WO2023079799A1 - エンジン制御装置及びエンジン制御方法 - Google Patents

Abstract

エンジン制御装置は、燃料噴射装置が噴射する燃料と、吸気系から吸気される空気とが混合された混合気が、ピストンに面する主燃焼室で燃焼するシリンダと、主燃焼室に連通し、主燃焼室から混合気を取り込む副燃焼室と、副燃焼室の内部に取り付けられる電極とを有し、副燃焼室の内部で電極が混合気を着火して発生した火炎ジェットを主燃焼室に噴射して、主燃焼室にある混合気を点火する点火プラグと、点火プラグの点火時期を制御する点火装置と、を備えるエンジンの出力を制御する。このエンジン制御装置は、混合気が電極で発生するスパークに到達する主点火まで、混合気の燃焼発生を伴わない予備点火を点火プラグに行わせるための予備点火信号の供給を継続する制御部を備える。

Description

エンジン制御装置及びエンジン制御方法

　本発明は、エンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。

　従来、燃焼室内で燃料と空気の混合気を形成させ、点火又は自着火により燃焼させるガソリンエンジンが知られている。この種類のエンジンの熱効率を向上させる技術として、数ｃｃの微小空間である副燃焼室（「副室」とも呼ぶ）で混合気を点火し、火炎ジェットを主燃焼室に噴射させる副室式火炎ジェット点火（以下、「副室燃焼」とも呼ぶ）システムがある。

　一般的なガソリンエンジンでは、主燃焼室の上部に設けられた点火プラグの先端が燃焼室に露出する形で点火プラグが固定されている。そして、燃焼開始時には、点火プラグから放電による火花を発生させて、主燃焼室内の混合気へ直接点火を行う。
　一方、副室燃焼では、主燃焼室の上部に副室が設けられ、点火プラグは副室内に露出する形で固定される。この副室には、主燃焼室に連通する副室噴射孔が設けられている。燃焼開始時は、まず副室内部にて混合気への点火が行われる。そして、副室内の燃焼発生後、副室噴射孔から主燃焼室側に向けて高温かつ未燃混合気を含んだジェットが噴出し、このジェットにより主燃焼室側の混合気を着火させる。主燃焼室では多点で同時に着火が起き、副室を用いない場合に比べて急速に燃焼が進行するため、燃焼の安定性が向上する。

　副室燃焼により、理論空燃比よりも燃料が少ない混合気を燃焼させるリーン燃焼を、より高い希釈状態で実施することが可能となり、混合気の比熱比増加による理論熱効率の向上や、ポンプ損失の低下により、熱効率が向上する。また、ノッキングなどの異常燃焼が発生する前に、当該異常燃焼発生領域に燃焼ガスを到達させることができ、その結果ノッキング抑制効果も得られる。これにより高負荷領域でも最適な点火時期を取ることができ、副室を用いない場合に比べて排気損失が低減、熱効率が更に向上する。

　一方で、エンジン始動時などの低流動時においては、副室の内部に排気ガスが残留してしまい、副室での着火が阻害されやすい。冷機始動の燃焼安定性は、副室式エンジンにおける大きな課題である。副室式エンジンにおける冷機始動性を改善する技術としては、例えば、特許文献１及び２に記載された技術が知られている。

　特許文献１には、主燃焼室と、複数の連通孔を介して主燃焼室と連通する副室と、副室内で点火を行うように設けられた点火プラグと、低温時に副室の壁を昇温させる加熱部とを備える内燃機関について記載されている。

　特許文献２には、火花点火式内燃機関において、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後の最初の燃焼サイクルにおいて、燃料噴射弁から気筒内に燃料が噴射されない状態で、点火プラグの放電を行う構成とすることが記載されている。すなわち、燃料を含む混合気への点火を行う前に、点火プラグの電極部を加熱するための予備点火を行うことが記載されている。

特開２０２０－１２８７１３号公報 国際公開第２０１９／０８７７４８号

　しかしながら、特許文献１に記載された技術では、副室を加熱するためのグロープラグ等が必要となり、システムコストが増大してしまう。
　また、特許文献２に記載された技術では、予備点火による混合気の早期着火を防止するために、予備点火を行う時期は燃料噴射前に限定されている。このため、ポート燃料噴射タイプのエンジンでは、吸気及び圧縮行程の予備点火が行えない。また、筒内直接燃料噴射タイプのエンジンでは、主に吸気行程に設定される燃料噴射時期以降は予備点火を行うことができない。このため、極低温始動時等に電極を十分に加熱するための予備点火期間を確保できなくなり、失火の発生や未燃炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加してしまう。

　本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、混合気への早期着火を抑制しつつ、点火プラグ加熱量の最大化を図ることを目的とする。

　本発明に係るエンジン制御装置は、燃料噴射装置が噴射する燃料と、吸気系から吸気される空気とが混合された混合気が、ピストンに面する主燃焼室で燃焼するシリンダと、主燃焼室に連通し、主燃焼室から混合気を取り込む副燃焼室と、副燃焼室の内部に取り付けられる電極とを有し、副燃焼室の内部で電極が混合気を着火して発生した火炎ジェットを主燃焼室に噴射して、主燃焼室にある混合気を点火する点火プラグと、点火プラグの点火時期を制御する点火装置と、を備えるエンジンの出力を制御する。このエンジン制御装置は、混合気が電極で発生するスパークに到達する主点火まで、混合気の燃焼発生を伴わない予備点火を点火プラグに行わせるための予備点火信号の供給を継続する制御部を備える。

　本発明によれば、スパークに到達する主点火まで、混合気の燃焼発生を伴わない予備点火を行うことで混合気への早期着火が抑制され、点火プラグ加熱量が最大化されるので、主点火時に安定燃焼することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジンのシステム構成例を示す概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエンジンのシリンダ周りの構成例を示す概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る点火プラグの拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＥＣＵの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＥＣＵの内部構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射をしていないモータリング条件における筒内圧力、点火信号、及び点火プラグの電極温度を示したグラフである。 従来の火花点火式エンジンを制御するＥＣＵにおける、筒内圧力と燃料噴射時期、及び予備点火実施時期の関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る副室式ＥＣＵにおける、吸気バルブの閉じ時期が圧縮行程に設定される場合の、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、バルブリフト、燃料噴射信号、及び点火パターンごとの点火信号の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る副室式ＥＣＵにおける、吸気バルブの閉じ時期が吸気行程又は吸気行程の下死点に設定される場合の、主燃焼室圧力、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、バルブリフト、燃料噴射信号、及び点火パターンごとの点火信号の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る副室式ＥＣＵにおける、吸気バルブの閉じ時期が圧縮行程に設定される場合の、主燃焼室圧力、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、及び図中の各タイミングＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける、副室８周りのガスが流れる方向のイメージ図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＥＣＵにおける、予備点火時期の補正制御動作の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るＥＣＵにおける、点火プラグへの混合気到達時刻を計算するための各パラメータが付された副室のイメージ図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＥＣＵにおける、予備点火による放電の終了時刻の例を示すイメージ図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエンジン回転数に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る吸気バルブ閉じ時期に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る吸気温度、エンジン油水温、燃料温度に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る吸気圧力に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブ開度に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る吸排気バルブオーバーラップ量又は内部ＥＧＲ率に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る目標Ａ／Ｆに対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料のオクタン価に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料の飽和蒸気圧に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料の蒸発熱に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る主燃焼室圧力、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、バルブリフト、及び点火パターンごとの点火信号の一例を示すグラフである。 本発明の変形例に係るエンジンに構成される副室周辺を拡大して示す概略構成図である。

　以下、本発明を実施するための形態（エンジン制御装置）について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

＜１．第１の実施の形態例＞
　まず、第１の実施の形態例（以下、「本例」という）に係るエンジン制御装置の構成例について説明する。

＜１－１．エンジンの構成例＞
　まず、図１及び図２を参照してエンジンの構成例について説明する。
　図１は、本例のエンジン１００のシステム構成例を示す概略構成図である。
　図２は、エンジン１００のシリンダ１４周りの構成例を示す概略構成図である。
　図３は、点火プラグ１７の拡大図である。

　図１に示すエンジン１００は、ガソリンからなる燃料をシリンダ内（「筒内」とも呼ぶ）に直接噴射する筒内噴射型の内燃機関（直噴内燃機関）の一例である。エンジン１００は、吸入行程、圧縮行程、燃焼（膨張）行程、排気行程の４行程を繰り返す４サイクルエンジンである。さらに、エンジン１００は、例えば、４つの気筒（シリンダ）を備えた多気筒エンジンである。なお、エンジン１００が有する気筒の数は、４つに限定されるものではなく、６つ又は８つ以上の気筒を有していてもよい。

　図１に示すように、エンジン１００は、エアフローセンサ１と、電子制御スロットルバルブ２と、吸気圧センサ３と、過給機４と、インタークーラ７と、シリンダ１４と、を備えている。エアフローセンサ１、電子制御スロットルバルブ２、吸気圧センサ３、過給機４のコンプレッサ４ａ、及びインタークーラ７は、吸気管６におけるシリンダ１４までの位置に配置されている。

　エアフローセンサ１は、吸入空気量と、吸気温度を計測する。電子制御スロットルバルブ２は、不図示の駆動モータにより開閉可能に駆動する。そして、運転者のアクセル操作に基づいて、電子制御スロットルバルブ２の開度が調整され、インタークーラ７やシリンダ１４に吸気される空気量が調整される。

