WO2024111075A1 - 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 - Google Patents

内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 Download PDF

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WO2024111075A1
WO2024111075A1 PCT/JP2022/043273 JP2022043273W WO2024111075A1 WO 2024111075 A1 WO2024111075 A1 WO 2024111075A1 JP 2022043273 W JP2022043273 W JP 2022043273W WO 2024111075 A1 WO2024111075 A1 WO 2024111075A1
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ignition
temperature
amount
current
ignition coil
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PCT/JP2022/043273
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English (en)
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Inventor
英一郎 大畠
邦彦 鈴木
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method.
  • the use of a lean fuel mixture and exhaust gas recirculation makes it difficult for a spark to be generated at the spark plug.
  • the ignition capacity i.e., the amount of ignition energy
  • the ignition device required to form a flame in the combustion chamber increases compared to when igniting a mixture with a theoretical air-fuel ratio. This results in a large amount of heat generated by the ignition coil per unit time.
  • Patent Document 1 discloses an engine ignition device that corrects ignition energy according to changes in pressure inside the intake pipe.
  • the engine ignition device disclosed in Patent Document 1 increases ignition energy by extending the time that the ignition coil is energized based on the intake pipe pressure Pm to prevent misfires during supercharging. This ensures a stable combustion state even when supercharging makes it difficult for the ignition plug to produce a spark.
  • the engine ignition device disclosed in Patent Document 1 does not take into account the heat balance of the ignition coil. For example, if an internal combustion engine is operated continuously at high load with the intake pipe pressure Pm increased by supercharging, the time that electricity is applied to the ignition coil is extended. This causes the ignition device to continue in a state where the ignition energy is increased, i.e., where a large amount of heat is generated per unit time. As a result, there is a risk that the temperature of the ignition device will exceed the preset rated temperature.
  • the object of the present invention is to provide an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method that appropriately controls the heat balance of an ignition device and prevents the ignition device from becoming larger and increasing in cost.
  • an internal combustion engine control device which is one aspect of the present invention, controls an internal combustion engine in which the current flowing through the ignition coil of an ignition device is switched on and off according to a predetermined ignition timing.
  • This internal combustion engine control device includes a demand setting unit, an adjustment unit, and an ignition control unit.
  • the demand setting unit determines the amount of current required for the ignition coil based on the rotation speed of the internal combustion engine.
  • the adjustment unit adjusts the amount of current flowing through the ignition coil according to the temperature related to the ignition device and the amount of current required.
  • the ignition control unit controls the on-off state of the ignition coil according to the amount of current flowing through the ignition coil adjusted by the adjustment unit.
  • the internal combustion engine control method which is one aspect of the present invention, is a method for controlling an internal combustion engine in which the current flowing through the ignition coil of an ignition device is switched on and off according to a predetermined ignition timing.
  • a requirement setting unit determines the required amount of current flowing through the ignition coil based on the rotation speed of the internal combustion engine.
  • an adjustment unit adjusts the amount of current flowing through the ignition coil according to the temperature related to the ignition device and the required amount of current flowing.
  • an ignition control unit controls the on-off state of the ignition coil according to the amount of current flowing through the ignition coil adjusted by the adjustment unit.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a basic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment
  • FIG. 2 is a partial enlarged view illustrating an ignition plug according to an embodiment
  • 1 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of an internal combustion engine control device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit including an ignition coil.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the electrode temperature, the minimum ignition energy, and the air-fuel ratio. 1 is an example of a discharge waveform of multiple ignition. 4 is a conceptual diagram showing the relationship between the supplyable discharge energy, the required discharge energy, and the difference therebetween, with respect to the temperature of the ignition coil;
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the relationship between temperature and discharge energy of a conventional ignition coil.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the relationship between the temperature of an ignition coil and discharge energy when the present invention is applied.
  • 4 is a flowchart showing an ignition and fuel injection control process according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the weights and biases of each neuron that constitutes a neural network model.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method for implementing the calculation of each objective variable in the first embodiment using a neural network model.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a neural network model used in the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment.
  • 4 is a correspondence table showing the relationship between a response variable and an explanatory variable when using the neural network model according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a selection table of influencing factors when selecting explanatory variables for estimating an ignition coil temperature according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a limit dwell map according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a required dwell map according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a voltage correction coefficient map according to the second embodiment.
  • 10 is a flowchart showing an ignition and fuel injection control process according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a temperature correction coefficient map according to the third embodiment. 13 is a flowchart showing an ignition and fuel injection control process according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a low-temperature required dwell map according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a limit dwell map according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a required dwell map according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a voltage correction coefficient map
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a high-temperature required dwell map according to the fourth embodiment. 13 is a flowchart showing an ignition and fuel injection control process according to a fourth embodiment. FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit including a ignition coil according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of the basic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 100 shown in FIG. 1 may have a single cylinder or multiple cylinders, but in this embodiment, an internal combustion engine 100 having four cylinders will be described as an example.
  • air drawn in from the outside flows through an air cleaner 110, an intake pipe 111, and an intake manifold 112.
  • the air that passes through the intake manifold 112 flows into each cylinder 150 when an intake valve 151 opens.
  • the amount of air flowing into each cylinder 150 is adjusted by a throttle valve 113.
  • the amount of air adjusted by the throttle valve 113 is measured by a flow sensor 114.
  • the throttle valve 113 is provided with a throttle opening sensor 113a that detects the throttle opening.
  • the throttle valve 113 opening information detected by the throttle opening sensor 113a is output to the control device (Electronic Control Unit: ECU) 1.
  • ECU Electronic Control Unit
  • an electronic throttle valve driven by an electric motor is used as the throttle valve 113.
  • other types of throttle valves may be used as the throttle valve of the present invention as long as they can appropriately adjust the air flow rate.
  • the temperature of the air flowing into each cylinder 150 is detected by the intake air temperature sensor 115.
  • a crank angle sensor 121 is provided radially outward of the ring gear 120 attached to the crankshaft 123.
  • 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 in the water jacket (not shown) of the cylinder head.
  • the water temperature sensor 122 detects the temperature of the cooling water for the internal combustion engine 100.
  • the vehicle is also provided with an accelerator position sensor 126 that detects the amount of displacement (amount of depression) of an accelerator pedal 125.
  • the accelerator position sensor 126 detects the torque required by the driver.
  • the torque required by the driver detected by the accelerator position sensor 126 is output to the internal combustion engine control device 1, which will be described later.
  • the internal combustion engine control device 1 controls the throttle valve 113 based on this torque required.
  • the fuel stored in the fuel tank 130 is sucked in and pressurized by the fuel pump 131.
  • the fuel sucked in and pressurized by the fuel pump 131 is adjusted to a predetermined pressure by a pressure regulator 132 attached to the fuel pump 131 inside the fuel tank 130.
  • the fuel adjusted to the predetermined pressure is then supplied to a fuel injection device (injector) 134 via a fuel pipe 133 and injected into each cylinder 150. Note that any excess fuel generated by the pressure adjustment of the pressure regulator 132 is released from the pressure regulator 132 into the fuel tank 130.
  • the fuel injection device 134 is controlled based on a fuel injection pulse (control signal) from the fuel injection control unit 82 (see FIG. 3) of the internal combustion engine control device 1, which will be described later.
  • a cylinder head (not shown) facing the combustion chamber of the internal combustion engine 100 is provided with an in-cylinder pressure sensor (also called a combustion pressure sensor) 140.
  • the in-cylinder pressure sensor 140 is provided in a cylinder 150, and detects the pressure (combustion pressure) within the cylinder 150.
  • the in-cylinder pressure sensor 140 is, for example, a piezoelectric or gauge type pressure sensor. This makes it possible to detect the in-cylinder pressure within the cylinder 150.
  • Each cylinder 150 is fitted with an exhaust valve 152 and an exhaust manifold 160.
  • exhaust valve 152 opens, exhaust gas is discharged from the cylinder 150 to the exhaust manifold 160.
  • the exhaust manifold 160 discharges the post-combustion 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. The three-way catalyst 161 purifies the exhaust gas. The exhaust gas purified by the three-way catalyst 161 is discharged into the atmosphere.
  • An upstream air-fuel ratio sensor 162 is provided upstream of the three-way catalyst 161.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 162 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration related to the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder 150.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 162 is a so-called linear air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust gas discharged from each cylinder 150 as a voltage that changes proportionally (linearly) to the air-fuel ratio.
  • a downstream air-fuel ratio sensor 163 is provided downstream of the three-way catalyst 161.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 163 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration related to the air-fuel ratio of the exhaust gas purified by the three-way catalyst 161.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 163 in this embodiment is a so-called O2 sensor that outputs a detection signal that changes in two values corresponding to whether the air-fuel ratio is richer (rich) or leaner (lean) than the theoretical air-fuel ratio.
  • An ignition plug 200 is provided at a location facing each combustion chamber of each cylinder 150.
  • the spark plug 200 generates a spark by discharging (ignition), and the spark ignites the mixture of air and fuel inside the cylinder 150. This causes explosive combustion inside the cylinder 150, pushing the piston 170 down. Pushing the piston 170 down causes the crankshaft 123 to rotate.
  • An ignition coil 300 that generates (boosts) the discharge voltage supplied to the spark plug 200 is connected to the spark plug 200.
  • control device 1 The output signals from various sensors, such as the throttle opening sensor 113a, flow sensor 114, crank angle sensor 121, accelerator position sensor 126, water temperature sensor 122, and in-cylinder pressure sensor 140, are input to an internal combustion engine control device 1 (hereinafter referred to as "control device 1"). Based on the signals from these various sensors, the control device 1 controls the amount of air passing through the throttle valve 113, the amount of fuel injected by the fuel pump 131 and fuel injector 134, the ignition timing of the spark plug 200 by the ignition coil 300, etc.
  • control device 1 controls the amount of air passing through the throttle valve 113, the amount of fuel injected by the fuel pump 131 and fuel injector 134, the ignition timing of the spark plug 200 by the ignition coil 300, etc.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating the spark plug 200. As shown in FIG.
  • the spark plug 200 has a center electrode 210 and an outer electrode 220.
  • the center electrode 210 is supported on a plug base (not shown) via an insulator 230. This ensures that the center electrode 210 is insulated.
  • the outer electrode 220 is grounded.
  • a predetermined voltage e.g., 20,000 V to 40,000 V
  • a discharge occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220.
  • the sparks generated by the discharge ignite the mixture of air and fuel (gas components) in the cylinder 150.
  • the voltage at which a discharge (ignition) occurs due to dielectric breakdown of the gas components in the cylinder 150 varies depending on the state of the gas (air-fuel mixture in the cylinder) present between the center electrode 210 and the outer electrode 220 and the internal pressure of the cylinder 150.
  • the voltage at which this discharge occurs is called the dielectric breakdown voltage.
  • Discharge control (ignition control) of the spark plug 200 is performed by the ignition control unit 83 (see FIG. 3) of the control device 1, which will be described later.
  • the control device 1 has an analog input section 10, a digital input section 20, an A/D (Analog/Digital) conversion section 30, a RAM (Random Access Memory) 40, an MPU (Micro-Processing Unit) 50, a ROM (Read Only Memory) 60, an I/O (Input/Output) port 70, and an output circuit 80.
  • Analog output signals are input to the analog input section 10 from various sensors such as the throttle opening sensor 113a, the flow sensor 114, the accelerator position sensor 126, the upstream air-fuel ratio sensor 162, the downstream air-fuel ratio sensor 163, the in-cylinder pressure sensor 140, and the water temperature sensor 122.
  • An A/D conversion unit 30 is connected to the analog input unit 10. Analog output signals from various sensors input to the analog input unit 10 undergo signal processing such as noise removal, and are then converted into digital signals by the A/D conversion unit 30. The digital signals converted by the A/D conversion unit 30 are then stored in the RAM 40.
  • the digital output signal from the crank angle sensor 121 is input to the digital input unit 20.
  • the digital input unit 20 is connected to the I/O port 70.
  • the 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 RAM 40 is processed by MPU 50.
  • the MPU 50 processes the output signals stored in the RAM 40 according to the control program by executing a control program (not shown) stored in the ROM 60.
  • the MPU 50 calculates control values that determine the amount of operation of each actuator (e.g., the throttle valve 113, the fuel injector 134, the fuel pump 131, the ignition coil 300, etc.) that drives the internal combustion engine 100, and temporarily stores the control values in the RAM 40.
  • each actuator e.g., the throttle valve 113, the fuel injector 134, the fuel pump 131, the ignition coil 300, etc.
