • the discharge power of the spark plug 200A of the first cylinder 150A in the intake stroke in the previous stroke where fuel is injected from the fuel injection valve 134 in the compression stroke can be reduced. In this case, the spark plug 200A is heated. It can be done efficiently in consideration of energy saving.
  • the temperatures of the spark plugs 200A to 200D can be preheated in advance.
  • overheating of each spark plug 200A to 200D can be more appropriately performed.
  • the igniter for an internal combustion engine of the present invention can also be used to overheat a spark plug that performs multiple discharges (multiple discharges) in one combustion cycle.
  • the spark plug 83 may be configured to change the discharge frequency or voltage for each discharge in the multiple discharge.
  • ignition control unit 83 maximizes the first discharge power of the multiple discharge in which spark plug 200 is the coldest, and increases with the number of discharges. Discharge power will be gradually reduced.
  • the ignition control unit 83 may be configured to perform preliminary discharge with predetermined discharge power so as to overheat the gas in each cylinder 150. In this case, the ignition control unit 83 sets the discharge power of the spark plug 200 based on the temperature of the intake gas measured by the intake temperature sensor 115 described above.
  • the ignition control unit 83 continuously performs the preliminary discharge of the spark plug 200 a plurality of times until the temperature of the intake gas measured by the intake temperature sensor 115 reaches a predetermined threshold temperature or more. When the temperature of the gas exceeds the predetermined threshold temperature, the preliminary discharge of the spark plug 200 is ended.
  • the ignition control unit 83 can appropriately overheat the gas in each cylinder 150 together with the ignition plug based on the measurement result of the intake air temperature sensor 115. Therefore, the ignition control unit 83 ignites the gas in the fuel stroke. You can do it properly.
  • the ignition control unit 83 may be configured to perform preliminary discharge of the spark plug 200 based on the state of health (SOH) or the remaining amount of the battery used to drive the internal combustion engine 100. In this case, when the battery is deteriorated or the remaining amount is small, the ignition control unit 83 reduces the discharge power of the spark plug 200 to prevent further deterioration or consumption of the battery.
  • SOH state of health
  • the ignition plug 200 can be overheated while securing the deteriorated state or the remaining amount of the battery that operates the internal combustion engine 100.
  • the vehicle when the vehicle is a hybrid vehicle 900 traveling by a combination of internal combustion engine 100 and a motor (for example, HEV motor 600 shown in FIG. 13), generally, to drive internal combustion engine 100.
  • a motor for example, HEV motor 600 shown in FIG. 13
  • a battery (voltage) different from the battery (power supply) used and the battery (power supply) used to drive the HEV motor 600 is used.
  • FIG. 15 is a view for explaining the ignition of the spark plug 200.
  • a battery (for example, 12 V) used to drive the internal combustion engine 100 is boosted to 10 KV to 30 KV and used, thereby exceeding the breakdown voltage of the gas in the cylinder 150.
  • the ignition can be continued (held) by applying a holding voltage of about 300 V after boosting to a voltage equal to or higher than the dielectric breakdown voltage.
  • a battery of about 300 V is used to drive the HEV motor 600. Therefore, the inventor of the present invention has found that the battery of the HEV motor 600 can be used to hold the ignition of the spark plug 200.
  • the ignition plug 200 the voltage of the battery (12 V) used to drive the internal combustion engine 100 is boosted to 10 KV to 30 KV, and the ignition plug 200 is ignited using that voltage (ignition is performed at a voltage higher than the breakdown voltage). ). Thereafter, with the battery (300 V) used to drive the HEV motor 600, the ignition plug 200 is maintained in the ignition state.
  • Hybrid vehicle 900 driven by combining internal combustion engine 100 and HEV motor 600 includes a battery (first power source) used to drive internal combustion engine 100 and a battery used to drive HEV motor 600, and an ignition is performed.
  • the control unit 83 causes the battery (300 V) used to drive the HEV motor 600 after the fuel in the cylinder 150 is ignited by discharging the spark plug 200 using the battery (12 V) used to drive the internal combustion engine 100.
  • the configuration is such that the spark plug 200 used is discharged.
  • the control device 1 (control device for a vehicle) includes the igniter for an internal combustion engine (the configuration having at least the ignition plug 200, the ignition coil 300, and the ignition control unit 83) having the above-described configuration.
  • the internal combustion engine 100 it is possible to suppress the generation of hydrocarbons (HC) at the start of the cold machine.