　コンプレッサ４ａは、吸気を過給する過給機である。このコンプレッサ４ａは、後述するタービン４ｂにより回転力が伝達される。インタークーラ７は、シリンダ１４の上流側に配置され、電子制御スロットルバルブ２、エアフローセンサ１よりも下流側に配置されている。そして、インタークーラ７は、吸気を冷却する。

　また、エンジン１００は、図１及び図２に示すように、シリンダ１４内に燃料を噴射するインジェクタ１３と、点火エネルギを供給する点火コイル１６及び点火プラグ１７からなる点火装置と、副室８と、ノックセンサ４７とをシリンダ１４ごとに設けている。点火コイル１６は、ＥＣＵ２０の制御の下で高電圧を生成し、点火プラグ１７に高電圧を印加する。点火プラグ１７は、印加された高電圧により火花を発生する。

　ここで、図２及び図３に示すように、エンジン（エンジン１００）は、燃料噴射装置（インジェクタ１３）が噴射する燃料と、吸気系から吸気される空気とが混合された混合気が、ピストン（ピストン１８）に面する主燃焼室（主燃焼室１４ａ）で燃焼するシリンダ（シリンダ１４）と、を備える。また、エンジン（エンジン１００）は、主燃焼室（主燃焼室１４ａ）に連通し、主燃焼室（主燃焼室１４ａ）から混合気を取り込む副燃焼室（副室８）と、副燃焼室（副室８）の内部に取り付けられる電極とを有し、副燃焼室（副室８）の内部で電極が混合気を着火して発生した火炎ジェットを主燃焼室（主燃焼室１４ａ）に噴射して、主燃焼室（主燃焼室１４ａ）にある混合気を点火する点火プラグ（点火プラグ１７）と、点火プラグ（点火プラグ１７）の点火時期を制御する点火装置と、を備える。主燃焼室１４ａは、シリンダ１４内に形成される。点火プラグ１７は、シリンダ１４に設けられた副室８内に配置されている。中空の副室８は、シリンダ１４内に挿入されている。そのため、混合気が燃焼可能な領域は、シリンダ１４内に形成された主燃焼室１４ａと、副室８に分けられる。副室８は、その先端部が主燃焼室１４ａ内に露出する状態でシリンダヘッドに固定されている。副室８の先端部には、主燃焼室１４ａと連通する副室噴射孔８ａが形成されている。副室８と主燃焼室１４ａは、副室噴射孔８ａにより連通している。そして、副室８内には、副室噴射孔８ａを介して主燃焼室１４ａから混合気が取り込まれる。

　また、点火プラグ１７が火花を発生する際には、図３に示す側方電極１７ａと接地電極１７ｂの間にスパーク５１が形成される。なお、側方電極１７ａと接地電極１７ｂをまとめて「点火プラグ電極」とも総称する。スパーク５１が発生すると、側方電極１７ａと接地電極１７ｂが加熱される。予備点火では、点火プラグ（点火プラグ１７）の電極間の電圧が絶縁破壊電圧を上回り、放電発生を伴う。しかし、副室８内に混合気が無いので、スパーク５１が発生しても燃焼しない。一方、主点火では、スパーク５１が混合気への点火を行うことにより、副室８内の混合気が燃焼する。副室８内で生じた火炎は、副室噴射孔８ａを通過して主燃焼室１４ａに複数の火炎ジェットとして噴出する。火炎ジェットは、主燃焼室１４ａ内の混合気を着火することで、主燃焼が行われる。以下、副室噴射孔８ａから噴射される火炎ジェットを単に「ジェット」と呼ぶ。主燃焼室１４ａでは、ジェットの噴出に伴い同時に多点で着火が発生する。このため、副室８を備えるエンジン１００は、副室８を備えないエンジンと比べて急速に燃焼が進行するので、燃焼の安定性が向上する。

　また、点火コイル１６には、不図示の電圧センサが取り付けられている。電圧センサは、点火コイル１６の一次側電圧又は二次側電圧を計測する。そして、電圧センサが計測した電圧情報は、エンジン制御装置の一例であるＥＣＵ（Engine Control Unit）２０に送られる。

　また、シリンダ１４のシリンダヘッドには、図１に示すように、可変バルブ５が設けられている。可変バルブ５は、図２に示すように、吸気側タイミング機構５ａと、排気側タイミング機構５ｂと、吸気バルブ３１と、排気バルブ３２とを有している。吸気バルブ３１は、シリンダ１４における吸気管６が接続される吸気ポートに配置され、排気バルブ３２は、シリンダ１４における後述する排気管１５が接続される排気ポートに配置される。

　可変バルブ５は、吸気側タイミング機構５ａと排気側タイミング機構５ｂにより吸気バルブ３１と排気バルブ３２の開弁時期及び閉弁時期を調整する。これにより、シリンダ１４内に流入する混合気、又はシリンダ１４内から排出する排気ガスの流量が調整される。ＥＣＵ２０は、可変バルブ５を調整することにより、全てのシリンダ１４の吸気量及び内部ＥＧＲ量を調整可能である。

　さらに、シリンダ１４内には、ピストン１８が摺動可能に配置されている。ピストン１８は、シリンダ１４内に流入した燃料とガスの混合気を圧縮する。そして、ピストン１８は、シリンダ１４内に生じた燃焼圧力によりシリンダ１４内を往復運動する。

　このピストン１８には、コンロッドを介してクランク軸４８が連結されている。また、クランク軸４８の角度を検出するための、クランク角センサ４９がクランク軸４８の近傍に設けられている。クランク角センサ４９は、クランク軸４８の周方向に所定の角度間隔（例えば、６ｄｅｇ）に設けられた歯を検出する。

　また、図１に示すように、ノックセンサ４７は、シリンダ１４の側面部又はシリンダヘッドに取り付けられている。ノックセンサ４７は、シリンダ１４の振動を検出する加速度センサである。ノックセンサ４７を設ける位置は、シリンダ１４の側面部に限定されるものではなく、例えば、シリンダヘッドの上部等のシリンダ１４の振動を検出できる位置であればよい。ノックセンサ４７が検出したシリンダ１４の振動信号（加速度情報）は、ＥＣＵ２０に出力される。そして、ＥＣＵ２０は、ノックセンサ４７からの振動信号が予め設定されたノック閾値を超えたと判断した場合、ノッキングの発生を検出する。

　インジェクタ１３は、ＥＣＵ２０に制御されて、シリンダ１４内に燃料を噴射する。これにより、シリンダ１４における主燃焼室１４ａには、空気の燃料が混合された混合ガスが生成される。また、インジェクタ１３には、不図示の高圧燃料ポンプが接続されている。高圧燃料ポンプにより圧力が高められた燃料がインジェクタ１３に供給される。さらに、インジェクタ１３と高圧燃料ポンプとを接続する燃料配管には、燃料噴射圧力を計測するための燃料圧力センサが設けられている。

　また、吸気管６には、ポート噴射用インジェクタ１３Ａが取り付けられる。ポート噴射用インジェクタ１３Ａは、ＥＣＵ２０に制御されて、吸気管６内に燃料を噴射する。ポート噴射用インジェクタ１３Ａが吸気管６に噴射した燃料は、吸気行程でシリンダ１４に取り込まれる。

　図１では、インジェクタ１３、及びポート噴射用インジェクタ１３Ａを備えるエンジン１００について示すが、インジェクタ１３又はポート噴射用インジェクタ１３Ａのいずれかだけが設けられたエンジン１００として構成してもよい。以降、インジェクタ１３から燃料が噴射されるものとして説明する。

　図１に示すように、排気管１５には、タービン４ｂ、電子制御ウエイストゲートバルブ１１、三元触媒１０、空燃比センサ９が設けられている。タービン４ｂは、排気管１５を通過する排気ガスにより回転し、コンプレッサ４ａに回転力を伝える。電子制御ウエイストゲートバルブ１１は、タービン４ｂに流れる排気流路を調整する。

　三元触媒１０は、酸化還元反応により排気ガスに含まれる有害物質を浄化する。
　空燃比センサ９は、三元触媒１０の上流側に配置されている。そして、空燃比センサ９は、排気管１５を通る排気ガスの空燃比を検出する。

　また、エンジン１００は、三元触媒１０の下流から、コンプレッサ４ａの上流で、かつエアフローセンサ１よりも下流側の位置に排気ガス（ＥＧＲガス）を還流させるＥＧＲ流路管４０を備えている。ＥＧＲ流路管４０には、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ４１と、差圧センサ４３が設けられている。

　ＥＧＲクーラ４２は、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲバルブ４１は、ＥＧＲ流路管４０を通るＥＧＲガスの流量（ＥＧＲ流量）を制御する。ＥＧＲバルブ４１の近傍には、ＥＧＲバルブ４１の前後の差圧を検出する差圧センサ４３が取り付けられている。ここで、ＥＧＲバルブ４１の前後の差圧とは、ＥＧＲ流路管４０におけるＥＧＲバルブ４１の上流側の圧力と下流側の圧力との差である。ＥＧＲ温度センサ４４は、ＥＧＲバルブ４１の下流に配置されている。ＥＧＲ温度センサ４４は、ＥＧＲ流路管４０を流れるＥＧＲガスの温度を検出する。