  • control values that define the amount of operation of each actuator stored in RAM 40 are output to the output circuit 80 via the I/O port 70.
  • the output circuit 80 is electrically connected to the drive device of the throttle valve 113, the fuel pump 131, the fuel injection device 134, and the ignition coil 300.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the functional configuration of the control device 1.
  • the control device 1 is provided with the above-mentioned output circuit 80.
  • the output circuit 80 has an overall control unit 81, a fuel injection control unit 82, and an ignition control unit 83. Furthermore, the control device 1 is provided with a cylinder discrimination unit 84, an angle information generation unit 85, a rotation speed information generation unit 86, an intake amount measurement unit 87, a load information generation unit 88, a water temperature measurement unit 89, and a voltage measurement unit 90.
  • the angle information generating unit 85 measures the crank angle of the crankshaft 123 based on the digital output signal of the crank angle sensor 121.
  • the cylinder determining unit 84 determines which stroke of each cylinder 150 of the internal combustion engine 100 the current crank angle measured by the angle information generating unit 85 corresponds to (for example, the expansion, compression, intake or compression stroke as shown in FIG. 6).
  • the rotational speed information generating unit 86 measures the engine rotational speed.
  • the intake volume measuring unit 87 measures the volume of air drawn into the cylinder 150 based on the output signal of the flow rate sensor 114.
  • the load information generating unit 88 calculates the torque required by the driver based on the output signal of the accelerator position sensor 126.
  • the water temperature measuring unit 89 measures the temperature of the engine coolant.
  • the voltage measuring unit 90 measures the voltage of the DC power supply 330 (the battery of the internal combustion engine 100) shown in FIG. 4.
  • the overall control unit 81 has an ignition timing setting unit 811 , a requirement setting unit 812 , an adjustment unit 813 , an ignition device temperature estimating unit 814 , a fuel injection amount setting unit 815 , and a fuel injection timing setting unit 816 .
  • the ignition timing setting unit 811 optimally calculates the ignition timing IGADV, which is the main operating variable of the internal combustion engine 100, based on the operating state of the internal combustion engine 100 obtained from the output of various sensors such as the output signal S2 of the in-cylinder pressure sensor 140.
  • the requirement setting unit 812 calculates the required current supply time (required current supply amount) based on the operating state of the internal combustion engine 100 obtained from the output of various sensors such as the rotation speed NE and the power supply voltage VB of the internal combustion engine 100.
  • the required current supply time is the time required to supply current to the primary coil 310 (see FIG. 5) of the ignition coil 300 at the time of ignition.
  • the adjustment unit 813 calculates the current flow time for passing current through the primary coil 310 (see Figure 5) of the ignition coil 300 based on the temperature value (ignition coil temperature) TC related to the ignition device obtained from the ignition device temperature estimation unit 814 and the required current flow time (required current flow amount) obtained from the requirement setting unit.
  • the ignition device temperature estimation unit 814 calculates the temperature value (ignition coil temperature) TC related to the ignition device using a neural network model with preselected explanatory variables as input.
  • the fuel injection amount setting unit 815 optimally calculates the fuel injection amount, which is the main operating amount of the internal combustion engine 100, based on the operating state of the internal combustion engine 100 obtained from the output of various sensors such as the rotation speed NE of the internal combustion engine 100 and the power supply voltage VB.
  • the fuel injection timing setting unit 816 optimally calculates the opening and closing timing of the fuel injection valve in the fuel injection device 134 based on the operating state of the internal combustion engine 100 obtained from the output of various sensors such as the rotation speed NE of the internal combustion engine 100 and the fuel injection amount obtained from the fuel injection amount setting unit 815.
  • the fuel injection control unit 82 controls the timing and duration of energization of the fuel injection valve.
  • the fuel injection control unit 82 generates a fuel injection pulse based on the fuel control information input from the overall control unit 81.
  • the fuel injection control unit 82 supplies the generated fuel injection pulse to the fuel injection control unit 82.
  • the fuel injection device 134 is driven in response to the fuel injection pulse.
  • the fuel control information includes, for example, the value of the fuel injection amount obtained from the fuel injection amount setting unit 815, the number of fuel injections performed per combustion cycle of the internal combustion engine 100, and the opening and closing operation timing of the fuel injection valve obtained from the fuel injection timing setting unit 816.
  • the ignition control unit 83 controls the timing and duration of energization of the ignition coil 300.
  • the ignition control unit 83 calculates the energization start timing (energization start crank angle) of the primary coil 310 based on the ignition control information input from the overall control unit 81.
  • the energization start timing of the primary coil 310 is a timing going back in time from the ignition timing at which the current passed through the primary coil 310 is cut off, by the energization time.
  • the ignition control information includes, for example, engine speed information S5, the value of the ignition timing (the crank angle from the spark generation timing to the top dead center of the compression stroke of the internal combustion engine), and the current flow time value obtained from the adjustment unit 813.
  • the ignition control unit 83 starts energizing the primary coil 310 based on the calculated energization start timing, and outputs an ignition signal SA (see FIG. 4) that cuts off energization to the primary coil 310 based on the ignition timing. This causes the ignition plug 200 to ignite the air-fuel mixture.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an electric circuit including an ignition coil.
  • the electric circuit 500 shown in FIG. 4 has an ignition coil 300.
  • the ignition coil 300 includes a primary coil 310 wound with a predetermined number of turns, and a secondary coil 320 wound with a greater number of turns than the primary coil 310.
  • One end of the primary coil 310 is connected to a DC power supply 330. This allows a predetermined voltage (e.g., 12 V) to be applied to the primary coil 310.
  • the other end of the primary coil 310 is connected to the drain (D) terminal of an igniter (current control circuit) 340, and is grounded via the igniter 340.
  • a transistor, a field effect transistor (FET), or the like is used as the igniter 340.
  • the gate (G) terminal of the igniter 340 is connected to the ignition control unit 83 via the temperature switch unit 350.
  • the temperature switch unit 350 is installed to prevent damage to the ignition coil 300 due to overheating. When the temperature of the ignition coil 300 reaches or exceeds a predetermined threshold value A (first temperature), the temperature switch unit 350 cuts off the ignition signal SA output from the ignition control unit 83 to the igniter 340.
  • the temperature switch unit 350 cuts off the ignition signal SA, the current to the primary coil 310 is stopped, thereby preventing the igniter 340 from overheating.
  • the ignition signal SA output from the ignition control unit 83 is input to the gate (G) terminal of the igniter 340.
  • the high voltage generated in the secondary coil 320 is applied to the center electrode 210 (see FIG. 2) of the spark plug 200. This generates a potential difference between the center electrode 210 and the outer electrode 220 of the spark plug 200.
  • Vm breakdown voltage of the surrounding gas
  • the gas components undergo dielectric breakdown and a discharge occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220.
  • the fuel air-fuel mixture
  • the spark plug 200 and the electric circuit 500 having the ignition coil 300 correspond to the ignition device according to the present invention.
  • the discharge path that occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220 reaches a high temperature of several thousand degrees Celsius. Because the discharge path is in contact with the surrounding gas and the electrodes 210, 220, the heat energy of the discharge is distributed to the surrounding gas and the electrodes 210, 220. The heat energy distributed to the surrounding gas heats (preheats) the surrounding gas and the electrodes 210, 220, promoting ignition.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the electrode temperature, the minimum ignition energy, and the air-fuel ratio.
  • FIG. 5 shows the air-fuel ratio values corresponding to the minimum ignition energy values.
  • the up-down direction in FIG. 5 indicates the voltage scale values corresponding to the minimum ignition energy of the mixture
  • the left-right direction in FIG. 5 indicates the air-fuel ratio scale values corresponding to the air-fuel ratio of the mixture.
  • Air-fuel ratio P1 shown in FIG. 5 is the air-fuel ratio value corresponding to a predetermined value of the minimum ignition energy that can ignite the mixture when the electrode temperature of the spark plug is low (e.g., minus 25 deg C).
  • air-fuel ratio P2 is the air-fuel ratio value corresponding to a predetermined value of the minimum ignition energy that can ignite the mixture when the electrode temperature of the spark plug is high (e.g., minus 7 deg C).
  • the higher the electrode temperature of the spark plug 200 during cold start (see the thick arrow in Figure 5), the lower the minimum ignition energy required to ignite the air-fuel mixture. Therefore, even if the air-fuel ratio is increased (the fuel is made lean), the discharge (ignition) from the spark plug exceeds the minimum ignition energy, making it possible to ignite the air-fuel mixture. As a result, the generation of hydrocarbons (HC) in the internal combustion engine 100 can be reduced. Therefore, in the internal combustion engine 100, the electrode temperature of the spark plug 200 during cold start is increased before discharge (ignition), as described below. This increases the air-fuel ratio during cold start, suppressing the generation of hydrocarbons (HC).
  • FIG. 6 shows an example of a discharge waveform for multiple ignition.
  • hydrocarbons hydrocarbons
  • the low temperature inside the cylinder reduces the amount of fuel that is vaporized before the ignition timing, causing the air-fuel ratio of the mixture inside the cylinder to increase (fuel becomes lean).
  • the required ignition energy increases, causing more poor ignition and flame out (misfire), which increases the amount of hydrocarbons.
  • the main cause of hydrocarbon generation is misfire.
  • Misfires occur when the flame kernel generated by ignition fails to grow and goes out. To grow the flame kernel and prevent misfires, it is necessary to suppress the amount of heat transferred from the flame kernel and the surrounding gas in the discharge path facing the electrodes 210, 220 of the spark plug 200 (see Figure 2) to the electrodes 210, 220. For example, if multiple ignition is performed in the ignition device to preheat the electrodes 210, 220 of the spark plug 200, the temperature difference between the discharge path and the flame kernel and the electrodes 210, 220 is reduced. As a result, the amount of heat transferred from the discharge path and the flame kernel to the electrodes 210, 220 can be suppressed.
  • multiple discharges are added to perform multiple ignitions.
  • This multiple ignition due to additional discharge can be performed at a timing that does not overlap with the ignition timing of the main ignition. For example, multiple ignition due to additional discharge can be performed at least during the period from after the main ignition to the start of fuel injection (the period from the expansion stroke to the intake stroke in the embodiment of FIG. 6).
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the relationship between the temperature of the ignition coil and the difference between the supplyable discharge energy and the required discharge energy.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 7 is the temperature TC (hereinafter referred to as "ignition coil temperature TC") of the ignition coil 300 (see FIG. 4), and the vertical axis is the ignition performance indicated in megajoules (mJ), a unit of discharge energy.
  • the ignition performance includes the required discharge energy, which is set, for example, according to the operating state of the internal combustion engine 100 based on the above-mentioned minimum ignition energy required to ignite the mixture, and the supplyable discharge energy, which is the upper limit value for making the ignition coil temperature TC equal to or lower than the rated temperature. As described above, the required discharge energy is affected by the air-fuel ratio of the mixture and the amount of exhaust gas recirculation.
  • the supplyable discharge energy tends to increase as the ignition coil temperature TC moves away from the rated temperature. For example, in FIG. 7, if the rated temperature is 120 degC, when the ignition coil temperature TC drops to 80 degC or 40 degC, which are lower than the rated temperature, the value of the supplyable discharge energy increases according to the temperature drop.
  • the supplyable discharge energy A is set based on the ignition coil temperature TC, and the supplyable discharge energy A is used as a standard to control the flow of current to the ignition coil 300 so that the temperatures of the primary coil 310 and igniter 340 of the ignition coil 300 do not exceed a preset rated temperature (the designed heat resistance temperature of each component).
  • the supplyable discharge energy A of the ignition coil 300 decreases as the ignition coil temperature TC rises and approaches the rated temperature.
  • the required discharge energy B is mainly affected by the state of the mixture near the spark plug electrode, i.e., the air-fuel ratio and intake air flow.
  • the required discharge energy B is almost at its minimum value when the air-fuel ratio of the mixture is close to the theoretical air-fuel ratio (stoichiometric).
  • the required discharge energy B increases as the air-fuel ratio deviates from the theoretical air-fuel ratio.
  • the slopes of the supplyable discharge energy A and the required discharge energy B on the temperature axis of the ignition coil temperature TC, shown in the left-right direction in Figure 7, are different. Therefore, as shown in Figure 7, the supplyable discharge energy A and the required discharge energy B intersect.