  • 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

冷機始動時の点火プラグの電極を加熱することで、内燃機関の冷機始動時の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減する。そのため、気筒１５０内に設けられた点火プラグ２００の放電を制御する点火制御部８３を有し、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、燃料噴射弁１３４から気筒１５０内に燃料が噴射されない状態で、点火プラグ２００の放電を行う構成とした。

Description

内燃機関用点火装置および車両用制御装置
　本発明は、内燃機関用点火装置および車両用制御装置に関する。
　近年、内燃機関において、排気ガス規制の強化に伴って排気触媒（三元触媒）の性能向上が求められている。内燃機関の排気触媒では、プラチナなどの高価な貴金属が使用されているが、排気ガス規制が強化されるに従って、排気性能向上のため多くの貴金属を使用する必要があり、排気触媒の製造コストが増加してしまう。
　この種の内燃機関では、内燃機関の温度が外気温よりも低い冷機始動時に多量の炭化水素（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ：ＨＣ）が発生する。そのため、冷機始動時の炭化水素の発生を抑えることにより、排気触媒で用いられる貴金属の量を減らし、排気触媒の製造コストを削減することができる。
　しかしながら、内燃機関では、冷機始動時の点火装置（点火プラグ）の点火不良を防止するため、冷機始動時の燃料の噴射量を多くする制御が行われる。この結果、冷機始動時の炭化水素の発生量が増加し、排気触媒のコスト削減はますます困難となる。
　特許文献１には、内燃機関の１燃焼サイクルにおいて、通常の点火タイミングとは異なるタイミング（排気タイミング）で、点火装置の点火を行うことで、点火装置の温度低下を防止するエンジンの点火装置が開示されている。
特開昭６２－２０６７７号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されているエンジンの点火装置では、内燃機関の点火プラグの温度上昇後に、当該点火プラグの温度の低下を防止するものであり、内燃機関の冷機始動前の点火装置の温度上昇を行うものではない。よって、内燃機関の冷機始動時の炭化水素の発生を抑えることはできず、排気触媒の製造コストの削減が困難となる。
　したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、内燃機関の冷機始動時の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することを目的とする。
　上記課題を解決するため、気筒内に設けられた点火プラグの放電を制御する点火制御部を有し、点火制御部は、内燃機関の運転開始前に、点火プラグの放電を行う構成とした。
　本発明によれば、内燃機関の冷機始動時の炭化水素の発生を抑え、排気触媒の製造コストを削減することができる。
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。 電極の温度と絶縁破壊電圧と空燃比との関係を説明する図である。 実施の形態にかかる点火信号の出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。 点火制御部による点火装置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の実施の形態にかかる点火信号の出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。 第３の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置の電気回路の一例を説明する回路図である。 第３の実施の形態の点火制御部から出力される予備点火信号の一例である。 第３の実施の形態の点火コイルに発生する放電の１周期を説明する図である。 第３の実施の形態の予備点火信号の波形と点火プラグの電極温度を説明する図である。 第４の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する図である 第５の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する図である。 第６の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する図である。 点火プラグの点火を説明する図である。
　以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置および点火装置の制御方法を説明する。
　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を言う。
［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、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が設けられており、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、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（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、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と言う。
　点火プラグ２００の放電制御は、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／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Ｓを出力することで、点火プラグ２００による放電制御を行う。
　なお、少なくとも、前述した点火プラグ２００と、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は、本発明の内燃機関用点火装置に相当する。
　ここで、内燃機関１００の冷機始動時において、点火プラグ２００の電極の温度が低くなるほど、着火に必要な空燃比を小さく（燃料を濃く）する必要がある。
　図４は、電極の温度と絶縁破壊電圧と空燃比との関係を説明する図である。
　図４に示すように、内燃機関１００では、空燃比が大きく（燃料が薄く）なるほど、放電（点火）による混合気への着火がされ難くなるので、混合気に着火させるための絶縁破壊電圧を高くする必要がある。