　三元触媒１０で浄化された排気ガスの一部は、外部へ排出されずに、ＥＧＲ流路管４０へ流入し、ＥＧＲガスとして利用される。ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ４２及びＥＧＲバルブ４１を通過後、コンプレッサ４ａの上流にて、吸気された新気と合流する。ＥＧＲガスと新気の混合ガスは、インタークーラ７及び電子制御スロットルバルブ２を通過後に、シリンダ１４に流入する。

　また、エアフローセンサ１、吸気圧センサ３、ノックセンサ４７等の各センサが検出した信号は、ＥＣＵ２０に送られる。また、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１２が検出した信号もＥＣＵ２０に送られる。

　ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ１２は、エンジン１００への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ４９の出力信号に基づいて、エンジン１００の回転速度を演算する。そして、ＥＣＵ２０は、各種センサの出力から得られるエンジン１００の運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、燃料圧力等のエンジン１００の主要な作動量を最適に演算する。

　ＥＣＵ２０により演算された燃料噴射量は、開弁パルス信号に変換され、インジェクタ１３に出力される。また、ＥＣＵ２０により演算された点火時期は、点火信号として点火プラグ１７に出力される。さらに、ＥＣＵ２０により演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電子制御スロットルバルブ２に出力される。また、ＥＣＵ２０により演算されたＥＧＲバルブ開度は、ＥＧＲバルブ開度駆動信号として、ＥＧＲバルブ４１に出力される。

＜１－２．ＥＣＵ２０の構成例＞
　次に、図４を参照してＥＣＵ２０の構成例について説明する。
　図４は、ＥＣＵ２０の構成を示すブロック図である。

　図４に示すように、ＥＣＵ２０は、入力回路２１と、入出力ポート２２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）２３ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３ｃとを有する。また、ＥＣＵ２０は、点火制御部２４を有している。

　入力回路２１には、アクセル開度センサ１２の出力信号であるアクセル開度、回転数、不図示の湿度センサが検出した空気中の湿度、エアフローセンサ１が検出した出力信号である空気量、クランク角センサ４９の出力信号であるクランク角度、点火装置から出力される点火装置情報（不図示の電圧センサからのコイル一次電圧又は二次電圧を含む）、ノックセンサ４７の出力信号であるノックセンサ情報等の各種センサが計測した情報が入力される。

　入力回路２１は、入力された信号に対してノイズ除去等の信号処理を行って、各情報の値を入出力ポート２２へ送る。入出力ポート２２の入力ポートに入力された値はＲＡＭ２３ｃに格納される。

　ＲＯＭ２３ｂには、ＣＰＵ２３ａにより実行される各種演算処理の内容を記述した制御プログラムや、各処理に用いられるＭＡＰやデータテーブル等が記憶されている。
　ＲＡＭ２３ｃには、入出力ポート２２の入力ポートに入力された値や、制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの操作量を表す値を格納する格納領域が設けられている。また、ＲＡＭ２３ｃに格納された各アクチュエータの操作量を表す値は、入出力ポート２２の出力ポートに送られる。

　入出力ポート２２の出力ポートにセットされた点火信号は、点火制御部２４を経て、点火コイル１６に送られる。点火制御部２４は、点火コイル１６への通電時期や通電時間を制御する。さらに、点火制御部２４は、点火プラグ１７での放電エネルギ制御を行う。そして、制御部（制御部５００）は、混合気が電極で発生するスパーク（スパーク５１）に到達する主点火まで、混合気の燃焼発生を伴わない予備点火を点火プラグ（点火プラグ１７）に行わせるための予備点火信号の供給を継続する。そして、制御部（制御部５００）は、エンジン（エンジン１００）の始動時、又は燃料噴射装置（インジェクタ１３）により燃料噴射が開始されるサイクルの前に予備点火を実施する。

　なお、本例では、ＥＣＵ２０に点火制御部２４を設けた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、点火制御部２４の一部、あるいは点火制御部２４の全てをＥＣＵ２０とは異なる制御装置に実装してもよい。

　また、ＥＣＵ２０は、各種センサからの出力信号に基づいて、点火プラグを加熱するための予備点火及び主点火プロファイルを算出し、点火プラグ１７での放電を制御する。

＜１－３．ＥＣＵ２０における予備点火プロファイル補正処理の構成例＞
　次に、図５を参照してＥＣＵ２０における予備点火プロファイル補正処理を実施する各機能部の構成例について説明する。
　図５は、ＥＣＵ２０の内部構成例を示す機能ブロック図である。ＥＣＵ２０内の各機能部のうち、本実施の形態に係る予備点火及び主点火の期間を制御する部分は、本実施の形態に係る制御部の一例として用いられる。

　図５に示すように、ＥＣＵ２０の制御部５００は、エンジン温度取得部５０１と、目標点火プラグ加熱量算出部５０２と、エンジンセンサ値取得部５０３と、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４と、点火コイル情報取得部５０５と、放電終了時刻算出部５０６と、予備点火終了クランク角算出部５０７と、燃料噴射予告信号取得部５０８と、燃料噴射信号取得部５０９と、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０と、点火信号出力部５１１を備えている。

　エンジン温度取得部５０１、目標点火プラグ加熱量算出部５０２、エンジンセンサ値取得部５０３、及び可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、副室８内の点火プラグ１７に混合気が到達する時刻を算出するための処理を行う。ここで、点火プラグ（点火プラグ１７）に混合気が到達するタイミングは、圧縮行程にて副燃焼室（副室８）の圧力が主燃焼室（主燃焼室１４ａ）の圧力よりも低くなるタイミングである。

　エンジン温度取得部５０１は、エンジン水温センサ、エンジン油温センサ、及び燃料温度センサが検出した温度情報（エンジン水温、エンジン油温及び燃料温度を含む）を取得する。エンジン水温センサは、不図示のウォーターポンプの吐出口における水温を検出する。副室８の温度は、エンジン水温が反映された値となる。エンジン油温センサは、不図示のオイルポンプの吐出口における油温を検出する。燃料温度センサは、不図示の燃料タンクに設置されており、燃料の温度を検出する。特に、給油直後には、燃料タンクに給油された燃料の温度が変化するため、エンジン油温と燃料温度は異なることがある。

　目標点火プラグ加熱量算出部５０２は、エンジン温度取得部５０１が取得した温度情報（エンジン水温、エンジン油温及び燃料温度）に基づいて、安定燃焼が可能な温度まで点火プラグ１７を昇温させるために必要な目標点火プラグ加熱量を算出する。例えば、エンジン油温が８０℃であれば、ＥＣＵ２０による予備点火の制御は不要である。しかし、燃料温度が低ければ、ＥＣＵ２０による予備点火の制御を行って、点火プラグ１７の電極温度を上昇させる必要がある。例えば、燃料温度が－７℃であれば、＋６０℃までエンジン油温を上昇させる必要があるので、この温度上昇分を目標点火プラグ加熱量として目標点火プラグ加熱量算出部５０２が算出する。

　エンジンセンサ値取得部５０３は、各種センサが検出したエンジン回転数、吸気圧、ＥＧＲバルブ開度、バルブタイミング、目標Ａ／Ｆ、燃料オクタン価を、エンジンセンサ値（以下、「各種センサ値」と総称する）として取得する。ハイブリッド車両であれば、モータで一定回転後、エンジン１００の燃焼が行われるので、エンジン１００の冷機始動時において、エンジンセンサ値取得部５０３は、各種センサ値を取得可能である。

　可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、エンジン温度取得部５０１が検出したエンジン水温、エンジン油温及び燃料温度と、エンジンセンサ値取得部５０３が検出した各種センサ値に基づいて、可燃混合気が点火プラグ１７に到達する時刻を算出する。

　点火コイル情報取得部５０５は、点火コイル１６が検出した電流又は電圧を取得する。副室８内で予備点火が行われると、点火コイル情報取得部５０５は、予備点火に関わる情報を取得する。
　放電終了時刻算出部５０６は、点火コイル１６が検出した電流、電圧、又は事前に記憶した値に基づいて、点火プラグ１７の放電が終了する時刻（「放電終了時刻」と呼ぶ）を算出する。ここで、制御部（放電終了時刻算出部５０６）は、スパーク（スパーク５１）の終了時刻を、点火コイルの一次電圧、二次電流、二次電圧、又は運転条件ごとに事前に記憶されたマップ値に基づき決定してもよい。

　予備点火終了クランク角算出部５０７は、目標点火プラグ加熱量算出部５０２が算出した目標点火プラグ加熱量と、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４が算出した可燃混合気の点火プラグ部到達時刻と、放電終了時刻算出部５０６が算出した放電終了時刻に基づいて、点火プラグ１７の予備点火を終了させるクランク角度（予備点火の実施期間）を算出する。その後、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０により予備点火の開始時期が算出される。

　燃料噴射予告信号取得部５０８は、現在時刻から所定の時間内に燃料噴射が開始されると車両内の制御装置が判断した場合に生成される燃料噴射予告信号を取得する。燃料噴射予告信号取得部５０８は、例えば、初爆時よりも数サイクル前の時点でインジェクタ１３に燃料噴射信号が印加されることを予測可能な燃料噴射予告信号を取得することができる。燃料噴射予告信号取得部５０８が燃料噴射予告信号を取得することで、実際にインジェクタ１３が燃料を噴射する前であっても、インジェクタ１３による燃料噴射のタイミングが判明する。