  • the temperature at the point where the two discharge energies A and B intersect is higher than the rated temperature (design operating temperature range) of the ignition coil 300, it will be possible to always output discharge energy A equal to or greater than the required discharge energy B from the ignition coil 300 without exceeding the rated temperature. In this case, the ignition performance of the internal combustion engine 100 is always satisfied without being restricted by the temperature of the ignition coil 300.
  • the required discharge energy B increases as the air-fuel ratio of the mixture deviates from the theoretical air-fuel ratio, and the temperature at the point where the two discharge energies A and B intersect may fall below the rated temperature of the ignition coil 300 (within the operating temperature range).
  • the feasibility of so-called fuel efficiency improvement technologies such as lean burn and exhaust gas recirculation of the internal combustion engine 100 is restricted by the lack of supplyable discharge energy A on the higher temperature side than the temperature at the point where the two discharge energies A and B intersect.
  • the difference between the available discharge energy A and the required discharge energy B when the available discharge energy A is less than the required discharge energy B is defined as the ignition performance shortage C.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing the relationship between the temperature and discharge energy of a conventional ignition coil.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 8 is the ignition coil temperature TC, and the vertical axis is the ignition performance.
  • the thick line in FIG. 8 is the discharge energy output from a conventional ignition coil.
  • the value of the ignition coil temperature TC is unclear, so if the rated temperature in FIG. 8 is 120 degC, for example, the supplyable discharge energy A2 at 120 degC is always applied as the output limit value of the discharge energy by the ignition coil. In other words, in a conventional ignition device, the supplyable discharge energy A2 is essentially unchanged with changes in the ignition coil temperature TC.
  • a conventional ignition device is designed so that when ignition is performed in a state where the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio, the temperature at the point where the supplyable discharge energy A2 and the required discharge energy B intersect is higher than the rated temperature of the ignition coil. Therefore, the ignition performance of the internal combustion engine 100 to which the conventional ignition device is applied is always sufficient without being restricted by the temperature of the ignition coil 300, at least under conditions in which ignition is performed when the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio.
  • the required discharge energy B is higher than when the mixture is ignited at a state close to the theoretical air-fuel ratio, and the temperature at the point where the two discharge energies A and B intersect falls below the rated temperature.
  • the ignition performance deficiency C increases as the ignition coil temperature TC rises, and there is a risk of misfire.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing the relationship between the temperature of the ignition coil and the discharge energy when the present invention is applied.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 is the ignition coil temperature TC, and the vertical axis is the ignition performance.
  • the thick line in FIG. 9 is the discharge energy output from the ignition coil 300.
  • the supplyable discharge energy A is prioritized over the required discharge energy B.
  • the discharge energy of the ignition coil 300 is set to the supplyable discharge energy A.
  • the discharge energy of the ignition coil 300 becomes higher than the temperature at the point where the supplyable discharge energy A and the required discharge energy B intersect, it is gradually reduced as the ignition coil temperature TC increases.
  • the fuel injection amount can be increased so that ignition occurs in a state where the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio, and the value of the required discharge energy B can be substantially lowered. That is, in this embodiment, the ignitability of the mixture is improved to compensate for the ignition performance that is insufficient due to the reduction in discharge energy. This makes it possible to satisfy the required ignition performance while preventing overheating of the ignition coil 300 by lowering the value of the required discharge energy B. As a result, misfires can be suppressed.
  • the value of the required discharge energy B can be increased more than in the conventional ignition device in order to perform lean combustion and exhaust gas recirculation. This makes it possible to perform lean combustion and exhaust gas recirculation more than in the conventional ignition device while simultaneously preventing misfires and overheating of the ignition coil 300, even under high load conditions where the required discharge energy B is highest due to an increase in the amount of air flowing into the cylinder. As a result, the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
  • the discharge energy of the ignition coil 300 is changed according to the temperature of the ignition coil 300. Therefore, it is necessary to know the temperature of the ignition coil 300 (the temperature of the ignition device).
  • the temperature of the ignition coil 300 can be detected, for example, by providing a temperature sensor.
  • the temperature of the ignition coil 300 is estimated without providing a temperature sensor. This makes it possible to prevent misfires while also preventing increases in costs and the size of the housing.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment.
  • the ignition and fuel injection control process begins when the internal combustion engine 100 starts (engine start). First, the overall control unit 81 acquires the power supply voltage VB (S1). Next, the overall control unit 81 acquires the rotation speed NE of the internal combustion engine 100 (S2). Next, the ignition timing setting unit 811 of the overall control unit 81 sets the ignition timing of the internal combustion engine 100 according to the rotation speed NE (S3).
  • the overall control unit 81 sets explanatory variables for the neural network model (S4).
  • explanatory variables are set through detection, estimation, or calculation, which are selected in advance from a group of various parameters including the temperature of the ignition coil 300 and parameters related to the heat balance inside and outside the ignition device and the operating state of the internal combustion engine 100.
  • the ignition device temperature estimation unit 814 of the overall control unit 81 inputs explanatory variables to the first neural network model to estimate the temperature value (ignition coil temperature) TC related to the ignition device (S5).
  • the explanatory variables input to the first neural network model include at least the power supply voltage VB and the rotation speed NE.
  • the adjustment unit 813 of the overall control unit 81 inputs explanatory variables to the second neural network model and outputs a limited current application time according to the ignition coil temperature TC (S6).
  • the explanatory variables input to the second neural network model include at least the power supply voltage VB, the rotation speed NE, and the ignition coil temperature TC.
  • the limited current flow time is the upper limit of the time for which current is passed through the ignition coil 300 (primary coil 310), and corresponds to the above-mentioned supplyable discharge energy A. Therefore, the limited current flow time can also be considered as the limited current amount.
  • the requirement setting unit 812 of the overall control unit 81 inputs explanatory variables to the third neural network model and outputs a required current supply time according to the operating state of the internal combustion engine 100 (S7).
  • the explanatory variables input to the third neural network model include at least the power supply voltage VB and the rotation speed NE.
  • the required current flow time is the time during which current is passed through the ignition coil 300 (primary coil 310) to satisfy the required discharge energy B. Therefore, the required current flow time can also be considered as the required current amount.
  • the adjustment unit 813 of the overall control unit 81 determines whether the requested energization time is greater than the limited energization time (S8). When it is determined in step S8 that the requested energization time is not greater than the limited energization time (if S8 returns a NO determination), the adjustment unit 813 sets the energization time of the ignition coil 300 (hereinafter referred to as the "ignition coil energization time") to the requested energization time (S9).
  • step S8 when it is determined in step S8 that the requested current flow time is greater than the limited current flow time (if S8 is determined as YES), the adjustment unit 813 sets the ignition coil current flow time to the limited current flow time (S10).
  • the fuel injection amount setting unit 815 of the overall control unit 81 sets the target air-fuel ratio of the fuel injection control unit 82 to stoichiometric depending on the ignition coil temperature TC (S11).
  • the target air-fuel ratio value related to the determination of the fuel injection amount Tinj in the fuel injection control unit 82 is set to the theoretical air-fuel ratio at which the required discharge energy B is minimum, or to a value close to the theoretical air-fuel ratio, as described above, depending on the ignition coil temperature TC. This reduces the value of the minimum ignition energy of the mixture (reducing the required discharge energy B) to suppress misfires.
  • the fuel injection control unit 82 causes the fuel injection device 134 to perform fuel injection (S12). Specifically, the fuel injection control unit 82 applies a drive current (drive voltage) to the fuel injection device 134 according to the fuel injection amount Tinj based on the target air-fuel ratio set in step S11 and the fuel injection timing set by the fuel injection timing setting unit 816.
  • a drive current drive voltage
  • the ignition control unit 83 causes the ignition device to execute ignition (S13). Specifically, the ignition control unit 83 outputs to the ignition coil 300 an ignition signal SA that corresponds to the ignition coil energization time set in steps S9 and S10, the ignition timing IGADV set in step S3, and the rotation speed NE. After processing step S13, the overall control unit 81 returns the process to step S1.
  • Fig. 11 is a conceptual diagram showing the weights and biases of each neuron constituting each neural network model, such as a first neural network model with the ignition coil temperature TC as the objective variable, a second neural network model with the limited current-carrying time as the objective variable, and a third neural network model with the required current-carrying time as the objective variable.
  • Fig. 12 is a diagram for explaining a method of realizing the calculation of each objective variable according to this embodiment using a neural network model.
  • Fig. 13 is a conceptual diagram showing a neural network model used in the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment.
  • a neural network model is a mathematical model that mimics the mechanism of the neural circuits in the human brain.
  • it is configured as a multi-layer neural network model that has an input layer to which explanatory variables are input, an output layer to which a target variable is output, and an intermediate layer that connects the input layer and the output layer.
  • Neural network models are often used as a means of deep learning in so-called machine learning. For example, the backpropagation method can be applied to the machine learning algorithm. Note that, although a neural network model is used in this embodiment, this is not limited to this example as long as it is possible to estimate the ignition coil temperature TC and determine the limited current flow time and required current flow time by machine learning.
  • a weight w and a bias b are set for each neuron (unit) that makes up the neural network model.
  • Inputs a1 to an are input to each of the n neurons, and are multiplied by weights w1 to wn that are set for each neuron.
  • the inputs a1 to an multiplied by the weights w1 to wn are added (combined), and the output z is obtained by adding a bias b to the addition result.
  • the next layer of neurons outputs a, which is expressed by the function f(z).
  • an activation function is defined for each neuron.
  • the activation function may be a logistic function (sigmoid function) or a ramp function (ReLU (Rectified Linear Unit) function), etc., which are set as appropriate.
  • the intermediate layer of the multi-layer neural network model is configured so that multiple layers formed of multiple neurons are overlapped.
  • the neural network model of the vehicle internal combustion engine control device is configured and provided after considering in advance the so-called cost-effective balance between the desired approximation accuracy and the model size that takes into account the calculation processing power of the control device 1, the housing size, and cost reduction.
  • the input/output relationship of the neural network model can be accurately approximated by setting variables that have a causal relationship with the objective variable as training data for the explanatory variables in the input layer, setting the objective variable as training data in the output layer, and then using a known algorithm such as backpropagation to machine-learn (supervised learning) weights w and biases b for multiple neurons in the intermediate layer.
  • a known algorithm such as backpropagation to machine-learn (supervised learning) weights w and biases b for multiple neurons in the intermediate layer.
  • a neural network model of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. Fig. 13 shows the input/output relationships between explanatory variables and target variables among a plurality of neural network models in the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment of the present invention shown in Fig. 10.
  • the ignition and fuel injection control process according to this embodiment can be configured to use an estimation algorithm using a fourth neural network model for the fuel injection control in step S12 and a fifth neural network model for the ignition control in step S13, in addition to the first, second, and third neural network models used in the processes of steps S5, S6, and S7 described above.
  • a plurality of explanatory variables including the power supply voltage VB and the rotation speed NE, which have a causal relationship with the ignition coil temperature TC are set in the input layer of the first neural network model, which has been trained with the ignition coil temperature TC as the objective variable, and the ignition coil temperature TC is output from the output layer through the calculation process in the intermediate layer as described above (step S5).
  • a plurality of explanatory variables including the power supply voltage VB, the rotation speed NE, and the ignition coil temperature TC output from the first neural network model, which have a causal relationship with the limited current flow time, are set in the input layer of the second neural network model, which has been trained with the limited current flow time of the ignition coil 300 as the objective variable, and the limited current flow time is output from the output layer through the calculation process in the intermediate layer (step S6).
  • a plurality of explanatory variables including the power supply voltage VB and the rotation speed NE, which have a causal relationship with the required current flow time, are set in the input layer of the third neural network model, which has been trained with the required current flow time as the objective variable, and the required current flow time is output from the output layer through the calculation process in the intermediate layer (step S7).
  • the limited current flow time output from the second neural network model and the required current flow time output from the third neural network model are set in the comparison calculation of the requirement setting unit 812 (step S8), and the ignition coil current flow time is set based on the comparison result between the limited current flow time and the required current flow time (steps S8, S9, S10).
  • a plurality of explanatory variables including a fuel injection amount corresponding to a target air-fuel ratio (step S11) set according to a power supply voltage VB, a rotation speed NE, and an ignition coil temperature TC, which are causally related to the opening and closing timing of the fuel injection valve, are set in the input layer of the fourth neural network model that has been trained with the opening and closing timing of the fuel injection valve as the objective variable, and the opening and closing timing of the fuel injection valve corresponding to the crank angle measured by the angle information generating unit 85 is output from the output layer through calculation processing in the intermediate layer (step S12).