　絶縁破壊電圧を一定（点火コイル３００の出力電流を一定）にした場合、点火プラグ２００の電極の温度が低くなるほど、空燃比を小さく（燃料を濃く）しないと絶縁破壊電圧を越えることができない。その結果、内燃機関１００では、混合気における燃料の割合が多くなった分、燃焼した際の炭化水素（ＨＣ）の発生が多くなる。
　つまり、冷機始動時の点火プラグ２００の電極の温度を高くするほど（図４の太線矢印参照）、空燃比を大きく（燃料を薄く）しても絶縁破壊電圧を越えることができ、燃焼した際の炭化水素の発生を少なくすることができる。よって、内燃機関１００では、冷機始動時の点火プラグ２００の電極の温度を、放電（点火）前に高くすることで、冷機始動時の空燃比を大きくし、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。
　図４に示す一例では、点火プラグ２００の電極温度が低い場合、所定の絶縁破壊電圧で着火させるための空燃比はＰ１であり、電極温度が高い場合、所定の絶縁破壊電圧で着火させるための空燃比はＰ２となる。よって、電極温度が高くなるほど、着火に必要な燃料を薄くすることができ、燃焼により発生する炭化水素（ＨＣ）が少なくなる。
［点火プラグの加熱方法］
　次に、実施の形態にかかる点火制御部８３による点火プラグ２００の電極の加熱方法を説明する。
　図５は、点火制御部８３から出力される点火信号Ｓの出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。
　図５において、最上段は、車両（図示せず）のイグニッションスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦを示している。キー（図示せず）をキーシリンダー（図示せず）に刺し込んで回すことで（またはキーレス装置の場合には、スタートボタンをＯＮすることで）、イグニッションスイッチＳＷがＯＮになる。
　上から２段目は、クランク角センサ１２１の出力信号を示している。イグニッションスイッチＳＷがＯＮになった後、内燃機関１００の運動開始に伴ってクランク角センサ１２１によるクランクシャフト１２３の回転検知が開始されると、クランク角センサ１２１の出力がＯＮになる。
　上から３段目は、点火制御部８３から点火コイル３００に対して出力される点火信号Ｓを示している。点火信号Ｓは、予備点火信号Ｓｐと、この予備点火信号Ｓｐの後に出力される点火信号Ｓａとがある。予備点火信号Ｓｐは、点火プラグ２００を冷機始動時の前に昇温するために、燃焼行程での燃焼（混合気への着火）のための放電（点火）の前に行われる予備的な点火である（以下、予備放電と言う）。点火信号Ｓａは、燃焼行程での燃焼（混合気への着火）のために行われる点火信号である。
　実施の形態では、点火制御部８３は、燃焼サイクルにおける燃焼行程で、点火プラグ２００に放電（点火）を発生させるための点火信号Ｓａと、１燃焼サイクルにおける燃焼行程よりも前行程となる行程で、点火プラグ２００に放電（点火）を発生させるための予備点火信号Ｓｐとを点火コイル３００に対して出力する。
　図５に示すように、予備点火信号Ｓｐは、イグニッションスイッチＳＷがＯＮした時刻Ｔ１の後、クランク角センサ１２１から信号が出力される時刻Ｔ２の前であって、燃料噴射弁１３４からの燃料噴射が行われる時刻Ｔ３の前に複数回の出力が完了されるようになっている。つまり、予備点火信号Ｓｐは、各気筒１５０での初爆前に複数回出力されるようになっている。
　ここで初爆とは、内燃機関１００の運転開始後、各気筒１５０の最初の燃焼行程での最初の燃焼（爆発）を言う。つまり、内燃機関１００では、運転開始後、各気筒１５０で１度だけ初爆が発生し、その後、予め決められた燃焼サイクル（吸気行程→圧縮行程→燃焼行程→排気行程→吸気行程）を繰り返す。
　予備点火信号Ｓｐは、燃焼（混合気への着火）のための点火信号Ｓａよりも点火コイル３００での電圧変化を小さくする信号となっており、この予備点火信号Ｓｐにより点火コイル３００に発生する電圧は、絶縁破壊電圧未満となるように設定されている。
　点火制御部８３が、予備点火信号Ｓｐを複数回出力することで、この予備点火信号Ｓｐに基づいて点火コイル２００に放電が発生し、この点火コイル２００の放電により点火コイル２００（中心電極２１０と外側電極２２０）が加熱される（以下、予備過熱と言うことがある）。
　よって、実施の形態の点火プラグ２００は、初爆前の複数回の予備放電により、燃焼行程の点火プラグ２００の放電（点火）までに点火プラグ２００の電極が加熱（予備過熱）される。その結果、前述したように、燃焼行程における点火コイル２００の放電（点火）時の空燃比を大きく（燃料を薄く）しても、冷機始動時の燃焼による炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。
　次に、上段から４段目は、燃料噴射弁１３４のＯＮ／ＯＦＦを示している。燃料噴射弁１３４がＯＮになると、燃料噴射弁１３４から所定量の燃料が気筒１５０（燃焼室）内に噴射される。その後、点火制御部８３から出力された燃焼のための点火信号Ｓａに基づいて、気筒１５０（燃焼室）内の混合気が燃焼し、気筒１５０内の圧力が急激に大きくなる。
　最下段は、気筒１５０（燃焼室）内の筒内圧を示している。筒内圧は、燃焼圧センサ１４０で計測され、この燃焼圧センサ１４０の計測結果が出力される。前述したように、内燃機関１００では、燃料噴射弁１３４から所定量の燃料を噴射して燃焼室に混合気を生成した後、点火信号ＳａをＯＦＦにしたタイミング（時刻Ｔ４）で、混合気に着火して燃焼が発生する。燃焼圧センサ１４０では、燃焼サイクルにおける筒内圧を計測する。
［点火装置の制御方法］
　次に、点火制御部８３による点火装置の制御方法の一例を説明する。
　図６は、点火制御部８３による点火装置の制御方法を説明するフローチャートの一例である。
　図６に示すように、ステップＳ１０１において、点火制御部８３は、イグニッションスイッチＳＷがＯＮか否かを判定し、イグニッションスイッチＳＷがＯＮであると判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進み、ＯＮでない（ＯＦＦ）と判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、処理を終了する。
　ステップＳ１０２において、点火制御部８３は、クランク角センサの出力値がＯＦＦか否かを判定し、出力値がＯＦＦであると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、出力値がＯＦＦでない（ＯＮ）と判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、当該気筒１５０は初爆でないと判定し、そのまま処理を終了する。