　燃料噴射信号取得部５０９は、実際にインジェクタ１３が燃料を噴射したことを示す燃料噴射信号をインジェクタ１３から取得する。燃料噴射信号取得部５０９は、例えば、初爆時に印加された燃料噴射信号をインジェクタ１３から取得する。

　予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０は、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４により算出される可燃混合気が点火プラグ１７に到達する時刻と、放電終了時刻算出部５０６により算出される放電終了時刻とが同時刻とならないように、予備点火及び主点火プロファイルを算出する。この処理は、燃料噴射信号取得部５０９が初爆時における燃料噴射信号を取得し、又は燃料噴射予告信号取得部５０８が燃料噴射予告信号を取得したタイミングで行われる。そして、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０は、燃料噴射予告信号取得部５０８が検出した燃料噴射予告信号と、燃料噴射信号取得部５０９が検出した燃料噴射信号と、予備点火終了クランク角算出部５０７が算出した予備点火終了クランク角とに基づいて、予備点火と主点火を合わせた１サイクル内の予備点火及び主点火プロファイルを算出する。

　点火信号出力部５１１は、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０が算出した予備点火及び主点火プロファイルに基づいて点火信号を点火コイル１６に出力し、点火制御を行う。このため、点火信号出力部５１１と、図４に示した点火制御部２４は、実質同じ機能を有している。
　なお、各処理部の詳細な処理方法については、後述する。

＜１－４．予備点火と点火プラグ電極温度の関係＞
　次に、図６を参照して、予備点火と点火プラグ電極温度の関係について説明する。
　図６は、燃料噴射をしていないモータリング条件における筒内圧力、点火信号、及び点火プラグ１７の電極温度を示したグラフである。

　図６のグラフ（ａ）は、横軸をクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸を筒内圧力［ＭＰａ］を示している。モータリング条件のため、筒内圧は圧縮上死点をピークとした対称な圧力波形となる。図６のグラフ（ａ）～（ｃ）の横軸はクランク角度［ｄｅｇ］で共通である。
　図６の点火パターン（ｂ）は、点火信号の３種類の点火パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３を示している。点火パターンＰ１は、ＥＣＵ２０が主点火のみを実施した場合を示す。点火パターンＰ２は、ＥＣＵ２０が予備点火を膨張行程から排気行程にかけて実施した場合を示す。点火パターンＰ３は、ＥＣＵ２０が予備点火を吸気行程に実施した場合を示す。そして、点火パターンＰ２とＰ３の予備点火信号の印加後における多数の点火パルスで示される予備点火実施期間は同一である。

　図６のグラフ（ｃ）は、各点火パターンＰ１～Ｐ３に対応した、点火プラグ電極温度の時間変化を示している。ここでは、モータリング中における空気の圧縮、膨張による点火プラグ１７の温度変化は無視した。また、膨張行程における、Ｐ２の予備点火を開始するクランク角をθini、点火プラグ電極温度をＴiniとし、主点火時期θendにおける点火プラグ電極温度をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３とした。

　クランク角度θiniにおいて、点火パターンＰ２では予備点火を実施することにより、点火プラグ電極温度がＴiniからピーク温度Ｔpeakに昇温する。燃焼室内から点火プラグ電極に伝わる熱は、シリンダヘッド側に常時放熱されるため、予備点火による加熱量と点火プラグ１７自体の放熱量がつり合い、予備点火期間中に平衡状態に達すると考えられる。一方、点火パターンＰ１、Ｐ３では、予備点火を実施しないため、点火プラグ電極温度はＴiniのままである。

　予備点火の終了後、点火パターンＰ２では、点火プラグ電極温度がＴpeakから徐々に低下する。より詳細には点火パターンＰ２では、排気行程の中盤に予備点火を終えた直後から点火プラグ電極温度の低下が始まる。そして、次サイクルの主点火時期θendにおける点火プラグ電極温度はＴ２まで低下する。

　予備点火を行わない点火パターンＰ１の場合は、点火プラグ電極温度はＴiniから変化せず、主点火時期θendにおいて、点火プラグ電極温度はＴ１＝Ｔiniとなる。そこで、予備点火の有無に応じた、主点火時期θendにおける電極温度の増加量ΔＴ２（＝Ｔ２－Ｔ１）が、予備点火の電極加熱効果を表している。

　点火パターンＰ３では、吸気行程で予備点火が実施される。そして、予備点火が終了する吸気行程の下死点付近において、点火プラグ電極温度がＴpeakに達する。その後、圧縮行程にかけて点火プラグ１７が冷却され、主点火時期θendにおける電極温度はＴ３まで低下する。このため、電極温度の増加量はΔＴ３（＝Ｔ３－Ｔ１）となる。ここで、Ｔ３＞Ｔ２であるため、ΔＴ３＞ΔＴ２となる。このため、点火パターンＰ３は、点火パターンＰ２よりも予備点火による電極加熱効果が高くなる。これは、予備点火終了後の電極温度は時々刻々と低下していくため、早期に予備加熱を行ったＰ２では、主点火時期までに電極温度が低下してしまうためである。そこで、予備点火による点火プラグ電極加熱は、次サイクルの主点火時期に近い時期に行った方が、電極加熱効果が高いことが示される。そして、点火プラグ電極温度が高いほど、エンジン１００の始動時における燃焼安定性が高まりやすい。

＜１－５．従来の火花点火式エンジンにおける、予備点火の実施時期限界＞
　次に、図７を参照して、従来の火花点火式エンジンを制御するＥＣＵにおける、燃料噴射時期と予備点火実施時期の関係を説明する。

　図７は、従来の火花点火式エンジンを制御するＥＣＵにおける、筒内圧力と燃料噴射時期、及び予備点火実施時期の関係の一例を示すグラフである。図７のグラフ（ａ）は横軸をクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸は燃焼時の筒内圧力［ＭＰａ］を示している。図７のグラフ（ａ）～（ｃ）の横軸はクランク角度［ｄｅｇ］で共通である。図７のグラフ（ｂ）は、筒内直接噴射式のインジェクタによる燃料噴射信号を示している。図７のグラフ（ｃ）は２種類の点火パターンＰ２、Ｐ４を示している。点火パターンＰ２は、図６に示した点火パターンＰ２と同一である。点火パターンＰ４は、従来の予備点火実施限界を説明するための点火パターンである。

　図６を参照して説明した通り、点火プラグ電極温度の観点で言えば、予備点火による点火プラグ電極の加熱効果は、次サイクルの主点火時期に近いことが望ましい。しかしながら、図７のグラフ（ｂ）に示される燃料噴射信号の開始直後に燃焼室内に燃料が存在する状態となっている。このため、筒内温度や流動状態によっては、予備点火により燃料への早期着火が発生し、不完全燃焼による排気悪化や、筒内圧の急激な上昇によるエンジン損傷を引き起こす恐れがある。

　そこで、従来技術では、予備点火による混合気の早期着火を防止するために、予備点火を行う時期が燃料噴射前に限定されていた。このため、ポート燃料噴射タイプのエンジンでは、吸気及び圧縮行程の予備点火が行えなかった。また、筒内直接燃料噴射タイプのエンジンでは、主に吸気行程に設定される燃料噴射時期以降は予備点火を行うことができない。このため、極低温始動時等に電極を十分に加熱するための予備点火期間を確保できなくなり、失火の発生や未燃炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加してしまうという問題を有していた。

＜１－６．第１の実施の形態例に係る副室式火花点火式エンジンにおける、予備点火の実施時期限界＞
　次に、第１の実施の形態例に係るＥＣＵ２０の制御方法について説明する。ＥＣＵ２０は、失火の発生や未燃炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加するという問題点を考慮し、混合気への早期着火を抑制しつつ、点火プラグ加熱量の最大化を図ることを目的としたものである。

（第１の実施の形態例に係る点火パターン（１））
　図８は、第１の実施の形態例に係るＥＣＵ２０（「副室式ＥＣＵ２０」とも呼ぶ）における、吸気バルブ３１の閉じ時期が圧縮行程に設定される場合の、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、バルブリフト、燃料噴射信号、及び点火パターンごとの点火信号の一例を示すグラフである。

　図８のグラフ（ａ）は、横軸がクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸が燃焼時の主燃焼室圧力［ＭＰａ］を示している。図８のグラフ（ａ）～（ｅ）の横軸はクランク角度［ｄｅｇ］で共通である。図８のグラフ（ｂ）は、副室８と主燃焼室１４ａの差圧［ＭＰａ］を表している。ここで、圧縮行程にて差圧がゼロ以下となるクランク角が存在する。このクランク角は、図８のグラフ（ｃ）に示される吸気バルブ３１の閉じ時期（ＩＶＣ：Intake Valve Close）と対応する。そして、図８のグラフ（ｃ）には、吸気バルブ３１と排気バルブ３２のバルブリフト［ｍｍ］が示される。

　なお、吸気バルブリフトには、開弁時に空気が通過可能になる有効バルブリフトが0.1ｍｍ程度存在するため、吸気バルブ３１のＩＶＣはゼロよりわずかに大きい値となる。吸気バルブ３１が開状態にあり、差圧が正である場合、副室圧力が主燃焼室圧力よりも高い。このため、副室８から主燃焼室１４ａにガスが吹き出す状態となり、主燃焼室１４ａ側の混合気が副室８へ流入することが抑止される。吸気バルブ３１が閉状態になると、主燃焼室１４ａ内で実圧縮が開始され、差圧が負となり、主燃焼室１４ａ側のガスが副室８内に流入を始める。