  • a plurality of explanatory variables including a rotation speed NE, an ignition timing IGADV, and an ignition coil current supply time, which are causally related to the ignition signal SA, are set in the input layer of the fifth neural network model that has been trained with an instruction to energize the ignition coil, i.e., an ignition signal SA output to the igniter 340, which is a command to energize the ignition coil as the objective variable, and the ignition signal SA corresponding to the crank angle measured by the angle information generating unit 85 is output from the output layer through calculation processing in the intermediate layer (step S13).
  • the ignition and fuel injection control process of the first embodiment shown in FIG. 10 can be configured using the first to fifth neural network models.
  • FIG. 14 is a correspondence table showing the relationship between the objective variables and explanatory variables of the first to fifth neural network models according to the first embodiment. It shows an example of explanatory variables to be input to estimate (calculate) each objective variable.
  • explanatory variables that can be added to the first neural network model include, for example, the combustion pressure detected by the cylinder pressure sensor, the lubricating oil temperature, values related to the crank angle at which the intake valve/exhaust valve of the internal combustion engine opens or closes, the accelerator opening, the ignition coil temperature TC (previous value), the ignition coil current application time, the air-fuel ratio feedback correction coefficient, the downstream air-fuel ratio sensor (O2 sensor) voltage, the upstream air-fuel ratio sensor (linear air-fuel ratio sensor) voltage, values related to the properties (octane number, etc.) of the fuel supplied to the internal combustion engine, the operating state of the radiator fan, the torque, the intake amount, the fuel injection amount, the air-fuel ratio or equivalence ratio, and the value of the exhaust pipe pressure related to the exhaust gas recirculation.
  • the combustion pressure detected by the cylinder pressure sensor the lubricating oil temperature
  • values related to the crank angle at which the intake valve/exhaust valve of the internal combustion engine opens or closes the accelerator opening
  • Some or all of these can be selected in consideration of the magnitude of the causal relationship with the objective variable, the ignition coil temperature TC, the size of the neural network model described above, the ease of acquiring the variables in the control device 1, and the like, and the required variables can be set as explanatory variables of the first neural network model.
  • FIG. 15 is a table showing an example of variables related to influencing factors considered when selecting explanatory variables for estimating the ignition coil temperature TC according to the first embodiment.
  • the factors influencing the fluctuation of the ignition coil temperature TC include factors related to the internal heat generation of the ignition coil and factors related to external heat transfer.
  • the absolute value of the correlation coefficient with the ignition coil temperature TC is examined. Then, for example, the variables with the largest correlation coefficient are selected as explanatory variables for the first neural network model.
  • Internal heat generation in the ignition coil includes heat generation due to the secondary current, heat generation due to the primary current, and heat generation in the igniter 340 (see Figure 4). This heat generation is caused by power loss in the internal circuit of the ignition coil. Therefore, for each type of internal heat generation, variables with a large correlation coefficient are selected as explanatory variables. Variables with a large correlation coefficient with heat generation due to the secondary current include the rotation speed NE, intake flow rate, intake pressure, mixed gas air-fuel ratio, ignition timing, and ignition coil energization time/number of energizations/cycles. Variables with a large correlation coefficient with heat generation due to the primary current and the igniter include the rotation speed NE, power supply voltage VB, and ignition coil energization time/number of energizations/cycles.
  • the external heat transfer of the ignition coil occurs at the contact area outside the housing of the ignition coil 300.
  • the objects in direct contact with the ignition coil 300 are the air (atmosphere), the spark plug, and the cylinder head. Therefore, for each of the objects in direct contact with the ignition coil 300, variables with a large correlation coefficient are selected as explanatory variables.
  • variables with a large correlation coefficient to external heat transfer include intake air temperature, intake air humidity, rainfall, cooling water temperature, lubricating oil temperature, cooling air speed, vehicle speed, mixed gas air-fuel ratio, cylinder number, time elapsed since the engine (internal combustion engine) was started, and time elapsed since the engine (internal combustion engine) was stopped.
  • the required current amount and the limited current amount are determined when a spark is generated by discharge (ignition) to ignite the mixture, and the ignition coil current amount is adjusted.
  • This discharge (ignition) may be performed intermittently for one combustion cycle of the internal combustion engine 100 (one ignition at the compression top dead center every two rotations of the crank) or discharge and ignition at the compression top dead center and exhaust top dead center.
  • the present invention may also be applied to a case in which additional discharges at the spark plug are performed multiple times in addition to the ignition at the top dead center (when the above-mentioned multiple ignition is performed).
  • the ignition coil current amount for each of the compression top dead center ignition, the per-revolution ignition, and the multiple ignition may be individually adjusted based on the total amount of the required current amount and the limited current amount for one combustion cycle of the internal combustion engine 100.
  • the energization time of the ignition coil at the compression top dead center is set based on the required amount of current
  • the energization time of each ignition coil for discharge at the exhaust top dead center or discharge in multiple ignition can be set by dividing the value obtained by subtracting the required amount of current from the total amount of limited current for one combustion cycle of the internal combustion engine 100 according to the planned number of discharges at the exhaust top dead center or multiple ignition.
  • discharge at the exhaust top dead center or discharge in multiple ignition is performed at a temperature lower than the temperature at the point where the supplyable discharge energy A and the required discharge energy B intersect as shown in Figure 9 above.
  • the internal combustion engine control device according to the second embodiment will be described below.
  • the internal combustion engine control device according to the second embodiment differs from the internal combustion engine control device according to the first embodiment in the ignition and fuel injection control processing. Therefore, here, the ignition and fuel injection control processing of the internal combustion engine control device according to the second embodiment will be described, and a description of the common configuration will be omitted.
  • the ROM 60 of the internal combustion engine control device stores a limited dwell map used when calculating the limited amount of current (supplyable discharge energy A), a required dwell map used when calculating the required amount of current (required discharge energy B), and a voltage correction coefficient map.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the limit dwell map.
  • the X-axis of FIG. 16 indicates the rotation speed NE, and the Y-axis of FIG. 16 indicates the ignition coil temperature TC.
  • the Z-axis of FIG. 16 indicates the limited current flow time.
  • the limited current flow time is a variable that represents the limited current amount (supplyable discharge energy A) as the time during which current is passed through the ignition coil 300 (primary coil 310).
  • the limited dwell map is map data in the form of a list that specifies multiple limited energization times by associating multiple index values (e.g., 40, 80, 120 degC) related to multiple ignition coil temperatures TC and multiple index values (e.g., idling rotation speed IDLE, 3000, 7000 r/min) related to multiple rotation speeds NE.
  • the adjustment unit 813 according to the second embodiment calculates the limited energization time according to the value of the ignition coil temperature TC and the value of the rotation speed NE based on the values specified in the limited dwell map. In this embodiment, as shown in FIG.
  • the limited energization time can be calculated by performing a linear interpolation calculation connecting the points of the multiple index values that are close to each other.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the required dwell map.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 17 indicates the rotation speed NE, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 17 indicates the map current supply time.
  • the map current supply time is a variable used when calculating the required current supply time described below.
  • the required dwell map is map data in a tabular format that specifies multiple map energization times by associating multiple index values (e.g., idling rotation speed IDLE, 3000, 7000 r/min) related to multiple rotation speeds NE.
  • the request setting unit 812 calculates the map energization time according to the value of the rotation speed NE based on the value specified in the required dwell map.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the voltage correction coefficient map.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 18 indicates the power supply voltage VB, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 18 indicates the voltage correction coefficient.
  • the voltage correction coefficient is a coefficient used when calculating the required current flow time described below.
  • the voltage correction coefficient map is map data in tabular form that defines multiple voltage correction coefficients by associating multiple index values (e.g., 5, 12, 14 V, 16 V) related to multiple power supply voltages VB.
  • the voltage correction coefficient corresponding to the value of the rotation speed NE is calculated based on the values defined in the voltage correction coefficient map.
  • the request setting unit 812 calculates the requested current flow time (requested current flow amount) by multiplying the map current flow time by the voltage correction coefficient.
  • the requested current flow time is a variable that expresses the requested current flow amount (requested discharge energy B) as the time for which current is passed through the ignition coil 300 (primary coil 310).
  • the internal heat generation of the ignition coil which affects the ignition coil temperature TC, is greatly influenced by the power consumption of the ignition coil 300, and therefore the requested current flow time is adjusted according to the value of the power supply voltage VB, which is related to the power consumption.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the ignition and fuel injection control process according to the second embodiment.
  • Steps S21 to S25 of the ignition and fuel injection control process according to the second embodiment are the same as steps S1 to S5 of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment. Therefore, a description of steps S21 to S25 will be omitted.
  • the adjustment unit 813 of the overall control unit 81 uses the limited dwell map (see FIG. 16) to determine the limited current flow time (limited current flow amount) according to the rotation speed NE and the ignition coil temperature TC (S26).
  • the request setting unit 812 of the overall control unit 81 uses the required dwell map (see FIG. 17) to determine the map current flow time according to the rotation speed NE (S27).
  • the request setting unit 812 uses the voltage correction coefficient map to determine the voltage correction coefficient according to the power supply voltage VB (S28).
  • the request setting unit 812 multiplies the map current flow time by the voltage correction coefficient to calculate the required current flow time (required current flow amount) (S29).
  • the adjustment unit 813 of the overall control unit 81 determines whether the map current conduction time is greater than the limited current conduction time (S30). When it is determined in step S30 that the map current conduction time is not greater than the limited current conduction time (if S30 is a NO determination), the adjustment unit 813 sets the requested current conduction time (the map current conduction time multiplied by the voltage correction coefficient) as the ignition coil current conduction time (S31).
  • step S30 when it is determined in step S30 that the requested current flow time is greater than the limited current flow time (if S30 is determined as YES), the adjustment unit 813 sets the ignition coil current flow time to a value (limited current flow amount) obtained by multiplying the limited current flow time by the voltage correction coefficient (S32).
  • Steps S33 to S35 of the ignition and fuel injection control process according to the second embodiment are the same as steps S11 to S13 of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment. Therefore, a description of steps S33 to S35 will be omitted.
  • the internal combustion engine control device according to the third embodiment will be described below.
  • the internal combustion engine control device according to the third embodiment differs from the internal combustion engine control devices according to the first and second embodiments in the ignition and fuel injection control processing. Therefore, here, the ignition and fuel injection control processing of the internal combustion engine control device according to the third embodiment will be described, and a description of the common configuration will be omitted.
  • the ROM 60 of the internal combustion engine control device stores a required dwell map, a voltage correction coefficient map, and a temperature correction coefficient map that are used when executing the ignition and fuel injection control processes.
  • the required dwell map and the voltage correction coefficient map are the same as the required dwell map (see FIG. 17) and the voltage correction coefficient map (see FIG. 18) of the second embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the temperature correction coefficient map.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 20 indicates the ignition coil temperature TC, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 18 indicates the temperature correction coefficient.
  • the temperature correction coefficient is used when calculating the ignition coil current application time described below.
  • the temperature correction coefficient map is map data in tabular form that defines multiple temperature correction coefficients by associating multiple index values (e.g., -40, 0, 40, 80, 120 degC) related to multiple ignition coil temperatures TC.
  • the adjustment unit 813 according to the third embodiment calculates the temperature correction coefficient according to the value of the ignition coil temperature TC based on the values defined in the temperature correction coefficient map.
  • the ignition coil current flow time is calculated by multiplying the required current flow time (required current flow amount) calculated by the request setting unit 812 by a temperature correction coefficient. In other words, the ignition coil current flow time is adjusted according to the temperature correction coefficient based on the ignition coil temperature TC.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the ignition and fuel injection control process according to the third embodiment.
  • Steps S41 to S45 of the ignition and fuel injection control process according to the third embodiment are the same as steps S1 to S5 of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment. Therefore, a description of steps S41 to S45 will be omitted.
  • the requirement setting unit 812 of the overall control unit 81 uses the requirement dwell map (see FIG. 17) to determine the map current application time (map current application amount) according to the rotation speed NE (S46).
  • the adjustment unit 813 of the overall control unit 81 uses the temperature correction coefficient map (see FIG. 20) to determine a temperature correction coefficient corresponding to the ignition coil temperature TC (S47).
  • the requirement setting unit 812 uses the voltage correction coefficient map to determine a voltage correction coefficient corresponding to the power supply voltage VB (S48).
  • the process proceeds to step S49, where the requirement setting unit 812 multiplies the map current flow time by the voltage correction coefficient to calculate the required current flow time.
  • the required current flow time is supplied to the adjustment unit 813.