　ステップＳ１０３において、点火制御部８３は、燃料噴射弁１３４がＯＦＦであるか否かを判定し、燃料噴射弁１３４がＯＦＦであると判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進み、ＯＦＦでない（ＯＮ）と判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、処理を終了する。
　ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、点火コイル３００に対して予備点火信号Ｓｐを複数回出力して、ステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０５において、点火制御部８３は、予備点火信号Ｓｐのパルス数が、予め設定した閾値Ｎｔｈ以上であるか否かを判定し、予備点火信号Ｓｐのパルス数が閾値Ｎｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、点火プラグ２００が所定の温度だけ加熱されたと判定し処理を終了する。点火制御部８３は、予備点火信号Ｓｐのパルス数が閾値Ｎｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ１０５：ＮＯ），ステップＳ１０１に戻って、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理を繰り返す。
　以上説明した通り、実施の形態では、
　気筒１５０内に設けられた点火プラグ２００の放電を制御する点火制御部８３を有し、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、燃料噴射弁１３４から気筒１５０内に燃料が噴射されない状態で、点火プラグ２００の放電を行う構成とした。
　このように構成すると、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおける燃料噴射前に点火プラグ２００の放電を行うことで、点火プラグ２００を過熱することができるので、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。
　また、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、料噴射弁１３４から気筒１５０内に燃料が噴射されない状態で、点火プラグ２００の放電を複数回行う構成とした。
　このように構成すると、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおける燃料噴射前に点火プラグ２００の放電を複数回行うことで、点火プラグ２００を確実に過熱することができるので、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を確実に抑えることができる。
［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用点火装置を説明する。
　前述した、実施の形態では、点火制御部８３は、運転者によりイグニッションスイッチＳＷがＯＮされた後、予備点火信号Ｓｐを出力する場合を例示して説明したが、イグニッションスイッチＳＷがＯＮされる前に、近い将来、車両が運転されることを事前に検知し、それに基づいて予備点火信号Ｓｐをより早いタイミングで出力するようにしてもよい。
　図７は、第２の実施の形態にかかる点火信号の出力タイミングを説明するタイミングチャートの一例である。
　図７に示すように、点火制御部８３は、車両の始動（運動）を予測し、その予測した時刻Ｔ１において、予備点火信号Ｓｐの出力を複数回行う。
　点火制御部８３による車両の始動（運転）の予測は、車両のブレーキペダル操作、車両のドアの開閉、ドアロック、運転者のシートへの着座、ハンドル荷重、車両内に搭載された車載カメラによる運転者の有無（姿勢）、運転者の所有するスマホの位置、キーの位置などを検出することで行うことができる。点火制御部８３は、これらの情報を取得することで、運転者が近い将来、車両を運転することを予測することができる。
　これにより、点火制御部８３は、イグニッションスイッチＳＷがＯＮされる時刻Ｔ２より前の時刻Ｔ１で予備点火信号Ｓｐを複数回出力することで、より早い段階で点火プラグ２００の加熱を実施及び完了することができる。よって、運転者がすぐに車両を運転する場合でも、イグニッションスイッチＳＷをＯＮにして、アクセルをＯＮにした時点Ｔ３において、すでに点火プラグ２００の加熱を十分に行うことができ、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生量を大幅に減少させることができる。
　以上説明した通り、第２の実施の形態では、
　内燃機関１００の運転開始前（冷機始動前）に、点火プラグ２００を加熱（予備過熱）することができ、運転開始後の燃焼時の空燃比を下げることができる。よって、運転開始時（冷機始動時）の炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。
　このように構成すると、内燃機関１００の運転開始前に、点火プラグ２００の放電を複数回行うことで、点火プラグ２００を運転開始前に過熱することができるので、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を確実に抑えることができる。
［第３の実施の形態］
　次に、第３の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する。
　第３の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置は、予備点火信号Ｓｐの波形を調整できる点が、前述した実施の形態と異なる。
　図８は、第３の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置の電気回路５００の一例を説明する回路図である。
　図９は、第３の実施の形態の点火制御部８３から出力される予備点火信号Ｓｐの一例である。
　図１０は、第３の実施の形態の点火コイル２００に発生する放電の１周期を説明する図である。
　図１１は、第３の実施の形態の予備点火信号Ｓａの波形と点火プラグ２００の電極温度を説明する図である。
　図８に示すように、電気回路５００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のドレイン（Ｄ）端子に接続されており、イグナイタ３４０のソース（Ｓ）端子を介して接地される。実施の形態では、イグナイタ３４０には、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のゲート（Ｇ）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Ｓが、イグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に入力される。
　イグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に点火信号Ｓが入力されると、イグナイタ３４０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間が通電状態となり、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）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Ｓ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）の絶縁破壊電圧以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて着火する。
　ここで、電気回路５００は、１次電流制御回路５６０を有しており、１次電流制御回路５６０は、抵抗Ｒ１と、半導体素子５５０とを有している。
　１次電流制御回路５６０では、抵抗Ｒ１がイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に直列に設けられており、半導体素子５５０が抵抗Ｒ１と並行に設けられている。
　半導体素子５５０は、イグナイタ３４０と同様の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを用いることができる。半導体素子５５０は、ドレイン（Ｄ）端子、ゲート（Ｇ）端子、ソース（Ｓ）端子を有しており、ゲート（Ｇ）端子は、点火制御部８３に接続されており、点火制御部８３から波形調整フラグＦが入力される。
　この波形調整フラグＦは、点火制御部８３が、内燃機関１００自体の温度、冷却水温、外気温度に基づいてＯＦＦ又はＯＮする信号であり、実施の形態では、点火制御部８３は、通常は波形調整フラグＦをＯＮにしており、内燃機関１００の温度、冷却水温、外気温度が所定の閾値温度Ｔｔｈよりも低くなったことを検知した場合、波形調整フラグＦをＯＦＦにする。
　半導体素子５５０において、ゲート（Ｇ）端子に波形調整フラグＦが入力されていない状態では、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間は非通電状態となり、ゲート（Ｇ）端子に波形調整フラグＦが入力されると、ドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間が通電状態となる。
　半導体素子５５０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間が非通電状態の場合、点火制御部８３から出力された点火信号Ｓは、抵抗Ｒ１を通過してイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）に入力される。一方、半導体素子５５０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間が通電状態の場合、点火制御部８３から出力された点火信号Ｓは、半導体素子５５０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間を通過してイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に入力される。
　実施の形態では、点火制御部８３は、内燃機関１００の温度等が所定の閾値温度Ｔｔｈより高いと判定した場合、点火信号Ｓと波形調整フラグＦとの両方を出力しており、イグナイタ３４０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間が通電状態となっている。よって、点火コイル３００では、１次側コイル３１０に電流Ｉｐが流れ、その間、１次側コイル３１０に電力（エネルギー）が蓄積される。
　この状態で、点火信号Ｓは、半導体素子５５０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子を通過してイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に入力される。
　一方、点火制御部８３は、内燃機関１００の温度等が所定の閾値温度Ｔｔｈよりも低くいと判定した場合、波形調整フラグＦをＯＦＦにする。
　そうすると、半導体素子５５０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子間が非通電状態となり、点火制御部８３からの点火信号Ｓは、抵抗Ｒ１を通過してイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に入力される。
　ここで、イグナイタ３４０では、ゲート（Ｇ）端子に接続される抵抗値が大きいほど、電界効果トランジスタのスイッチ動作の特性により、点火信号Ｓの立ち下がり時間が長くなる。
　よって、イグナイタ３４０では、内燃機関１００の温度等が閾値温度Ｔｔｈよりも高く、波形調整フラグＦがＯＮとなった場合、点火制御部８３から出力された点火信号Ｓは、半導体素子５５０のドレイン（Ｄ）端子とソース（Ｓ）端子を通過するため、点火信号Ｓの通過経路におけるイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に接続された抵抗は小さく、点火信号Ｓの立ち下がり波形は、図９の左図に示す立ち下がり時間が短い波形となる。
　一方、イグナイタ３４０では、内燃機関１００の温度等が閾値温度Ｔｔｈよりも低く、波形調整フラグＦがＯＦＦとなった場合、点火制御部８３から出力された点火信号Ｓは、抵抗Ｒ１を通過するため、点火信号Ｓの通過経路におけるイグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子に接続された抵抗は大きく、点火信号Ｓの立ち下がり波形は、図９の右図に示す立ち下がり時間が長いなだらかな波形となる。
　よって、点火コイル３００では、１次側コイル３１０に流れる電流Ｉｐの変化率（減少率）が小さくなるので、この減少率に応じて発生する２次側コイル３２０の電圧Ｖｓは小さくなると共に、周期（周波数）が長くなる。
　よって、図１０に示すように、内燃機関１００の温度等が閾値温度Ｔｔｈよりも低い場合、点火コイル３００（２次側コイル３２０）の電圧Ｖｓを、小さく長い周期にすることで、点火プラグ２００に発生する放電は小さく長い周期となる（図１０の実線：長放電仕様を参照）。一方、内燃機関１００の温度等が閾値温度Ｔｔｈよりも高い場合、点火コイル３００（２次側コイル３２０）の電圧Ｖｓを、大きく短い周期にすることで、点火プラグ２００に発生する放電（点火）は大きく短い周期となる（図１０の破線：短放電仕様を参照）。