　図８のグラフ（ｄ）には、燃料噴射信号のタイミングが示される。燃料噴射信号がオンになった直後から主燃焼室１４ａ内に燃料が供給される。
　図８のグラフ（ｅ）には、従来の点火パターンＰ４と、第１の実施の形態に係る点火パターンＰ５の例が示される。従来の点火パターンＰ４では、燃料噴射開始と同時に予備点火信号の付加が終了している。一方、第１の実施の形態に係る点火パターンＰ５では、予備点火を、吸気バルブ３１がＩＶＣに到達し、差圧が負となり、主燃焼室１４ａから副室８に混合気の流入が開始するまで継続している。このように制御部（制御部５００）は、吸気系に設けられる吸気バルブ（吸気バルブ３１）の閉じ時期が圧縮行程に設定される場合、燃焼サイクルにおける混合気の燃焼終了後から、当該燃焼サイクルにおける圧縮行程における吸気バルブ（吸気バルブ３１）の閉じ時期まで予備点火を継続する。

　ここで、圧縮行程の実圧縮開始前は副室圧力が主室圧力よりも高いことにより、混合気の副室８への流入が抑止されるので、予備点火中の点火プラグ１７と混合気の接触を回避可能である。このため、燃料噴射信号がオンされてから、吸気バルブ３１がＩＶＣに到達するまでの期間分、すなわち主点火の直前までプラグ加熱用予備点火の継続限界を遅らせることができる。この結果、点火プラグ電極温度をより上昇させることができ、燃焼安定性を改善し、未燃炭化水素などの排出量を低減することができる。また、予備点火の継続期間が圧縮行程に含まれることから、同じ予備点火回数であっても点火プラグ電極の加熱効果を最大に高めることができる。

（第１の実施の形態例に係る点火パターン（２））
　図９は、第１の実施の形態例に係る副室式ＥＣＵ２０における、吸気バルブ３１の閉じ時期が吸気行程又は吸気行程の下死点（ＢＤＣ：Bottom Dead Center）に設定される場合の、主燃焼室圧力、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、バルブリフト、燃料噴射信号、及び点火パターンごとの点火信号の一例を示すグラフである。

　図９のグラフ（ａ）は、横軸がクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸が燃焼時の主燃焼室圧力［ＭＰａ］を示している。図９のグラフ（ａ）～（ｅ）の横軸はクランク角度［ｄｅｇ］で共通である。図９のグラフ（ｂ）は、副室８と主燃焼室１４ａの差圧［ＭＰａ］を表している。ここで、吸気行程の下死点付近にて差圧がゼロ以下となるクランク角が存在する。このクランク角は、図９のグラフ（ｃ）に示される下死点に対応する。そして、図９のグラフ（ｃ）には、吸気バルブ３１と排気バルブ３２のバルブリフト［ｍｍ］が示される。図９のグラフ（ｃ）に示すように、吸気バルブ３１の閉時期ＩＶＣが吸気行程にある場合、差圧がゼロ以下になるタイミングは、ＩＶＣとは一致しない。

　吸気行程中で差圧が正である場合、副室圧力が主燃焼室圧力よりも高くなり、副室８から主燃焼室１４ａにガスが吹き出す状態となるので、主燃焼室１４ａ側の混合気が副室８へ流入することが抑止される。圧縮行程が開始されると、主燃焼室１４ａ内で実圧縮が開始され、差圧が負となるため、主燃焼室１４ａ側のガスが副室８内に流入を始める。

　図９のグラフ（ｄ）には、燃料噴射信号のタイミングが示される。燃料噴射信号がオンになった直後から主燃焼室１４ａ内に燃料が供給される。
　図９のグラフ（ｅ）には、従来の点火パターンＰ４と、第１の実施の形態に係る点火パターンＰ５の例が示される。従来の点火パターンＰ４では、燃料噴射開始と同時に予備点火信号の付加を終了している。一方、第１の実施の形態に係る点火パターンＰ５では、予備点火を、圧縮行程にてピストンが上昇を開始し、差圧が負となり、主燃焼室１４ａから副室８に混合気の流入が開始するまで継続している。このように制御部（制御部５００）は、吸気系に設けられる吸気バルブ（吸気バルブ３１）の閉じ時期が吸気行程に設定される場合、燃焼サイクルにおける混合気の燃焼終了後から、当該燃焼サイクルにおける圧縮行程の開始時期まで予備点火を継続する。

　このように、実圧縮開始前は副室圧力が主室圧力よりも高いことにより、副室８への混合気の流入が抑止されるので、予備点火中の点火プラグ１７と混合気の接触を回避可能である。このため、吸気バルブ３１がＩＶＣからＢＤＣに到達するまでの期間分、プラグ加熱用予備点火の継続限界を遅らせることができる。この結果、点火プラグ電極温度をより上昇させることができ、燃焼安定性を改善し、未燃炭化水素などの排出量を低減することができる。

　また、ＥＣＵ２０は、エンジン１００の仕様に応じて、図８と図９に示した点火パターンＰ５を任意に選択可能である。

　図１０は、第１の実施の形態例に係る副室式ＥＣＵ２０における、吸気バルブ３１の閉じ時期が圧縮行程に設定される場合の、主燃焼室圧力、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、及び図中の各タイミングＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける、副室８周りのガスが流れる方向のイメージ図である。なお、図１０のグラフ（ａ）及び図１０のグラフ（ｂ）の説明は、図８と同じであるため省略する。

　図１０のイメージ図（ｃ）には、図１０のグラフ（ｂ）に付したタイミングＡ～Ｄにおける副室８の様子が示される。タイミングＡは圧縮行程（ＩＶＣ前）であるが、吸気バルブ３１が開いているため、ピストン１８が上昇し始めても、主燃焼室１４ａ側の燃料（ガス）は吸気管６に吹き戻る。また、副室８内の圧力の方が主燃焼室１４ａ内の圧力よりも高いため、副室８内のガスは主燃焼室側に噴出する。

　タイミングＢは圧縮行程かつ、吸気バルブ３１が閉じた後であり、実質的な圧縮が行われる。このため、主燃焼室１４ａ内の圧力が副室８内の圧力よりも高くなり、主燃焼室１４ａの燃料（ガス）が副室８内に流入する。この状態で予備点火を行うと、燃料を含む混合気が副室８内に存在する状態で放電が発生し、混合気への早期着火が発生する可能性が高まるため、予備点火は停止する。圧縮行程の終盤は主点火に適したタイミングであるので、多くのエンジン、運転条件にて、点火時期は圧縮行程終盤に設定される。主点火が行われると、混合気への着火が起こり、燃焼が開始される。

　タイミングＣは、主点火実施後の膨張行程初期であり、副室８内で発生した燃焼圧が高まるため、主燃焼室１４ａ内に向けて最も強い高温高圧のジェットが噴出するタイミングである。この高温高圧のジェットにより、主燃焼室１４ａ内の混合気に対して多点同時着火が起こり、高速燃焼が発生する。

　タイミングＤは、膨張行程にて主燃焼室１４ａ側での燃焼開始直後に、主燃焼室１４ａ内の圧力が高まり、副室８に向けて逆流が発生したタイミングである。ここでは差圧が再びゼロ以下となり、副室８に排気ガスが流入する。

　このように、１燃焼サイクル内にて、副室８と主燃焼室１４ａの圧力はピストンやバルブ動作、燃焼ガスの発生に伴って上下関係が変動し、ガスの往来が発生する。そこで、本発明者らは、タイミングＡ付近にて、圧縮行程であっても副室８内に燃料を含んだ混合気が流入することができない期間が存在することを見出し、従来では早期着火のリスクがあり実施できなかった、圧縮行程まで予備点火を継続させることを可能とした。

＜１－７．予備点火時期の補正制御動作例＞
　次に、上述した構成を有するＥＣＵ２０における予備点火時期の補正制御の例を、図１１を参照して説明する。
　図１１は、第１の実施の形態例に係るＥＣＵ２０の制御部５００における、予備点火時期の補正制御動作の例を示すフローチャートである。

　始めに、制御部５００は、エンジン１００のイグニッションスイッチが入っている、すなわちＯＮされているか否かを判断する（Ｓ１）。イグニッションスイッチがＯＮになっておらず、車両の電源が入っていないと判断した場合（Ｓ１のＮＯ判定）、制御部５００は、予備点火時期の補正処理は行わずにステップＳ１の処理を繰り返す。

　一方、制御部５００は、イグニッションスイッチがＯＮと判断した場合（Ｓ１のＹＥＳ判定）、エンジン温度取得部５０１（図５を参照）が検出したエンジン温度の情報に基づいて、エンジン１００の暖機が完了しているか否かを判断する（Ｓ２）。制御部５００は、エンジン１００の暖機が完了していると判断した場合（Ｓ２のＹＥＳ判定）、予備点火を実施する必要は無いため、ステップＳ８の直前に合流する。