  • the adjustment unit 813 multiplies the required current flow time by the temperature correction coefficient to calculate the ignition coil current flow time (S49).
  • Steps S50 to S52 of the ignition and fuel injection control process according to the third embodiment are the same as steps S11 to S13 of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment. Therefore, a description of steps S50 to S52 will be omitted.
  • the request setting unit 812 determines the required current flow time by multiplying the map current flow time determined using the required dwell map shown in FIG. 17 by the voltage correction coefficient (S29, S49).
  • the required dwell map may be a map of a configuration not shown in which multiple index values related to multiple rotation speeds NE and multiple index values related to multiple power supply voltages VB are associated with each other to define multiple required current flow times (required current amounts).
  • the above-mentioned voltage correction coefficient map (FIG. 18) and the multiplication of the map current amount by the voltage correction coefficient can be omitted.
  • the internal combustion engine control device according to the fourth embodiment will be described below.
  • the internal combustion engine control device according to the fourth embodiment differs from the internal combustion engine control devices according to the first to third embodiments in the ignition and fuel injection control process. Therefore, here, the ignition and fuel injection control process of the internal combustion engine control device according to the fourth embodiment will be described, and a description of the common configuration will be omitted.
  • the ROM 60 of the internal combustion engine control device stores a low temperature required dwell map, a high temperature required dwell map, and a voltage correction coefficient map, which are used when executing the ignition and fuel injection control process.
  • the voltage correction coefficient map is the same as the voltage correction coefficient map of the second embodiment (see FIG. 18).
  • FIG. 22 is a diagram for explaining the low temperature required dwell map.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 22 indicates the rotation speed NE, and the vertical axis of the graph shown in FIG. 22 indicates the low temperature map energization time.
  • the low temperature map energization time (low temperature map energization amount) is used when calculating the low temperature ignition coil energization time to be used when the ignition coil temperature TC is lower than the preset low temperature setting value.
  • the low temperature ignition coil energization time is also used when calculating the ignition coil energization time when the ignition coil temperature TC is a value between the preset high temperature setting value and the preset low temperature setting value.
  • the low-temperature required dwell map specifies multiple low-temperature map energization times (low-temperature map energization amounts) by associating multiple index values related to multiple rotational speed NE values (e.g., idling rotational speed IDLE, 3000, 7000 r/min).
  • the requirement setting unit 812 calculates the low-temperature map energization time according to the rotational speed NE value based on the values specified in the low-temperature required dwell map.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining the high temperature required dwell map.
  • the horizontal axis of the graph shown in Fig. 23 indicates the rotation speed NE, and the vertical axis of the graph shown in Fig. 23 indicates the high temperature map energization time.
  • the high temperature map energization time (high temperature map energization amount) is used when calculating the high temperature ignition coil energization time when the ignition coil temperature TC is higher than a preset high temperature set value.
  • the high temperature ignition coil energization time is also used when calculating the ignition coil energization time when the ignition coil temperature TC is a value between the preset high temperature set value and low temperature set value.
  • the high temperature required dwell map specifies multiple high temperature map energization times by associating multiple index values related to multiple rotation speed NE values (e.g., idling rotation speed IDLE, 3000, 7000 r/min).
  • the requirement setting unit 812 calculates the high temperature map energization time according to the rotation speed NE value based on the value specified in the high temperature required dwell map.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the ignition and fuel injection control process according to the fourth embodiment.
  • Steps S61 to S65 of the ignition and fuel injection control process according to the fourth embodiment are the same as steps S1 to S5 of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment. Therefore, a description of steps S61 to S65 will be omitted.
  • the request setting unit 812 of the overall control unit 81 uses the low-temperature required dwell map to determine the low-temperature map current application time (low-temperature map current application amount) corresponding to the rotation speed NE (S66).
  • the request setting unit 812 uses the high-temperature required dwell map to determine the high-temperature map current application time (high-temperature map current application amount) corresponding to the value of the rotation speed NE (S67).
  • the adjustment unit 813 of the overall control unit 81 uses the voltage correction coefficient map to determine a voltage correction coefficient according to the value of the power supply voltage VB (S68). The adjustment unit 813 then determines whether the ignition coil temperature TC is higher than a predetermined low temperature setting value (S69).
  • step S69 If it is determined in step S69 that the ignition coil temperature TC is not higher than the predetermined low temperature setting value (if S69 is determined as NO), the adjustment unit 813 sets the temperature change determination flag to "0" (S70).
  • step S69 When it is determined in step S69 that the ignition coil temperature TC is higher than the predetermined low temperature setting value (if S69 is determined as YES), the adjustment unit 813 determines whether the ignition coil temperature TC is lower than the predetermined high temperature setting value (S71).
  • step S71 When it is determined in step S71 that the ignition coil temperature TC is lower than a predetermined high temperature setting value (if S71 is determined as YES), the adjustment unit 813 determines whether the temperature change determination flag is "1" (S72). Note that the high temperature setting value is higher than the low temperature setting value.
  • step S72 If it is determined in step S72 that the temperature change determination flag is not "1" (if S72 returns NO), the adjustment unit 813 performs the process of step S73, which will be described later.
  • step S72 If it is determined in step S72 that the temperature change determination flag is "1" (if S72 returns a YES determination), the adjustment unit 813 performs the process of step S75, which will be described later.
  • step S73 the adjustment unit 813 multiplies the low temperature map current conduction time by the voltage correction coefficient to calculate the ignition coil current conduction time (ignition coil current conduction amount) (S73).
  • step S71 determines whether the ignition coil temperature TC is lower than the predetermined high temperature set value (if S71 is determined as NO). If it is determined in step S71 that the ignition coil temperature TC is not lower than the predetermined high temperature set value (if S71 is determined as NO), the adjustment unit 813 sets the temperature change determination flag to "1" (S74).
  • step S74 the adjustment unit 813 calculates the ignition coil energization time by multiplying the high temperature map energization time by the voltage correction coefficient (S75).
  • Steps S76 to S78 of the ignition and fuel injection control process according to the fourth embodiment are the same as steps S11 to S13 of the ignition and fuel injection control process according to the first embodiment. Therefore, a description of steps S76 to S78 will be omitted.
  • the low-temperature required dwell map (see FIG. 22) and the high-temperature required dwell map (see FIG. 23) according to the fourth embodiment specify the low-temperature map current flow time and the high-temperature map current flow time (map current flow amount) corresponding to the value of the rotation speed NE.
  • the low-temperature required dwell map and the high-temperature required dwell map according to the fourth embodiment may specify the required current flow time (required current flow amount) corresponding to both the value of the rotation speed NE and the value of the power supply voltage VB.
  • the low-temperature ignition coil energization time (ignition coil energization amount) is determined using the low-temperature required dwell map (corresponding to S73), or the high-temperature ignition coil energization time (ignition coil energization amount) is determined using the high-temperature required dwell map (corresponding to S75). Note that in this case, the calculation of the voltage correction coefficient (S68) and the multiplication of the voltage correction coefficient in steps S73 and S75 can be omitted.
  • the low temperature map current time and the high temperature map current time are switched using the low temperature setting value and the high temperature setting value, and the ignition coil current time is determined so that it changes in a step-like manner in the temperature direction.
  • the adjustment unit 813 may determine the ignition coil current time by performing an interpolation calculation of a value between the low temperature map current time and the high temperature map current time.
  • the ignition coil current time may be set to change in a slope-like manner via an interpolation calculation from the low temperature setting value to the high temperature setting value.
  • the internal combustion engine control device has a similar configuration to the internal combustion engine control device according to the first embodiment.
  • the internal combustion engine control device according to the fifth embodiment differs from the internal combustion engine control device according to the first embodiment in the electric circuit including the ignition coil. Therefore, here, the electric circuit including the ignition coil of the internal combustion engine control device according to the fifth embodiment will be described, and a description of the common configuration will be omitted.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an electric circuit including an ignition coil according to the fifth embodiment.
  • the electric circuit 501 shown in FIG. 25 has an ignition coil 301.
  • the ignition coil 301 includes a primary coil 310 wound with a predetermined number of turns, and a secondary coil 320 wound with a greater number of turns than the primary coil 310.
  • the primary coil 310 and the secondary coil 320 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 5.
  • the other end of the primary coil 310 is connected to the drain (D) terminal of the igniter (current control circuit) 340 and is grounded via the igniter 340.
  • the gate (G) terminal of the igniter 340 is connected to the ignition control unit 83 via the temperature switch unit 360.
  • the temperature switch unit 360 is installed to prevent damage due to overheating of the ignition coil 301.
  • the temperature switch unit 360 includes a temperature detection unit 361.
  • the temperature detection unit 361 detects the temperature of the ignition coil 301 via the igniter 340.
  • a predetermined threshold value A first temperature
  • the operating state of the temperature switch unit 360 corresponding to threshold A (first temperature) is input to the overall control unit 81 (not shown). Therefore, the overall control unit 81 according to the fifth embodiment can read the ignition coil temperature TC as the first temperature based on the operating state of the temperature switch unit 360.
  • the internal combustion engine control device is not limited to one that estimates the ignition coil temperature TC, but may also have a temperature detection unit that detects the ignition coil temperature TC.
  • the control device 1 (internal combustion engine control device) according to the first embodiment described above controls the internal combustion engine 100 in which the current flowing through the ignition coil 300 of the ignition device is turned on and off according to a predetermined ignition timing.
  • This control device 1 includes a request setting unit 812, an adjustment unit 813, and an ignition control unit 83.
  • the request setting unit 812 determines the required amount of current (required current time) of the ignition coil 300 based on the rotation speed NE of the internal combustion engine 100.
  • the adjustment unit 813 adjusts the ignition coil current time (amount of current flowing through the ignition coil) according to the ignition coil temperature TC (temperature related to the ignition device) and the required amount of current.
  • the ignition control unit 83 controls the on-off state of the ignition coil 300 according to the ignition coil current time adjusted by the adjustment unit 813. This makes it possible to appropriately control the heat balance of the ignition device of the ignition coil 300. As a result, it is possible to suppress an increase in size and cost of the ignition device.
  • the ROM 60 (storage unit) according to the second embodiment described above stores a required dwell map, a limited dwell map, and a voltage correction coefficient map.
  • the required dwell map defines the relationship between the rotation speed NE and the map current amount.
  • the limited dwell map defines the relationship between the rotation speed NE and the ignition coil temperature TC (temperature related to the ignition device) and the limited current amount, which is the current amount that can be supplied to the ignition coil.
  • the voltage correction coefficient map defines the relationship between the power supply voltage VB of the ignition device and the voltage correction coefficient.
  • the request setting unit 812 determines the map current amount according to the rotation speed NE using the required dwell map, and determines the voltage correction coefficient according to the power supply voltage using the voltage correction coefficient map.
  • the request setting unit 812 multiplies the map current amount by the voltage correction coefficient to calculate the required current amount.
  • the adjustment unit 813 determines the limited current amount according to the rotation speed NE and the ignition coil temperature TC using the limited dwell map. When the required amount of current is equal to or less than the limited amount of current, the adjustment unit 813 sets the ignition coil current duration (the amount of current through the ignition coil) based on the required amount of current, whereas when the required amount of current is greater than the limited amount of current, the adjustment unit 813 sets the ignition coil current duration based on the limited amount of current. This makes it possible to easily adjust the ignition coil current application time in accordance with the ignition coil temperature TC and the required current application amount.
  • the ROM 60 (storage unit) according to the third embodiment described above stores a required dwell map, a voltage correction coefficient map, and a temperature correction coefficient map.
  • the required dwell map specifies the relationship between the rotation speed NE and the map current amount.
  • the voltage correction coefficient map specifies the relationship between the power supply voltage VB of the ignition device and the voltage correction coefficient.
  • the temperature correction coefficient map specifies the relationship between the ignition coil temperature TC (temperature related to the ignition device) and the temperature correction coefficient.
  • the request setting unit 812 uses the required dwell map to determine the map current amount according to the rotation speed NE.
  • the voltage correction coefficient map is used to determine the voltage correction coefficient according to the power supply voltage VB, and the temperature correction coefficient map is used to determine the temperature correction coefficient according to the ignition coil temperature TC.
  • the adjustment unit 813 then multiplies the map current amount by the voltage correction coefficient and the temperature correction coefficient to calculate the ignition coil current time (the current amount of the ignition coil). This makes it possible to easily adjust the ignition coil current application time in accordance with the ignition coil temperature TC and the required current application amount.