　なお、放電電圧が小さく長い周期で放電させた場合のエネルギ（図１０の実線波形の面積）と、放電電圧が大きく短い周期で放電させた場合のエネルギ（図１０の破線波形の面積）とは同じ面積となり、必要なエネルギは同じとなる。
　その結果、図１０に示すように、点火プラグ２００では、短い周期で放電した場合に比べ、長い周期で放電させた場合、電極（２１０、２２０）の通電時間（加熱時間）が長くなるので、電極の温度上昇が大きくなる。つまり、点火プラグ２００では、長い周期で放電させた方が、電極が加熱されない冷却時間が短くなり、電極の過熱が短時間で急速に行われる。
　以上説明した通り、第３の実施の形態では、
　点火制御部８３は、少なくとも点火プラグ２００の放電の周波数および電圧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の放電の周波数と電圧を変えることができ、点火プラグ２００の加熱を効率よく行うことができる。
　また、点火制御部８３は、内燃機関１００の水温、または外気温度に基づいて点火プラグ２００の放電の周波数および電圧を制御する構成とした。
　このように構成すると、内燃機関１００（点火プラグ２００）の水温や外気温後に応じて、点火プラグ２００の放電の周波数と電圧を変えることができ、点火プラグ２００の加熱を効率よく行うことができる。
［第４の実施の形態］
　次に、第４の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する。
　図１２は、第４の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する図である。
　第４の実施の形態では、内燃機関用点火装置を、内燃機関１００と電気モータ（以下、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）モータと言う）の２つの動力を組み合わせたハイブリッド車両に用いた場合を例示して説明する。
　図１２に示すように、ハイブリッド車両９００では、イグニッションスイッチＳＷがＯＮにされた時刻Ｔ１から、予備点火信号Ｓａによる点火プラグ２００の加熱が完了する時刻Ｔ２までの間（少なくとも燃料噴射弁１３４から燃料が噴射される前）は、ＨＥＶモータ（図示せず）のみで走行する。
　このようにすることで、点火プラグ２００の加熱完了前の燃焼による多量の炭化水素（ＨＣ）の発生を確実に抑えることができると共に、運転者の運転行動を妨げることもない。
　つまり、ハイブリッド車両では、イグニッションスイッチＳＷがＯＮされた時刻Ｔ１の後、少なくとも燃料噴射弁１３４から燃料が噴射される時刻Ｔ２の間は、ＨＥＶモータで走行し、その間に、予備放電により点火プラグ２００を加熱する。そうすることで、内燃機関１００では、当該内燃機関１００が加熱された後、最初の燃焼サイクルによる燃焼が行われるので、炭化水素（ＨＣ）の発生量を確実に抑えることができる。
　この種のハイブリッド車両（図示せず）では、大容量のバッテリ（図示せず）を搭載している。よって、本発明の内燃機関用点火装置を、ハイブリッド車両に用いることで、内燃機関１００の冷機始動時に予備放電した場合でもバッテリ容量に対する消費量が小さいので、予備放電によるバッテリの容量不足を気にする必要がない。
　以上説明した通り、第４の実施の形態では、
　内燃機関１００とＨＥＶモータ６００（電動機）とを組み合わせて駆動されるハイブリッド車両９００（車両）において、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始前に、ＨＥＶモータ６００によりハイブリッド車両９００を走行させた後、点火プラグ２００の放電を行う構成とした。
　このように構成すると、点火プラグ２００の加熱前は、ＨＥＶモータ６００による走行を行い、その間に点火プラグ２００の過熱を十分に行うことができる。よって、運転者の運転行動を妨げることなく、内燃機関１００の運転開始前に、点火プラグ２００の過熱を確実に行うことができるので、内燃機関１００の運転開始時の炭化水素（ＨＣ）の発生を確実に抑えることができる。
［第５の実施の形態］
　次に、第５の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する。
　図１３は、第５の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する図である。
　図１３に示すように、ハイブリッド車両９００では、内燃機関１００とＨＥＶモータ６００の２つの動力源を有しており、制御装置１は、何れかの動力源を制御して、ハイブリッド車両９００を駆動するようになっている。
　第５の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置では、切替制御部２を有している。切替制御部２は、内燃機関１００自体の温度、冷却水温、外気温などの温度情報に基づいて、車両９００をＨＥＶモータ６００により走行させるか、内燃機関１００により走行させるかを選択する。
　切替制御部２は、内燃機関用点火装置における予備過熱により、内燃機関１００が十分に加熱され、内燃機関１００の温度が所定の閾値温度Ｔｔｈを越えたと判定した場合、ＨＥＶモータ６００による走行から内燃機関１００による走行に切り替える切替信号Ｇを、制御装置１に出力する。
　制御装置１では、切替制御部２から送信された切替信号Ｇに基づいて、制御する動力源をＨＥＶモータ６００から内燃機関１００に切り替えて、内燃機関１００によりハイブリッド車両９００を駆動する。
　以上説明した通り、第５の実施の形態では、
　内燃機関１００の水温又は外気温度を計測する温度計測装置（図１に示す水温センサ１２２等）を有し、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始前に、ＨＥＶモータ６００によりハイブリッド車両を走行させている間に点火プラグ２００の放電を行うと共に、温度計測装置で計測した内燃機関１００の水温又は外気温度が所定の閾値温度以上となった場合、ＨＥＶモータ６００による走行から内燃機関１００による走行に切り替える切替制御部２を有する構成とした。
　このように構成すると、内燃機関用点火装置では、内燃機関１００の温度情報や外気温度情報に基づいて動力源を切り替える判断を行う切替制御部２を有することにより、ＨＥＶモータ６００から内燃機関１００への切り換えを適切に行うことができる。
［第６の実施の形態］
　次に、第６の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する。