　ここで、エンジン１００が冷機状態である場合、点火プラグ電極温度が低く、エンジン始動時の燃焼が不安定になる恐れがある。このため、ステップＳ２の処理において、制御部５００は、エンジン１００の暖機が完了していないと判断した場合（Ｓ２のＮＯ判定）、エンジン温度取得部５０１で検出されたエンジン温度の情報に基づき、点火プラグ１７の目標加熱量を算出する（Ｓ３）。

　次に、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、エンジン温度取得部５０１とエンジンセンサ値取得部５０３とが取得した情報に基づいて、可燃混合気がプラグ部（点火プラグ１７）に到達する時刻を算出する（Ｓ４）。

　次に、放電終了時刻算出部５０６は、点火コイル情報取得部５０５が取得した点火コイル信号（点火コイル情報の一例）に基づいて、予備点火の最後の放電が終了する時刻（放電終了時刻）を算出する（Ｓ５）。

　次に、予備点火終了クランク角算出部５０７は、目標点火プラグ加熱量算出部５０２、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４、及び放電終了時刻算出部５０６の出力に基づいて、早期着火を抑制するために、予備点火を終了させるクランク角を算出する（Ｓ６）。続いて、予備点火終了クランク角算出部５０７は、予備点火の実施期間及び予備点火周波数（点火パルスの周波数）を、目標点火プラグ加熱量に基づいて決定し、予備点火パターンを決定する（Ｓ７）。

　続いて、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０は、予備点火終了クランク角算出部５０７が決定した予備点火パターンと、燃料噴射予告信号取得部５０８及び燃料噴射信号取得部５０９が検出した情報とに基づいて、燃料噴射信号がＯＮになった、又はＯＮになることが予測されるか否かを判定する（Ｓ８）。

　ここで、予備点火は、エンジン１００の始動時に燃料噴射後の初爆サイクルにて実施してもよいが、それよりも数サイクル前から予備点火を実行することで、確実に点火プラグ電極温度を高めた状態で初爆サイクルを迎えることが可能となる。また、ハイブリッド車用のエンジン１００は、発射時の車両の駆動をモータで行える。このため、エンジン１００の燃焼開始までの複数サイクルを使い、燃料噴射を行わないモータリング運転とすることで、予備点火で点火プラグ電極を加熱することが可能である。

　したがって、燃料噴射予告信号取得部５０８により、直近でエンジン１００を始動させる必要があることが検出された場合、制御部５００は、事前にモータ駆動でエンジン１００を回転させながら、予備点火を実施して電極加熱を行う構成としてもよい。ここで、燃料噴射予告信号としては、例えば、車両のロックを解除したタイミングや、運転手が車両のイグニッションスイッチを入れるためにブレーキペダルを踏み込んだタイミング、あるいは、イグニッションスイッチを入れたタイミングなどを用いてもよい。

　ステップＳ８の処理において、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０は、燃料噴射信号がＯＮでない、又はＯＮになることが予測されないと判断した場合（Ｓ８のＮＯ判定）、ステップＳ２に戻る。一方、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０は、燃料噴射信号がＯＮである、又はＯＮになることが予測されると判断した場合（Ｓ８のＹＥＳ判定）、予備点火と主点火を合わせた、１サイクル中の点火パターンを決定する。そして、点火信号出力部５１１は、予備点火及び主点火信号を点火コイル１６へ出力する（Ｓ９）。

　次に、制御部５００は、予備点火、主点火を行った状態で、エンジン１００が所定サイクル数（２０サイクル程度）、連続して安定燃焼できるようになったか否かを判定する（Ｓ１０）。所定サイクル数に渡って失火なく燃焼できなかった場合（Ｓ１０のＮＯ判定）、制御部５００は、引き続き予備点火及び主点火を継続する。一方、所定サイクル数に渡り連続して安定燃焼できるようになった場合（Ｓ１０のＹＥＳ判定）、制御部５００は、点火プラグ１７が十分な温度に保たれるようになったと判断する。そして、制御部５００は、予備点火を終了し、主点火のみを継続して混合気への点火を実施することで（Ｓ１１）、図１１に示した予備点火制御処理を終了する。

　次に、図１２を参照して副室８内の点火プラグ１７への混合気到達時刻（上述した可燃混合気のプラグ部到達時刻）の計算方法の一例について説明する。
　図１２は第１の実施の形態例に係るＥＣＵ２０における、点火プラグ１７への混合気到達時刻を計算するための各パラメータが付された副室８のイメージ図である。

　実圧縮が開始され、副室８の圧力が主燃焼室１４ａの圧力よりも低くなった実圧縮開始時刻Ｔｃｏｍｐに、混合気が副室８内へ流入し始める。ここで、混合気の流入速度は有限であるため、高温である点火プラグ１７の側方電極１７ａ、接地電極１７ｂ、又はスパーク５１の近傍に混合気が到達するまでには、タイムラグとして混合気到達遅れ期間ΔＴｆｌｏｗが存在する。

　そして、制御部（可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４）は、点火プラグ（点火プラグ１７）に混合気が到達するタイミング（可燃混合気のプラグ部到達時刻Tplug）を、圧縮行程にて混合気が実圧縮される実圧縮開始タイミング（実圧縮開始時刻Tcomp）に、エンジン回転数、混合気の吸気圧力、及び副燃焼室（副室８）の形状により定まる混合気到達遅れ期間（混合気到達遅れ期間ΔTflow）を加えたタイミングとする。

　すなわち、可燃混合気のプラグ部到達時刻Tplugは、次式（１）のように定義される。
　Tplug = Tcomp ＋ ΔTflow　…（１）

　ここで、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、実圧縮開始時刻Tcompとして、副室８－主燃焼室１４ａ間の差圧が逆転するタイミングを圧力センサで検出したタイミングとしてよい。また、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、有効バルブリフトが所定閾値、例えば０．１ｍｍ以下となるタイミングを、エンジンセンサ値取得部５０３が取得するバルブタイミング情報から算出した時刻を実圧縮開始時刻Tcompとしてもよい。また、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、副室８と主室の差圧に対するマップを事前に記憶しておき、このマップを参照して混合気到達遅れ期間ΔTflowを取得してもよい。また、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、差圧についても、エンジン回転数及びスロットル開度に基づくマップとして事前に記憶しておき、このマップを参照して差圧を取得してもよい。

　このように、可燃混合気のプラグ部到達時刻算出部５０４は、混合気到達遅れ期間を考慮して混合気のプラグ部到達時刻Tplugを求めることで、予備点火の実施限界時期をより厳密に定め、予備点火による電極加熱効果をより高めることができる。

　次に、図１３を参照して予備点火による放電の終了時刻の計算方法の一例について説明する。
　図１３は、第１の実施の形態例に係るＥＣＵ２０における、予備点火による放電の終了時刻の例を示すイメージ図である。ここでは、ＥＣＵ２０から出力される点火信号、並びに点火コイル１６の一次電流、一次電圧、二次電流、及び二次電圧の代表的な挙動が示されている。

　早期着火が発生するか否かの決定因子は、予備点火中の点火プラグ１７と混合気の接触が起きるか否かである。そこで、複数の予備点火パルスにおける最後の予備点火により発生する放電が消失するタイミングが、上式（１）で表される混合気のプラグ部到達時刻Tplugよりも前であれば、早期着火は発生しない。このため、放電終了時刻算出部５０６は、放電終了時刻Tendを下記の式（２）で定義する。
　Tend = min (T1、T2、T3)　…（２）

　ここで、式（２）におけるＴ１、Ｔ２、及びＴ３は、点火コイル信号に基づいて検出される、放電終了を表す特徴量の検出時期を表す。一般的に、点火信号がオフになった時刻に点火コイル１６の二次側に高電圧が発生する。この高電圧が点火プラグ１７の電極間の絶縁破壊電圧を上回ることで、側方電極１７ａから接地電極１７ｂにスパーク５１が形成される。放電中は二次電流がマイナス方向に発生し、時間の経過とともに二次電流がゼロに近づいていく。最後は二次電流がゼロとなって、放電が終了する。

　放電終了時刻算出部５０６は、点火コイル信号を用いた放電終了タイミング検出の一例として、３種類のタイミングＴ１～Ｔ３のうち、最も早い時刻を、放電終了時刻Ｔendとする。ここで、一次電圧に放電開始時刻Tstartから一定時間、例えば１ｍｓ程度経過した後から、初めてノイズが観測されたタイミングＴ１を「一次電圧ノイズ発生時刻」と呼ぶ。また、二次電流の絶対値が所定の閾値以下、例えば５ｍＡ以下になったタイミングＴ２を「二次電流検出終了時刻」と呼ぶ。また、二次電圧の第二極小値が検出されるタイミングＴ３を「二次電圧第二極小値」と呼ぶ。
　このように、放電終了時刻算出部５０６は、予備点火の放電終了時刻Tendを求めることで、予備点火の実施限界時期をより厳密に定め、予備点火による電極加熱効果をより高めることができる。

　次に、図１４Ａ、図１４Ｂから図１８Ａ，図１８Ｂを参照して、予備点火及び主点火プロファイル算出部５１０により行われる最終予備点火実施時期の補正計算方法の一例について説明する。エンジン条件の変化に伴い早期着火の発生しやすさが変化する。

　早期着火しやすいエンジン条件の場合は、混合気の流入に対して十分な時間的猶予を以て予備点火を終了させるために、最終予備点火実施時期を進角させる。逆に、早期着火しにくいエンジン条件の場合は、最終予備点火実施時期を遅角させ、より効率的な予備点火を行う。下記では、エンジン条件変化の例を示す。