  • the ROM 60 (storage unit) according to the fourth embodiment described above stores a low-temperature required dwell map, a high-temperature required dwell map, and a voltage correction coefficient map.
  • the low-temperature required dwell map defines the relationship between the rotation speed and the low-temperature map current amount.
  • the high-temperature required dwell map defines the relationship between the rotation speed and the high-temperature map current amount.
  • the voltage correction coefficient map defines the relationship between the power supply voltage VB of the ignition device and the voltage correction coefficient.
  • the requirement setting unit 812 determines the low-temperature map current time according to the rotation speed NE using the low-temperature required dwell map, and determines the high-temperature map current time according to the rotation speed NE using the high-temperature required dwell map.
  • the adjustment unit 813 sets the low-temperature map current time and the ignition coil current time (the current amount of the ignition coil) based on the high-temperature map current time according to the ignition coil temperature TC (the temperature related to the ignition device). This makes it possible to easily adjust the ignition coil current application time in accordance with the ignition coil temperature TC and the required current application amount.
  • the adjustment unit 813 sets the ignition coil energization time (the amount of energization of the ignition coil) based on the low temperature map energization time (the low temperature map energization amount) when the ignition coil temperature TC (the temperature related to the ignition device) is lower than a predetermined low temperature setting value. Also, the adjustment unit 813 sets the ignition coil energization time based on the high temperature map energization time (the high temperature map energization amount) when the ignition coil temperature TC is higher than a predetermined high temperature setting value higher than the low temperature setting value.
  • the adjustment unit 813 sets the ignition coil energization time based on the low temperature map energization time. Also, if the ignition coil temperature TC is changing from a state equal to or higher than the high temperature setting value toward the low temperature setting value, the adjustment unit 813 sets the ignition coil energization time based on the high temperature map energization time. As a result, when the ignition coil temperature TC is a value between the low temperature set value and the high temperature set value, the ignition coil current application time can be set by performing hysteresis control.
  • the ignition coil energization time (amount of current flowing through the ignition coil) in the above-described embodiment is a total value of the actual time that current is flowing through the ignition coil 300, which performs a single ignition at every compression top dead center, two ignitions at every compression and exhaust top dead center, and/or multiple discharges (multiple ignitions/discharges) at times other than top dead center, for one combustion cycle of the internal combustion engine 100.
  • This makes it possible to easily adjust the ignition coil current flow time (amount of current flowing through the ignition coil) adjusted according to the ignition coil temperature TC and the required amount of current to be applied to multiple types of discharge (ignition) methods.
  • the internal combustion engine includes a fuel injection device 134.
  • the control device 1 (internal combustion engine control device) includes a fuel injection amount setting unit 815 that adjusts the amount of fuel injected by the fuel injection device 134 based on the ignition coil temperature TC (temperature related to the ignition device).
  • TC temperature related to the ignition device.
  • the ignition coil temperature TC (the temperature related to the ignition device) is calculated using a neural network model that uses at least the rotational speed NE as an explanatory variable. This makes it possible to estimate the ignition coil temperature TC with high accuracy without providing a temperature sensor for detecting the temperature of the ignition coil 300. As a result, it is possible to improve the accuracy of the ignition coil current application time, which is adjusted according to the ignition coil temperature TC, and to appropriately control the heat balance of the ignition device. As a result, it is possible to reduce the cost of the ignition device.
  • the explanatory variables input to the neural network models according to the first to fourth embodiments described above include parameters related to heat generation of the ignition coil 300 in the ignition device (rotation speed NE, power supply voltage VB, amount of current flowing through the ignition coil, etc.) and parameters related to the heat balance inside and outside the ignition device (intake air temperature, intake air humidity, cooling water temperature, cooling air speed, etc.). This allows the ignition coil temperature TC to be estimated with high accuracy.
  • the internal combustion engine control method is a method for controlling the internal combustion engine 100 in which the current flowing through the ignition coil 300 of the ignition device is switched on and off according to a predetermined ignition timing.
  • the requirement setting unit 812 determines the required current supply amount of the ignition coil 300 based on the rotation speed NE of the internal combustion engine 100.
  • the adjustment unit 813 adjusts the ignition coil current supply time (current supply amount of the ignition coil) according to the ignition coil temperature TC (temperature related to the ignition device) and the required current supply amount.
  • the ignition control unit 83 controls the on-off state of the ignition coil 300 according to the ignition coil current supply time adjusted by the adjustment unit 813. This allows the heat balance of the ignition device to be appropriately controlled, and as a result, it is possible to suppress an increase in size and costs of the ignition device.
  • the ignition device temperature estimation unit 814 outputs the ignition coil temperature TC (temperature related to the ignition device) using a first neural network model having at least the rotation speed NE of the internal combustion engine 100 as an explanatory variable.
  • the adjustment unit 813 outputs a limited current supply time (limited current supply amount) which is the amount of current that can be supplied to the ignition coil 300 using a second neural network model having the ignition coil temperature TC, the power supply voltage VB, and the rotation speed NE as explanatory variables.
  • the requirement setting unit 812 outputs a required current supply time (required current supply amount) of the ignition coil 300 using a third neural network model having at least the rotation speed NE and the ignition coil temperature TC as explanatory variables.
  • the adjustment unit 813 also adjusts the ignition coil current supply time (current supply amount of the ignition coil) based on the limited current supply time and the required current supply time.
  • the ignition control unit then controls the on-off state of the ignition coil 300 according to the ignition coil current supply time adjusted by the adjustment unit 813. This makes it possible to grasp the ignition coil temperature TC without providing a temperature sensor for detecting the temperature of the ignition coil 300. As a result, the cost of the ignition device can be reduced.
  • the accuracy of the ignition coil temperature TC, the limited current application time, and the required current application time can be improved, improving the reliability of the adjusted ignition coil current application time, and appropriately controlling the heat balance of the ignition device.
  • the explanatory variables of the first neural network model or the third neural network model in the first embodiment described above include parameters related to heat generation of the ignition coil 300 in the ignition device (rotation speed NE, power supply voltage VB, intake air flow rate, etc.) and parameters related to heat balance inside and outside the ignition device (intake air temperature, intake air humidity, cooling water temperature, cooling air speed, etc.). This allows the ignition coil temperature TC to be estimated with high accuracy.