　図１４は、第６の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置を説明する図である。
　第６の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置では、内燃機関１００の燃焼サイクルにおける各気筒１５０の行程（吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程）に応じて予備放電の制御を異ならせる点が、前述した実施の形態と異なる。
　第６の実施の形態にかかる内燃機関用点火装置の点火制御部８３では、前述したクランク角センサ１２１で検出したクランク軸１２３のクランク角に基づいて、気筒１５０毎が燃焼サイクルのどの行程にあるのかを判定する。
　点火制御部８３は、内燃機関１００の前回運転停止時の気筒１５０毎の行程を、制御装置１のＲＡＭ４０の所定の記憶領域に一時的に記憶する。このＲＡＭ４０は、本発明の行程記憶部としての機能を有する。
　図１４に示すように、実施の形態では、内燃機関１００の前回運転停止時の状態が、第１気筒１５０Ａが吸気行程、第２気筒１５０Ｂが圧縮行程、第３気筒１５０Ｃが燃焼行程、第４気筒１５０Ｄが排気行程である場合の一例を示す。この場合、今回の内燃機関１００の運転では、圧縮行程にある第２気筒１５０Ｂで燃料噴射弁１３４で燃料の噴射が行われる。
　この状態で、点火制御部８３は、燃料の噴射が行われる第２気筒１５０Ｂの前行程である第１気筒１５０Ａに対応する点火コイル２００Ａで予備放電を行う。
　なお、点火制御部８３は、燃料の噴射が行われる第２気筒２５０Ｂの前行程の第１気筒１５０Ａに対応する点火コイル２００Ａを予備放電するだけでなく、燃料の噴射が行われる第２気筒１５０Ｂ、排気が行われる第４気筒１５０Ｄに対応する点火コイル２００Ｂ、２００Ｄでも予備放電を行ってもよい。
　また、点火制御部８３は、行程の異なる複数の気筒（例えば、第１気筒１５０Ａ、第２気筒１５０Ｂ、第４気筒１５０Ｄ）に対応する点火コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｄの予備放電を行う場合、気筒ごとに点火コイルの放電の周波数や電圧（電力）を変えてもよい。
　例えば、排気行程にある第４気筒１５０Ｄでは、前行程である燃焼行程で過熱されたガスが排気されてしまうので、第４気筒１５０Ｄの点火プラグ２００Ｄの放電電力を他の気筒の放電電力よりも大きくなるように設定する。このようにすることで、過熱されたガスの排気により第４気筒１５０Ｄの点火プラグ２００Ｄが冷却されても、第４気筒１５０Ｄの点火プラグ２００Ｄはより大きい放電電力で過熱されるので、点火プラグ２００Ｄの温度を適切に過熱することができる。また、圧縮行程で燃料噴射弁１３４から燃料が噴射される前行程の吸気行程の第１気筒１５０Ａの点火プラグ２００Ａの放電電力を小さくすることができ、この場合には、点火プラグ２００Ａの過熱を省エネを考慮して効率よく行うことができる。
　このようにしても、内燃機関用点火装置では、点火プラグ２００Ａ～２００Ｄの温度を、予め過熱することができる。特に、行程の異なる気筒ごとに対応する点火プラグの放電電力を変えることで、各点火プラグ２００Ａ～２００Ｄの過熱をより適切に行うことができる。
　なお、本発明の内燃機関用点火装置を、１燃焼サイクルにおいて複数回の放電（多重放電）を行う点火プラグの過熱に用いることもできる。この場合、点火プラグ８３は、多重放電における放電ごとに放電の周波数や電圧を変更する構成としてもよい。
　具体的には、点火制御部８３は、内燃機関１００の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、点火プラグ２００が最も冷えている多重放電の最初の放電電力を最も大きくし、放電回数の増加と共に徐々に放電電力を小さくしていく。
　このように構成すると、多重放電における最初の方の放電電圧を大きくし、点火プラグ２００をより短時間で過熱することで、多重放電の後の小さな放電電力の放電で点火プラグ２００の過熱を確実に効率よく行うことができる。
　また、点火制御部８３は、各気筒１５０内のガスを過熱するように、所定の放電電力で予備放電を行う構成としてもよい。この場合、点火制御部８３は、前述した吸気温センサ１１５で計測した吸気ガスの温度に基づいて、点火プラグ２００の放電電力を設定する。
　具体的には、点火制御部８３は、吸気温センサ１１５で計測した吸気ガスの温度が所定の閾値温度以上になるまでは、点火プラグ２００の予備放電を複数回継続して行い、気筒１５０内のガスの温度を所定の閾値温度を超えた場合、点火プラグ２００の予備放電を終了する。
　このように構成すると、点火制御部８３は、吸気温センサ１１５の計測結果に基づいて、点火プラグと共に、各気筒１５０内のガスも適切に過熱することができるので、燃料行程におけるガスへの点火を適切に行うことができる。
　また、点火制御部８３は、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリの劣化状態（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ：ＳＯＨ）または残量に基づいて、点火プラグ２００の予備放電を行う構成としてもよい。この場合、点火制御部８３は、バッテリの劣化しており、または残量が少ない場合、点火プラグ２００の放電電力を小さくし、バッテリのさらなる劣化または消費を防止する。
　このように構成すると、内燃機関１００を運転するバッテリの劣化状態または残量を確保したうえで、点火プラグ２００の過熱を行うことができる。
　また、図１３に示すように、車両が、内燃機関１００と電動機（例えば、図１３に示すＨＥＶモータ６００）の組み合わせにより走行するハイブリッド車両９００である場合、一般的に、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリ（電源）とＨＥＶモータ６００の駆動に用いられるバッテリ（電源）とは異なる電圧のバッテリが用いられる。
　図１５は、点火プラグ２００の点火を説明する図である。
　図１５に示すように、点火プラグ２００では、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリ（例えば、１２Ｖ）を１０ＫＶ～３０ＫＶに昇圧して用いられ、これにより気筒１５０内のガスの絶縁破壊電圧を越えて点火する。しかし、点火プラグ２００では、絶縁破壊電圧以上に昇圧した後、約３００Ｖ程度の保持電圧を印加することにより点火を継続（保持）することができる。
　ここで、この種のハイブリッド車両９００では、ＨＥＶモータ６００の駆動には、約３００Ｖ程度のバッテリが用いられる。そのため、本願発明者は、ＨＥＶモータ６００のバッテリを用いて点火プラグ２００の点火を保持出来ることを見出した。