　図１４Ａは、エンジン回転数に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。図１４Ｂは、吸気バルブ閉じ時期に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。

　図１４Ａに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸はエンジン回転数［ｒ／ｍｉｎ］である。エンジン回転数が高いほど、副室８へのガス流入速度が上がり、混合気が点火プラグ１７に到達するまでの時間遅れが減少し、早期着火限界が進角化する。そこで、制御部５００は、エンジン回転数が高いほど、最終予備点火実施時期を進角させることで、副室８へのガス流入速度が大きい条件においても、早期着火の抑止が可能となる。

　図１４Ｂに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は吸気バルブ閉時期［ｄｅｇ．ＡＢＤＣ］である。吸気バルブ閉時期が圧縮行程中盤に近づくほど、ピストン上昇速度が増加している。このため、副室８へのガス流入速度が上がり、混合気が点火プラグ１７に到達するまでの時間遅れが減少し、早期着火限界が進角化する。そこで、制御部５００は、吸気バルブ閉時期が圧縮行程中央に近いほど、最終予備点火実施時期を進角させることで、副室８へのガス流入速度が大きい条件においても、早期着火の抑止が可能となる。

　図１５Ａは、吸気温度、エンジンオイル温度、冷却水温度、及び燃料温度に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。図１５Ｂは、吸気圧力に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。図中では、エンジンオイル温度、冷却水温度と記載するが、本明細書では「エンジン油水温」と総称する。

　図１５Ａに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は吸気温度、エンジン油水温、又は燃料温度［℃］のいずれかを示している。吸気温度、エンジン油水温又は燃料温度のいずれかが高いほど、混合気の着火性が上がり、早期着火限界が進角化する。そこで、制御部５００は、吸気温度、エンジン油水温、又は燃料温度のいずれかが高いほど、最終予備点火実施時期を進角させることで、混合気の着火性が比較的良好な条件においても、早期着火の抑止が可能となる。

　図１５Ｂに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は吸気圧力［ｋＰａ］を示している。吸気圧力が高いほど、混合気の着火性が上がり、早期着火限界が進角化する。そこで、制御部５００は、吸気圧力が高いほど、最終予備点火実施時期を進角させることで、混合気の着火性がよい条件においても、早期着火の抑止が可能となる。

　図１６Ａは、ＥＧＲバルブ開度に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。図１６Ｂは、吸排気バルブオーバーラップ量又は内部ＥＧＲ率に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。

　図１６Ａに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸はＥＧＲバルブ開度［％］を示している。ＥＧＲバルブ開度が大きいほど、混合気の着火性が下がり、早期着火限界が遅角化する。そこで、制御部５００は、ＥＧＲバルブ開度が大きいほど、最終予備点火実施時期を遅角させることで、混合気の着火性が悪い条件において、より効率的な点火プラグ電極加熱が可能となる。

　図１６Ｂに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は排気バルブオーバーラップ量又は内部ＥＧＲ率［％］を示している。吸排気バルブオーバーラップ量又は内部ＥＧＲ率が大きいほど、混合気の着火性が下がり、早期着火限界が遅角化する。そこで、制御部５００は、吸排気バルブオーバーラップ量又は内部ＥＧＲ率が大きいほど、最終予備点火実施時期を遅角させることで、混合気の着火性が悪い条件において、より効率的な点火プラグ電極加熱が可能となる。

　図１７Ａは、目標Ａ／Ｆに対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。図１７Ｂは、燃料のオクタン価に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。

　図１７Ａに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は目標Ａ／Ｆを示している。目標Ａ／Ｆが大きいほど、混合気の着火性が下がり、早期着火限界が遅角化する。そこで、制御部５００は、目標Ａ／Ｆが大きいほど、最終予備点火実施時期を遅角させることで、混合気の着火性が悪い条件において、より効率的な点火プラグ電極加熱が可能となる。

　図１７Ｂに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は燃料のオクタン価を示している。燃料のオクタン価が高いほど、混合気の着火性が下がり、早期着火限界が遅角化する。そこで、制御部５００は、燃料のオクタン価が高いほど、最終予備点火実施時期を遅角させることで、混合気の着火性が悪い燃料において、より効率的な点火プラグ電極加熱が可能となる。

　図１８Ａは、燃料の飽和蒸気圧に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。図１８Ｂは、燃料の蒸発熱に対応する予備点火継続期間の制御方法を示すグラフである。

　図１８Ａに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は燃料の飽和蒸気圧［ｋＰａ］を示している。燃料の飽和蒸気圧が高いほど、燃料がより蒸発しやすくなり混合気の着火性が向上し、早期着火限界が進角化する。そこで、制御部５００は、燃料の飽和蒸気圧が高いほど、最終予備点火実施時期を進角させることで、混合気の着火性がよい条件においても、早期着火の抑止が可能となる。

　図１８Ｂに示すグラフの横軸は最終予備点火実施時期、縦軸は燃料の蒸発熱［ｋＪ／ｋｇ］を示している。燃料の蒸発熱が高いほど、燃料の気化に伴う混合気冷却量が増大する。このため、混合気温度が低下、混合気の着火性が下がり、早期着火限界が遅角化する。そこで、制御部５００は、燃料の蒸発熱が高いほど、最終予備点火実施時期を遅角させることで、混合気の着火性が悪い燃料において、より効率的な点火プラグ電極の加熱が可能となる。

　なお、最終予備点火実施時期や、その他予備点火期間の変更処理は、上述した例に限定されるものではなく、その他各種の変形例が適用されるものである。

＜１－８．予備点火の実施条件＞
　第１の実施の形態に係る予備点火は、副室式エンジンにおいて、非暖機条件で燃焼を開始する際に、点火プラグ電極を事前に加熱する予備点火を行うことで、初爆及び始動時の燃焼安定性を改善するものである。

　ここで、変形例に係る制御部５００では、予備点火による二次電圧が、点火プラグ１７の電極間の絶縁破壊電圧を上回ることで、側方電極１７ａと接地電極１７ｂの間にスパーク５１を形成する。このように変形例に係る制御部５００が主点火以外のタイミングにおいてスパーク放電を伴う点火を行うことで、放電による熱エネルギを点火プラグ１７に伝え、プラグ電極温度をより向上させることができる。

　また、変形例に係る制御部５００は、予備点火による二次電圧が点火プラグ１７の電極間の絶縁破壊電圧を下回るように点火を行い、電極表面にコロナ放電を生成させることで、電極加熱を行ってもよい。そこで、変形例に係る予備点火は、望ましくは、エンジン１００の燃焼開始時又は燃焼開始の直前に実施される。

　エンジン１００の始動時運転条件は、例えば通常エンジン車の場合、スタータによりエンジン回転が始まり、初回の燃料噴射が行われるサイクル、もしくはその数サイクル前から予備点火が実施される。

　なお、エンジン１００と電動モータの両方を備え、エンジン１００と電動モータを、車軸と切り離した状態で駆動することのできるハイブリッドエンジン車の場合、電動モータによりエンジン１００のモータリングを十分な期間で行うことが可能である。この場合、モータリングでエンジン１００を回転させ、空気の圧縮による熱損失や、車軸部のフリクションに起因する発熱を利用して、エンジンオイル温度や燃焼室壁面温度を上昇させることができる。モータリングによりエンジン温度を昇温した後に、初回の燃料噴射が行われるサイクル、もしくはその数サイクル前から予備点火が実施される構成としてもよい。

　以上説明した第１の実施の形態に係る制御部５００は、副室式エンジンにおいて、予備点火を行うための予備点火パルスの印加を混合気の実圧縮の開始（主点火の直前）まで継続する。このため、圧縮行程の実圧縮が開始される前までに、混合気の燃焼発生を伴わない少なくとも１回以上の予備点火を実施することが可能となる。また、予備点火パルスが印加されるのは混合気の実圧縮の開始までであり、実圧縮開始前は副室圧力が主燃焼室圧力よりも高いので、混合気の副室への流入が抑止される。このため、予備点火中の点火プラグ１７と混合気との接触を回避することができ、混合気の早期着火のリスクを抑えることができる。

　このように制御部５００は、点火プラグ１７の電極温度の上昇と、混合気の早期着火の抑制とを両立することが可能となる。さらには、限界まで遅らせた予備点火により点火プラグ１７の電極温度が上昇するので、エンジン１００の冷機始動時の主点火における燃焼安定性を高めることが可能となる。また、十分に加熱された電極により点火プラグ１７が混合気を着火するため、未燃炭化水素などの排出量を低減することができる。

　また、前燃焼サイクルの燃焼が終了した後の膨張行程、排気行程、吸気行程において、混合気の燃焼が発生しない期間に予備点火を実施することで、従来と比べて予備点火を継続する期間を長くし、点火プラグ電極を十分に加熱することができる。

＜２．第２の実施の形態例＞
　次に、本発明の第２の実施の形態例（以下、「本例」という）に係るエンジン制御装置の構成例について説明する。

　第２の実施の形態例に係る予備点火は、望ましくは、エンジン１００の温度が低い、冷間始動時に実施される。ここで、目標点火プラグ加熱量算出部５０２は、図５に示したエンジン温度取得部５０１が取得する温度情報に基づいて目標点火プラグ加熱量を算出する。この際、目標点火プラグ加熱量算出部５０２は、エンジン温度が低いほど、目標点火プラグ加熱量は大きくなるように設定される。
　図１９は、主燃焼室圧力、副室圧力と主燃焼室圧力との差圧、バルブリフト、及び点火パターンごとの点火信号の一例を示すグラフである。