  • 1...Internal combustion engine control device 10...Analog input section, 20...Digital input section, 30...A/D conversion section, 40...RAM, 50...MPU, 60...ROM, 70...I/O port, 80...Output circuit, 81...General control section, 82...Fuel injection control section, 83...Ignition control section, 84...Cylinder discrimination section, 85...Angle information generation section, 86...Rotational speed information generation section, 87...Intake volume measurement section, 88...Load information generation section, 89...Water temperature gauge measurement unit, 90...voltage measurement unit, 100...internal combustion engine, 110...air cleaner, 111...intake pipe, 112...intake manifold, 113...throttle valve, 113a...throttle opening sensor, 114...flow sensor, 115...intake air temperature sensor, 120...ring gear, 121...crank angle sensor, 122...water temperature sensor, 123...crankshaft, 125...accelerator pedal, 126...acc
  • outer Side electrode 230...insulator, 300, 301...ignition coil, 310...primary coil, 320...secondary coil, 330...DC power supply, 340...igniter, 350, 360...temperature switch section, 361...temperature detection section, 500, 501...electrical circuit, 811...ignition timing setting section, 812...demand setting section, 813...adjustment section, 814...ignition device temperature estimation section, 815...fuel injection amount setting section, 816...fuel injection timing setting section

Landscapes

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Abstract

点火装置の熱収支を適切に制御し、点火装置の大型化やコストの増加を抑制することを目的とする。内燃機関制御装置は、点火装置の点火コイルに流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関を制御する。この内燃機関制御装置は、要求設定部と、調整部と、点火制御部とを備える。要求設定部は、内燃機関の回転速度に基づき、点火コイルの要求通電量を決定する。調整部は、点火装置に関する温度と要求通電量に応じて、点火コイルの通電量を調整する。点火制御部は、調整部が調整した点火コイルの通電量に応じて、点火コイルの断続状態を制御する。

Description

内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法
　本発明は、内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法に関する。
　近年、車両の燃費向上のため、理論空燃比よりも大きい（燃料が薄い）混合気を燃焼させて内燃機関を運転する希薄燃焼技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れて再度吸気させる排気還流技術が開発されている。
　この種の内燃機関では、燃料が薄い混合気の使用や排気還流の実施により、点火プラグに火花が飛びにくい状況となる。したがって、燃焼室における火炎形成に必要とされる点火装置の点火能力（すなわち、点火エネルギー量）が、理論空燃比の混合気に点火する場合よりも増大する。そのため、単位時間あたりの点火コイルの発熱量が大きくなってしまう。
　例えば、特許文献１には、吸気管内の圧力の変化に応じて点火エネルギーを補正するようにしたエンジンの点火装置が開示されている。特許文献１に開示されたエンジンの点火装置は、吸気管圧力Ｐｍに基づき、過給時に失火が生じないよう点火コイルの通電時間を延長して点火エネルギーを増加する。これにより、過給によって点火プラグに火花が飛びにくい状況となっても、安定した燃焼状態が確保される。
特開２０００－０５４９４１号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されたエンジンの点火装置は、点火コイルの熱収支を考慮していない。例えば、過給によって吸気管の圧力Ｐｍが高められた状態で内燃機関を高負荷かつ連続で運転させると、点火コイルへの通電時間が延長される。これにより、点火装置は、点火エネルギーが増加された状況、すなわち、単位時間あたりの発熱量が大きい状況が持続される。その結果、点火装置の温度が予め設定された定格温度を超えてしまう虞がある。
　このような問題の対策には、高負荷連続運転の持続時間等における点火コイルの単位時間あたり発熱量の最大条件と、夏季で外気温が高い場合などの過酷環境条件とを考慮して、点火コイルの放熱設計を行うことが考えられる。しかし、この対策では、点火装置の大型化やコストの増加といった新たな問題が生じる。
　上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、点火装置の熱収支を適切に制御し、点火装置の大型化やコストの増加を抑制する内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決し、本目的を達成するため、本発明の一態様である内燃機関制御装置は、点火装置の点火コイルに流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関を制御する。この内燃機関制御装置は、要求設定部と、調整部と、点火制御部とを備える。要求設定部は、内燃機関の回転速度に基づき、点火コイルの要求通電量を決定する。調整部は、点火装置に関する温度と要求通電量に応じて、点火コイルの通電量を調整する。点火制御部は、調整部が調整した点火コイルの通電量に応じて、点火コイルの断続状態を制御する。
　本発明の一態様である内燃機関制御方法は、点火装置の点火コイルに流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関を制御する方法である。この内燃機関制御方法は、要求設定部が、内燃機関の回転速度に基づき、点火コイルの要求通電量を決定する。次に、調整部が、点火装置に関する温度と要求通電量に応じて、点火コイルの通電量を調整する。そして、点火制御部が、調整部が調整した点火コイルの通電量に応じて、点火コイルの断続状態を制御する。
　本発明の一態様によれば、内燃機関における点火装置の熱収支を適切に制御し、点火装置の大型化やコストの増加を抑制することができる。
　なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
一実施形態に係る内燃機関の基本構成例を示す全体構成図である。 一実施形態に係る点火プラグを説明する部分拡大図である。 一実施形態に係る内燃機関制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 点火コイルを含む電気回路の一例を示す回路図である。 電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比との関係を説明する図である。 多重点火の放電波形例である。 点火コイルの温度に対する、供給可能放電エネルギーと要求放電エネルギーとその差分の関係を示した概念図である。 従来の点火コイルの温度と放電エネルギーの関係を示した概念図である。 本発明を適用した場合の点火コイルの温度と放電エネルギーの関係を示した概念図である。 第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 ニューラルネットワークモデルを構成する各ニューロンの重みとバイアスを示す概念図である。 第１実施形態に係る各目的変数の演算をニューラルネットワークモデルで実現する方法について説明する図である。 第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理に用いるニューラルネットワークモデルを示す概念図である。 第１実施形態に係るニューラルネットワークモデルを用いる場合の目的変数と説明変数の関係を示す対応表である。 第１実施形態に係る点火コイル温度を推定するための説明変数を選定する際の影響因子の選定表である。 第２実施形態に係る制限ドエルマップを説明する図である。 第２実施形態に係る要求ドエルマップを説明する図である。 第２実施形態に係る電圧補正係数マップを説明する図である。 第２実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る温度補正係数マップを説明する図である。 第３実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る低温用要求ドエルマップを説明する図である。 第４実施形態に係る高温用要求ドエルマップを説明する図である。 第４実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る火コイルを含む電気回路の一例を示す回路図である。
＜第１実施形態＞
　以下、第１実施形態に係る内燃機関制御装置について説明する。なお、各図において共通の部分には、同一の符号を付している。
［内燃機関システム］
　まず、一実施形態に係る内燃機関システムの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の基本構成例を示す全体構成図である。
　図１に示す内燃機関１００は、単気筒でも複数気筒を有するものでもよいが、実施形態では、４気筒を有する内燃機関１００を例示して説明する。
　図１に示すように、内燃機関１００では、外部から吸引された空気（吸気）は、エアクリーナ１１０、吸気管１１１、吸気マニホールド１１２を通流する。吸気マニホールド１１２を通った空気は、吸気弁１５１が開いたときに各気筒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により調整される。スロットル弁１１３で調整された空気量は、流量センサ１１４により測定される。
　スロットル弁１１３には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ１１３ａが設けられている。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。
　本実施形態では、スロットル弁１１３として、電動機で駆動される電子スロットル弁を適用する。しかし、本発明に係るスロットル弁としては、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を適用してもよい。
　各気筒１５０に流入した空気の温度は、吸気温センサ１１５で検出される。
　クランクシャフト１２３に取り付けられたリングギア１２０の径方向外側には、クランク角センサ１２１が設けられている。クランク角センサ１２１は、クランクシャフト１２３の回転角度を検出する。本実施形態では、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が設けられている。水温センサ１２２は、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）１２６が設けられている。アクセルポジションセンサ１２６は、運転者の要求トルクを検出する。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、後述する内燃機関制御装置１に出力される。内燃機関制御装置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る。燃料ポンプ１３１によって吸引及び加圧された燃料は、燃料タンク１３０内で燃料ポンプ１３１に併設されたプレッシャレギュレータ１３２で所定の圧力に調整される。そして、所定の圧力に調整された燃料は、燃料配管１３３を介して燃料噴射装置（インジェクタ）１３４に供給され、各気筒１５０内に噴射される。なお、プレッシャレギュレータ１３２の圧力調整により生じた余分な燃料は、プレッシャレギュレータ１３２から燃料タンク１３０に放出される。
　燃料噴射装置１３４の制御は、後述する内燃機関制御装置１の燃料噴射制御部８２（図３参照）の燃料噴射パルス（制御信号）に基づいて行われる。
　内燃機関１００の燃焼室を臨むシリンダヘッド（図示せず）には、筒内圧センサ（Cylinder Pressure Sensor、燃焼圧センサとも言う）１４０が設けられている。筒内圧センサ１４０は、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。筒内圧センサ１４０は、例えば、圧電式又はゲージ式の圧力センサが適用されている。これにより、 気筒１５０内の筒内圧を検出することができる。
　各気筒１５０には、排気弁１５２と、排気マニホールド１６０が取り付けられている。排気弁１５２が開くと、気筒１５０から排気マニホールド１６０に排気ガスが排出される。排気マニホールド１６０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の排気側には、三元触媒１６１が設けられている。三元触媒１６１は、排気ガスを浄化する。三元触媒１６１により浄化された排気ガスは、大気に排出される。
　三元触媒１６１の上流側には、上流側空燃比センサ１６２が設けられている。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に関連する酸素濃度に応じた信号を出力する。本実施形態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（酸素濃度）を、空燃比に比例的（リニア）に変化する電圧として検出する所謂リニア空燃比センサである。
　また、三元触媒１６１の下流側には、下流側空燃比センサ１６３が設けられている。下流側空燃比センサ１６３は、三元触媒１６１により浄化された排気ガスの空燃比に関連する酸素濃度に応じた信号を出力する。本実施形態の下流側空燃比センサ１６３は、理論空燃比より濃い（リッチ）と薄い（リーン）に応じた２値的に変化する検出信号を出力する所謂Ｏ２センサである。
　各気筒１５０の各燃焼室を臨む部位には、点火プラグ２００が各々設けられている。点火プラグ２００は、放電（点火）により火花を発生させ、その火花が、気筒１５０内の空気と燃料との混合気に着火する。これにより、気筒１５０内で爆発的な燃焼が起こり、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に供給される放電電圧を生成(昇圧)する点火コイル３００が接続されている。
　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、筒内圧センサ１４０等の各種センサからの出力信号は、内燃機関制御装置１（以下、「制御装置１」とする）へ入力される。制御装置１は、これら各種センサからの信号に基づいて、スロットル弁１１３を通過する空気量、燃料ポンプ１３１および燃料噴射装置１３４の燃料噴射量、点火コイル３００による点火プラグ２００の点火タイミング等の各制御を行う。
［点火プラグ］
　次に、点火プラグ２００について、図２を参照して説明する。
　図２は、点火プラグ２００を説明する部分拡大図である。
　図２に示すように、点火プラグ２００は、中心電極２１０と、外側電極２２０とを有している。中心電極２１０は、絶縁体２３０を介してプラグベース（不図示）に支持されている。これにより、中心電極２１０は、絶縁されている。外側電極２２０は接地されている。
　点火コイル３００（図１参照）において電圧が発生すると、中心電極２１０に所定の電圧（例えば２０，０００Ｖ～４０，０００Ｖ）が印加される。中心電極２１０に所定の電圧が印加されると、中心電極２１０と外側電極２２０との間で放電（点火）が生じる。そして、放電により発生した火花が、気筒１５０内の空気と燃料との混合気（ガス成分）に着火する。
　なお、気筒１５０内におけるガス成分の絶縁破壊を起こして放電（点火）が発生する電圧は、中心電極２１０と外側電極２２０との間に存在する気体（気筒内の混合気）の状態や気筒１５０の筒内圧に応じて変動する。この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧と言う。
　点火プラグ２００の放電制御（点火制御）は、後述する制御装置１の点火制御部８３（図３参照）により行われる。
［制御装置のハードウェア構成］
　次に、制御装置１のハードウェアの全体構成を説明する。
　図１に示すように、制御装置１は、アナログ入力部１０と、デジタル入力部２０と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換部３０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０と、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）５０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）６０と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）ポート７０と、出力回路８０と、を有する。
　アナログ入力部１０には、スロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、アクセルポジションセンサ１２６、上流側空燃比センサ１６２、下流側空燃比センサ１６３、筒内圧センサ１４０、水温センサ１２２等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。
　アナログ入力部１０には、Ａ／Ｄ変換部３０が接続されている。アナログ入力部１０に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部３０により変換されたデジタル信号は、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は、Ｉ／Ｏポート７０に接続されている。デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、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、燃料噴射装置１３４、燃料ポンプ１３１、点火コイル３００等）の作動量を規定する制御値を算出し、その制御値をＲＡＭ４０に一時的に記憶する。
　ＲＡＭ４０に記憶された各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、スロットル弁１１３の駆動装置、燃料ポンプ１３１、燃料噴射装置１３４、および点火コイル３００が電気的に接続されている。
［制御装置の機能ブロック］
　次に、図３を併せて参照して、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。
　図３に示すように、制御装置１には上述の出力回路８０が設けられている。本実施形態において、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。さらに、制御装置１には、気筒判別部８４、角度情報生成部８５、回転速度情報生成部８６、吸気量計測部８７、負荷情報生成部８８、水温計測部８９、及び電圧計測部９０が設けられている。