　つまり、点火プラグ２００では、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリ（１２Ｖ）の電圧を１０ＫＶ～３０ＫＶまで昇圧し、その電圧を用いて点火プラグ２００の点火を行う（絶縁破壊電圧以上の電圧で点火）。その後、ＨＥＶモータ６００の駆動に用いられるバッテリ（３００Ｖ）で、点火プラグ２００の点火の維持を行う。
　以上説明した通り、
　内燃機関１００とＨＥＶモータ６００とを組み合わせて駆動されるハイブリッド車両９００において、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリ（第１電源）と、ＨＥＶモータ６００の駆動に用いられるバッテリとを有し、点火制御部８３は、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリ（１２Ｖ）を用いた点火プラグ２００の放電により気筒１５０内の燃料に着火させたのち、ＨＥＶモータ６００の駆動に用いられるバッテリ（３００Ｖ）を用いた点火プラグ２００の放電を行う構成とした。
　このように構成すると、内燃機関１００の駆動に用いられるバッテリを昇圧して、点火プラグ２００の点火を行う場合と比べて、内燃機関１００のバッテリの消費を抑制することができる。よって、内燃機関１００のバッテリの劣化を抑えると共に、内燃機関１００のバッテリの消費が少なくなった分、当該バッテリを小型化することもできる。
　制御装置１（車両用制御装置）は、前述した構成の内燃機関用点火装置（少なくとも、点火プラグ２００、点火コイル３００、点火制御部８３を有する構成）を数しており、内燃機関用点火装置により、内燃機関１００を制御することで、冷機始動時の炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。
　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、５００：電気回路、５５０：半導体素子、５６０：１次電流制御回路、Ｒ１：抵抗、Ｓ：点火信号、Ｉｐ：１次電流、Ｖｓ：２次電圧 

Claims (15)

  1. 　気筒内に設けられた点火プラグの放電を制御する点火制御部を有し、
    　前記点火制御部は、
    　内燃機関の運転開始前に、前記点火プラグの放電を行う内燃機関用点火装置。
  2. 　気筒内に設けられた点火プラグの放電を制御する点火制御部を有し、
    　前記点火制御部は、内燃機関の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、燃料噴射弁から前記気筒内に燃料が噴射されない状態で、前記点火プラグの放電を行う内燃機関用点火装置。
  3. 　前記点火制御部は、前記内燃機関の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、前記燃料噴射弁から前記気筒内に燃料が噴射されない状態で、前記点火プラグの放電を複数回行う請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  4. 　前記点火制御部は、少なくとも前記点火プラグの放電の周波数および電圧を制御する請求項３に記載の内燃機関用点火装置。
  5. 　前記点火制御部は、前記内燃機関の水温、または外気温度に基づいて前記点火プラグの放電の周波数および電圧を制御する請求項４に記載の内燃機関用点火装置。
  6. 　前記内燃機関と電動機とを組み合わせて駆動される車両において、
    　前記点火制御部は、内燃機関の運転開始前に、前記電動機により前記車両を走行させた後、前記点火プラグの放電を行う内燃機関用点火装置。
  7. 　前記内燃機関の水温または外気温度を計測する温度計測装置を有し、
    　前記点火制御部は、前記内燃機関の運転開始前に、前記電動機により前記車両を走行させている間に前記点火プラグの放電を行うと共に、
    　前記温度計測装置で形成した前記内燃機関の水温または外気温度が所定の閾値温度以上となった場合、前記電動機による走行から前記内燃機関による走行に切り替える切替制御部を有する請求項６に記載の内燃機関用点火装置。
  8. 　前記点火制御部は、前記内燃機関の運転開始前における前記車両の作動信号の検知に基づいて、前記料噴射弁から前記気筒内に燃料が噴射されない状態で、前記点火プラグの放電を行う請求項７に記載の内燃機関用点火装置。
  9. 　前記気筒の燃焼サイクルにおける行程を判断する行程判断部と、
    　前記内燃機関の前回運転停止時の前記行程判断部が判断した前記気筒の行程を記憶する行程記憶部とを有し、
    　前記点火制御部は、前記行程記憶部に記憶された前記内燃機関の前回運転停止時の前記気筒の行程に基づいて、前記気筒に対応する前記点火プラグの放電を行う請求項８に記載の内燃機関用点火装置。
  10. 　前記点火制御部は、前記行程記憶部に記憶された前記内燃機関の前回運転停止時の前記気筒の行程において、前記燃料噴射弁の燃料噴射位置の前記燃料サイクル方向の反対方向における最も近い位置にある気筒に対応する点火プラグの放電電力を他の気筒に対応する点火プラグの放電電力よりも大きくなるように制御する請求項９に記載の内燃機関用点火装置。
  11. 　前記点火制御部は、前記内燃機関の運転開始後の最初の燃焼サイクルにおいて、前記料噴射弁から前記気筒内に燃料が噴射されない状態で、前記点火プラグの放電を複数回行うと共に、前記複数回の放電毎に周波数および電圧を変える請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
  12. 　前記気筒に吸入されるガスの吸気温度を測定する吸気温センサを有し、
    　前記点火制御部は、前記吸気温センサで測定した前記ガスの吸入温度が所定の温度以上となるまで前記点火プラグの放電を行う請求項１１に記載の内燃機関用点火装置。
  13. 　前記点火制御部は、前記車両のバッテリの劣化状態に応じて前記点火プラグの放電の周期および電圧を変える請求項６に記載の内燃機関用点火装置。
  14. 　前記内燃機関と電動機とを組み合わせて駆動される車両において、
    　前記内燃機関の駆動に用いられる第１電源と、前記電動機の駆動に用いられる第２電源とを有し、
    　前記点火制御部は、前記第１電源を用いた前記点火プラグの放電により前記気筒内の燃料に着火させたのち、前記第２電源を用いた前記点火プラグの放電を行う請求項６に記載の内燃機関用点火装置。
  15. 　前記請求項１～請求項１４の何れか一項に記載した内燃機関用点火装置を有する、車両用制御装置。
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