　図１９のグラフ（ａ）は、横軸をクランク角度［ｄｅｇ］、縦軸を筒内圧力［ＭＰａ］を示している。図１９のグラフ（ａ）～（ｄ）の横軸はクランク角度［ｄｅｇ］で共通である。図１９のグラフ（ｂ）は、副室８と主燃焼室１４ａの差圧［ＭＰａ］を表している。図１９のグラフ（ｃ）は、吸気及び排気バルブリフト［ｍｍ］を表している。図１９のグラフ（ｄ）は、３種類の点火パターンＰ５、Ｐ６、Ｐ７を示している。点火パターンＰ５はエンジン温度が４０℃、点火パターンＰ６はエンジン温度２０℃、点火パターンＰ７はエンジン温度が－１０℃の場合における予備点火の開始及び終了時期を示す点火パターンの例を示している。

　エンジン温度が低いほど、目標点火プラグ加熱量は大きくなる。このため、制御部（制御部５００）は、エンジン（エンジン１００）の始動時におけるエンジン冷却水温度が低いほど、予備点火による点火プラグ（点火プラグ１７）の電極を加熱するための電極加熱量を増加させる。例えば、制御部５００は、予備点火の実施期間を拡大し、予備点火により点火プラグ電極を加熱する期間を広げることで、点火プラグ電極温度を増加させる。例えば、エンジン温度４０℃における点火パターンＰ５では、吸気行程中に予備点火が実施されるのに対して、エンジン温度２０℃における点火パターンＰ６では、吸気行程よりも前である、前サイクルの排気行程中から予備点火が実施される。

　更に、エンジン温度が－１０℃における点火パターンＰ７では、予備点火は前サイクルの膨張行程中から開始される。このため、制御部５００は、エンジン温度が低いほど、点火プラグ電極表面を更に加熱することが可能となる。この結果、氷点下などの極低温時には、予備点火による点火プラグ電極への加熱量が大きくなるので、点火プラグ電極温度を安定して混合気に着火可能な温度まで昇温することが可能となる。

［変形例］
　なお、本発明の適用対象は、エンジン１００のみを備えた車両や、エンジン１００とモータを備えたハイブリッド車に限らない。エンジン１００と同様の構成としたエンジン及びモータで構成される、例えば、発電用エンジンや、船舶エンジン等にも本発明を適用可能である。

　上述した実施の形態に係る予備点火は、望ましくは、エンジン１００の温度が低い、冷間始動時に実施される。エンジン温度取得部５０１で取得された温度情報に基づき、目標点火プラグ加熱量算出部５０２が目標点火プラグ加熱量を算出する際、エンジン温度が低いほど、目標点火プラグ加熱量は大きくなるように設定される。このため、氷点下などの極低温時には、予備点火による加熱量を大きくなり、点火プラグ電極温度を安定着火可能なレベルに昇温することが可能となる。

　また、上述した実施の形態に係る予備点火では、一時的にバッテリーの電力消費量が増大する。副室式エンジンの燃焼開始時に、十分なバッテリー残量が無いと判断される場合、制御部５００は、上述した実施の形態に係る予備点火を行わないように制御してもよい。また、点火プラグ１７の摩耗状態が進み、点火プラグ１７の交換が必要と判断される場合においても、制御部５００は、上述した実施の形態に係る予備点火を行わないように制御してもよい。この場合、更に制御部５００は、車両のドライバに点火プラグ１７の交換を促す警告を出してもよい。

＜アクティブ型のエンジンの構成例＞
　図１に示したエンジン１００は、インジェクタ１３がシリンダ１４の側面部に設けられ、副室８内には点火プラグ１７のみが設置されるパッシブ型のエンジンの一例である。なお、本発明の制御部５００が適用されるエンジン１００としては、図１に示すパッシブ型に限定されるものではない。
　次に、図２０を参照してエンジン１００の変形例について説明する。
　図２０は、変形例に係るエンジン１００Ａに構成される副室８Ａ周辺を拡大して示す概略構成図である。

　第１の実施の形態に係る制御部５００が予備点火を制御可能なエンジンとして、図２０に示すインジェクタ１３Ｂが副室８Ａ内に設置されるアクティブ型のエンジン１００Ａを構成してもよい。インジェクタ１３Ｂは、副室８Ａ内に燃料を直接噴射する。アクティブ型のエンジン１００Ａでは、副室噴射孔８ａを通じて主燃焼室１４ａ側から供給される空気とインジェクタ１３Ｂから噴射される燃料との混合気の副室８Ａ内における空燃比が、副室８Ａ内の着火性が良好となるように制御される。その結果、燃焼安定性を向上させることが可能となる。このように構成されたエンジン１００Ａであっても、冷機始動時に予備点火が実施されることで点火プラグ電極温度が上昇するため、主点火における混合気の燃焼安定性を高めることができる。

　本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
　例えば、上述した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明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ることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

　５…可変バルブ、６…吸気管、８…副室、８ａ…副室噴射孔、１３…インジェクタ、１４…シリンダ、１４ａ…主燃焼室、１６…点火コイル、１７…点火プラグ、１７ａ…側方電極、１７ｂ…接地電極、１８…ピストン、２０…ＥＣＵ、２４…点火制御部、３１…吸気バルブ、３２…排気バルブ、５１…スパーク、１００…エンジン

Claims (10)

1. 　燃料噴射装置が噴射する燃料と、吸気系から吸気される空気とが混合された混合気が、ピストンに面する主燃焼室で燃焼するシリンダと、
   　前記主燃焼室に連通し、前記主燃焼室から前記混合気を取り込む副燃焼室と、前記副燃焼室の内部に取り付けられる電極とを有し、前記副燃焼室の内部で前記電極が前記混合気を着火して発生した火炎ジェットを前記主燃焼室に噴射して、前記主燃焼室にある前記混合気を点火する点火プラグと、
   　前記点火プラグの点火時期を制御する点火装置と、を備えるエンジンの出力を制御するエンジン制御装置であって、
   　前記混合気が前記電極で発生するスパークに到達する主点火まで、前記混合気の燃焼発生を伴わない予備点火を前記点火プラグに行わせるための予備点火信号の供給を継続する制御部を備える
   　エンジン制御装置。
2. 　前記点火プラグに混合気が到達するタイミングは、前記副燃焼室の圧力が前記主燃焼室の圧力よりも低くなるタイミングである
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 　前記制御部は、前記吸気系に設けられる吸気バルブの閉じ時期が圧縮行程に設定される場合、燃焼サイクルにおける前記混合気の燃焼終了後から、当該燃焼サイクルにおける圧縮行程における前記吸気バルブの閉じ時期まで前記予備点火を継続する
   　請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 　前記制御部は、前記吸気系に設けられる吸気バルブの閉じ時期が吸気行程に設定される場合、燃焼サイクルにおける前記混合気の燃焼終了後から、当該燃焼サイクルにおける圧縮行程の開始時期まで前記予備点火を継続する
   　請求項２に記載のエンジン制御装置。
5. 　前記制御部は、前記点火プラグに前記混合気が到達するタイミングを、圧縮行程にて前記混合気が実圧縮される実圧縮開始タイミングに、エンジン回転数、前記混合気の吸気圧力、及び前記副燃焼室の形状により定まる混合気到達遅れ期間を加えたタイミングとする
   　請求項２に記載のエンジン制御装置。
6. 　前記制御部は、前記スパークの終了時刻を、点火コイルの一次電圧、二次電流、二次電圧、又は運転条件ごとに事前に記憶されたマップ値に基づき決定する
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
7. 　前記予備点火は、前記点火プラグの電極間の電圧が絶縁破壊電圧を上回り、放電発生を伴う
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
8. 　前記制御部は、前記エンジンの始動時、又は前記燃料噴射装置により燃料噴射が開始されるサイクルの前に前記予備点火を実施する
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
9. 　前記制御部は、前記エンジンの始動時におけるエンジン冷却水温度が低いほど、前記予備点火による前記点火プラグの前記電極を加熱するための電極加熱量を増加させる
   　請求項１に記載のエンジン制御装置。
10. 　燃料噴射装置が噴射する燃料と、吸気系から吸気される空気とが混合された混合気が、ピストンに面する主燃焼室で燃焼するシリンダと、
    　前記主燃焼室に連通し、前記主燃焼室から前記混合気を取り込む副燃焼室と、前記副燃焼室の内部に取り付けられる電極とを有し、前記副燃焼室の内部で前記電極が前記混合気を着火して発生した火炎ジェットを前記主燃焼室に噴射して、前記主燃焼室にある前記混合気を点火する点火プラグと、
    　前記点火プラグの点火時期を制御する点火装置と、を備えるエンジンの出力を制御するエンジン制御方法であって、
    　前記混合気が前記電極で発生するスパークに到達する主点火まで、前記混合気の燃焼発生を伴わない予備点火を前記点火プラグに行わせるための予備点火信号の供給を継続する処理を含む
    　エンジン制御方法。

Images