　角度情報生成部８５は、クランク角センサ１２１のデジタル出力信号に基づき、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する。気筒判別部８４は、角度情報生成部８５によって計測された現在のクランク角が内燃機関１００の各気筒１５０の行程（例えば、図６に示すような膨張、圧縮、吸気または圧縮行程）のいずれに該当するかを判別する。回転速度情報生成部８６は、エンジン回転速度を計測する。
　吸気量計測部８７は、流量センサ１１４の出力信号に基づき気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する。負荷情報生成部８８は、アクセルポジションセンサ１２６の出力信号に基づき運転者の要求トルクを演算する。水温計測部８９は、エンジン冷却水の温度を計測する。電圧計測部９０は、図４に示す直流電源３３０（内燃機関１００のバッテリー）の電圧を計測する。
［全体制御部］
　全体制御部８１は、点火時期設定部８１１と、要求設定部８１２と、調整部８１３と、点火装置温度推定部８１４と、燃料噴射量設定部８１５と、燃料噴射時期設定部８１６とを有している。
　点火時期設定部８１１は、筒内圧センサ１４０の出力信号Ｓ２などの各種センサの出力から得られる内燃機関１００の運転状態に基づき、内燃機関１００の主要な作動量である点火時期ＩＧＡＤＶを最適に演算する。
　要求設定部８１２は、内燃機関１００の回転速度ＮＥや電源電圧ＶＢなどの各種センサの出力から得られる内燃機関１００の運転状態に基づき、要求通電時間（要求通電量）を演算する。要求通電時間は、点火時に要求される点火コイル３００の１次側コイル３１０（図５参照）に通電する時間である。
　調整部８１３は、点火装置温度推定部８１４から得られる点火装置に関する温度値（点火コイル温度）ＴＣと要求設定部から得られる要求通電時間（要求通電量）とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０（図５参照）に通電する通電時間を演算する。
　点火装置温度推定部８１４は、予め選定された説明変数を入力としたニューラルネットワークモデルを用いて、点火装置に関する温度値（点火コイル温度）ＴＣを算出する。
　燃料噴射量設定部８１５は、内燃機関１００の回転速度ＮＥや電源電圧ＶＢなどの各種センサの出力から得られる内燃機関１００の運転状態に基づき、内燃機関１００の主要な作動量である燃料噴射量を最適に演算する。
　燃料噴射時期設定部８１６は、内燃機関１００の回転速度ＮＥなどの各種センサの出力から得られる内燃機関１００の運転状態と燃料噴射量設定部８１５から得られる燃料噴射量に基づき、燃料噴射装置１３４における燃料噴射弁の開閉作動タイミングを最適に演算する。
［燃料噴射制御部］
　燃料噴射制御部８２は、燃料噴射弁への通電時期や通電時間を制御する。燃料噴射制御部８２は、全体制御部８１から入力された燃料制御用情報に基づいて、燃料噴射パルスを生成する。燃料噴射制御部８２は、生成した燃料噴射パルスを燃料噴射制御部８２に供給する。燃料噴射装置１３４は、燃料噴射パルスに応じて駆動される。
　燃料制御用情報は、例えば、燃料噴射量設定部８１５から得られる燃料噴射量の値、内燃機関１００の１回の燃焼サイクル毎の燃料噴射実行回数、燃料噴射時期設定部８１６から得られる燃料噴射弁の開閉作動タイミングなどを含む。
［点火制御部］
　点火制御部８３は、点火コイル３００の通電時期や通電時間を制御する。点火制御部８３は、全体制御部８１から入力された点火制御用情報に基づいて、１次側コイル３１０の通電開始時期（通電開始クランク角）を算出する。１次側コイル３１０の通電開始時期は、１次側コイル３１０に通電した電流を遮断する点火時期から時系列において上記通電時間を遡ったタイミングである。
　点火制御用情報は、例えば、エンジン回転速度情報Ｓ５、点火時期（火花発生タイミングから内燃機関の圧縮上死点へと至るまでのクランク角）の値、及び調整部８１３から得られる通電時間の値などを含む。
　点火制御部８３は、上記算出した通電開始時期に基づいて１次側コイル３１０に通電を開始し、且つ、上記点火時期に基づいて１次側コイル３１０への通電を遮断する点火信号ＳＡ（図４参照）を出力する。これにより、点火プラグ２００による混合気への点火が実行される。
［点火コイルを含む電気回路］
　次に、点火コイルを含む電気回路について、図４を参照して説明する。
　図４は、点火コイルを含む電気回路を説明する図である。
　図４に示す電気回路５００は、点火コイル３００を有している。点火コイル３００は、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。
　１次側コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、１次側コイル３１０には、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加される。１次側コイル３１０の他端は、イグナイタ（通電制御回路）３４０のドレイン（Ｄ）端子に接続されており、イグナイタ３４０を介して接地されている。イグナイタ３４０には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：FET）などが用いられる。
　イグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子は、温度スイッチ部３５０を介して点火制御部８３に接続されている。温度スイッチ部３５０は、点火コイル３００の過熱による破損防止を目的として設置されている。温度スイッチ部３５０は、点火コイル３００の温度が予め定めた閾値Ａ（第１の温度）以上になると、点火制御部８３からイグナイタ３４０へ出力された点火信号ＳＡを遮断する。
　温度スイッチ部３５０が点火信号ＳＡを遮断すると、１次側コイル３１０への通電が停止するため、イグナイタ３４０の過熱を回避できる。温度検出部３５１が検出した温度が第１の温度未満の場合に点火制御部８３から出力された点火信号ＳＡは、イグナイタ３４０のゲート（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ＳＡ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、点火制御部８３からイグナイタ３４０を介して点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡが出力される。その結果、１次側コイル３１０に電流が流れて電力（電気エネルギー）が蓄積される。
　点火制御部８３からの点火信号ＳＡの出力が停止すると、１次側コイル３１０に流れる電流が遮断される。その結果、１次側コイル３１０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。
　２次側コイル３２０に発生する高電圧は、点火プラグ２００の中心電極２１０（図２参照）に印加される。これにより、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に電位差が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した電位差が、周囲ガス（気筒１５０内の混合気）の絶縁破壊電圧Ｖｍ以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じる。その結果、燃料（混合気）への点火（着火）が行われる。点火プラグ２００と、点火コイル３００を有する電気回路５００は、本発明に係る点火装置に対応する。
　中心電極２１０と外側電極２２０の間に発生する放電経路は、数千℃の高温となる。放電経路は、周囲ガスと電極２１０，２２０に接しているため、放電の発熱エネルギーは、周囲ガスと電極２１０，２２０へ分配される。そして、周囲ガスへ分配された分の発熱エネルギーは、周囲ガス及び電極２１０，２２０を加熱（予熱）して着火を促進する。
［電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比］
　次に、点火プラグ２００の電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比との関係について、図５を参照して説明する。
　図５は、電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比との関係を説明する図である。
　図５は、最小点火エネルギーの値に対応する空燃比の値を掲出したものである。図５において上下方向は、混合気の最小点火エネルギーに対応する電圧目盛値を示し、図５において左右方向は、混合気の空燃比に対応する空燃比目盛値を示す。図５に示す空燃比Ｐ１は、点火プラグの電極温度が低い状態（例えば、マイナス２５ｄｅｇＣ）で混合気に点火することが可能な最小点火エネルギーの所定値に対応する空燃比の値である。一方、空燃比Ｐ２は、点火プラグの電極温度が高い状態（例えば、マイナス７ｄｅｇＣ）で混合気に点火することが可能な最小点火エネルギーの所定値に対応する空燃比の値である。
　図５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、混合気の最小点火エネルギーの値が高まるため、点火プラグからの放電（点火）による混合気への着火が成され難くなる。また、点火プラグの電極温度が低いほど、混合気の最小点火エネルギーの値が高まるため、点火プラグからの放電（点火）による混合気への着火が成され難くなる。
　例えば、点火プラグの電極温度が高い状態における空燃比Ｐ２に対応する最小点火エネルギーと同等の値を、点火プラグの電極温度が低い状態において得るとする。この場合は、空燃比を空燃比Ｐ２よりも小さい（燃料が濃い）値である空燃比Ｐ１に設定しなければ、点火プラグ２００からの放電（点火）が最小点火エネルギーを越えることができない。したがって、従来は、内燃機関１００に失火等の不都合を生じることがない、安全マージンを有する設定として、点火プラグ２００の電極の温度が常に低いことを前提としたリッチ空燃比（Ｐ１）が燃料噴射制御部８２に設定されていた。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）の発生が多くなっていた。
　他方、冷機始動時における点火プラグ２００の電極の温度を高くするほど（図５の太線矢印参照）混合気に着火させるための最小点火エネルギーは低くなる。したがって、空燃比を大きく（燃料を薄く）しても点火プラグからの放電（点火）が最小点火エネルギーを越え、混合気へ着火させることが可能となる。その結果、内燃機関１００における炭化水素（ＨＣ）の発生を少なくすることができる。そこで、内燃機関１００では、後述の如く、冷機始動時における点火プラグ２００の電極の温度を、放電（点火）前に高めておくようにする。これにより、冷機始動時の空燃比を大きくして、炭化水素（ＨＣ）の発生を抑えることができる。
［多重点火］
　次に、多重点火について、図６を参照して説明する。
　図６は、多重点火の放電波形例である。
　内燃機関では、各部の温度が外気温と同程度となっている冷機始動時に多量の炭化水素（Hydrocarbon：ＨＣ）が発生することが知られている。冷機始動時に炭化水素が発生する要因の１つは、筒内温度が低いことにより点火時期までに気化される燃料が減り、筒内混合気の空燃比が大きくなる（燃料が希薄化する）ことである。この場合は、要求点火エネルギーが増大して、点火不良や消炎（失火）が増えることにより、炭化水素が増える。つまり、炭化水素の主たる発生原因は、失火である。
　失火は、点火によって生成した火炎核が成長できず、消炎した際に生じる。火炎核を成長させて失火を抑制するには、点火プラグ２００の電極２１０，２２０間（図２参照）を臨む放電経路の周囲ガスや火炎核から電極２１０，２２０へ伝わる熱量を抑制する必要がある。例えば、点火装置において多重点火を実行して、点火プラグ２００の電極２１０，２２０を予熱しておくと、放電経路及び火炎核と電極２１０，２２０間の温度差が縮小する。その結果、放電経路や火炎核から電極２１０，２２０へ伝わる熱量を抑制することができる。
　図６に示すように、点火信号のＯＮとＯＦＦを繰り返すことで、複数回の放電を追加して多重点火を行う。これにより、点火プラグ２００の主点火の点火（点火時期での放電）前に、点火プラグ２００の電極２１０，２２０の温度を高めることができる。この追加放電による多重点火は、主点火の点火時期と重畳しないタイミングで実施可能である。例えば、追加放電による多重点火は、少なくとも主点火の点火後から燃料噴射開始までの期間（図６の実施形態において膨張行程から吸気行程までの期間）で実施することができる。
［点火コイルの温度と放電エネルギー］
　次に、点火コイル３００の温度と放電エネルギーについて、図７を参照して説明する。
　図７は、点火コイルの温度に対する、供給可能放電エネルギーと要求放電エネルギーと差分の関係を示した概念図である。
　図７に示すグラフの横軸は点火コイル３００（図４参照）の温度ＴＣ（以下、「点火コイル温度ＴＣ」とする）であり、縦軸は放電エネルギーの単位メガジュール（ｍJ）にて示される点火性能である。点火性能には、混合気に着火させるために必要とされる上述の最小点火エネルギーに基づき、例えば内燃機関１００の運転状態に応じて設定される要求放電エネルギーと、点火コイル温度ＴＣを定格温度以下と成すための上限値となる供給可能放電エネルギーが含まれる。上述したように、要求放電エネルギーは、混合気の空燃比や、排ガス再循環量などの影響を受ける。また、供給可能放電エネルギーは点火コイル温度ＴＣが定格温度から離れるほど高まる傾向を示し、例えば図７において定格温度を１２０ｄｅｇＣとした場合、点火コイル温度ＴＣが定格温度よりも低い８０ｄｅｇＣ、４０ｄｅｇＣへと低下すると、その温度低下に応じて供給可能放電エネルギーの値は大きくなる。
　点火コイル３００の１次側コイル３１０やイグナイタ３４０には、例えば１５Ａ程度の高電流が流れるため、点火を実行する度に瞬間的な発熱が繰り返される。そこで、点火コイル温度ＴＣに基づき供給可能放電エネルギーＡを設定し、供給可能放電エネルギーＡを基準として、点火コイル３００の１次側コイル３１０やイグナイタ３４０の温度が、予め設定された定格温度（各部品の設計上の耐熱温度）を超えないように点火コイル３００の通電を制御する。点火コイル３００が供給可能 放電エネルギーＡは、点火コイル温度ＴＣが上昇して定格温度に近づくと減少する。
　要求放電エネルギーＢは、主に点火プラグ電極付近の混合気の状態、すなわち空燃比や吸気流の影響を受ける。要求放電エネルギーＢは、混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキオメトリック）に近い場合に、ほぼ最小値となる。一方、要求放電エネルギーＢは、空燃比が理論空燃比から離れるのに応じて高くなる。
　一般的に、図７において左右方向で示す点火コイル温度ＴＣの温度軸に対する供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢの傾きは、異なっている。したがって、図７に示すように、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢは、交差する。この際、例えば、２つの放電エネルギーＡ，Ｂが交差する点の温度が点火コイル３００の定格温度（設計上の使用温度範囲）よりも高い場合は、常に定格温度を超えることなく要求放電エネルギーＢ以上の放電エネルギーＡを点火コイル３００から出力できることになる。この場合は、内燃機関１００の点火性能は、点火コイル３００の温度に制約されることなく、常に充足される。
　他方、車両の燃費向上のため、例えば、理論空燃比よりも大きい（燃料が薄い）混合気を燃焼させて内燃機関を運転する希薄燃焼技術を実施する場合、混合気の空燃比が理論空燃比から離れるのに応じて、要求放電エネルギーＢが高まることから、２つの放電エネルギーＡ，Ｂが交差する点の温度が点火コイル３００の定格温度を下回る（使用温度範囲内）場合がある。この場合に、この交差する点の温度よりも高温側においては、供給可能放電エネルギーＡを上回る要求放電エネルギーＢを継続的に点火コイル３００へ供給することは困難である。そのため、内燃機関１００の希薄燃焼や排気還流などのいわゆる燃費改善技術の実行性は、２つの放電エネルギーＡ，Ｂが交差する点の温度よりも高温側において、供給可能放電エネルギーＡが不足することにより、制約されることになる。
　以下、供給可能放電エネルギーＡが要求放電エネルギーＢを下回る場合における供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢとの差分値を、点火性能不足分Ｃと定義する。
［従来の点火コイルの温度と放電エネルギーの関係］
　次に、従来の点火コイルの温度と放電エネルギーの関係について、図８を参照して説明する。
　図８は、従来の点火コイルの温度と放電エネルギーの関係を示した概念図である。
　図８に示すグラフの横軸は点火コイル温度ＴＣであり、縦軸は点火性能である。また、図８の太線は、従来の点火コイルから出力される放電エネルギーである。図８に示すように、従来（例えば、特開２０００－０５４９４１号公報を参照）の点火装置では、点火コイル温度ＴＣの値が判然としないため、例えば図８において１２０ｄｅｇＣを定格温度とした場合、その１２０ｄｅｇCでの供給可能放電エネルギーＡ２が、点火コイルによる放電エネルギーの出力制限値として常に適用される。すなわち従来の点火装置では、供給可能放電エネルギーＡ２は点火コイル温度ＴＣの変化に対して実質的に不変となっている。換言すれば、従来の点火装置は、空燃比が理論空燃比に近い状態で点火される場合に、供給可能放電エネルギーＡ２と要求放電エネルギーＢとが交差する点の温度が点火コイルの定格温度よりも高くなるように設計されている。したがって、従来の点火装置を適用した内燃機関１００の点火性能は、少なくとも空燃比が理論空燃比に近い状態で点火される条件では、点火コイル３００の温度に制約されることなく常に充足される。
　しかしながら、希薄燃焼や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れて再度吸気させる排気還流を実施する場合には、上述したように、混合気が理論空燃比に近い状態で点火する場合よりも要求放電エネルギーＢが高まることから、２つの放電エネルギーＡ，Ｂが交差する点の温度が定格温度を下回る。この場合、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも高温側においては、点火コイル温度ＴＣの上昇に応じて点火性能不足分Ｃが増大することとなるので、失火を生じる虞がある。このような事情から、従来の点火装置を適用した内燃機関では、気筒に流入する空気量が低減されて要求放電エネルギーＢが低下する低負荷の状況下においてのみ、希薄燃焼や排気還流が実施されるように、制限が課されていた。
［本発明に係る点火コイルの温度と放電エネルギーの関係］
　次に、本発明に係る点火コイルの温度と放電エネルギーの関係について、図９を参照して説明する。
　図９は、本発明を適用した場合の点火コイルの温度と放電エネルギーの関係を示した概念図である。
　図９に示すグラフの横軸は点火コイル温度ＴＣであり、縦軸は点火性能である。また、図９の太線は、点火コイル３００から出力される放電エネルギーである。図９に示すように、本実施形態では、点火コイル３００の温度が、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも高温になると、要求放電エネルギーＢよりも供給可能放電エネルギーＡを優先する。
　すなわち、本実施形態では、点火コイル温度ＴＣが、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも高くなると、点火コイル３００の放電エネルギーを、供給可能放電エネルギーＡに設定する。これにより、点火コイル３００の放電エネルギーは、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも高温になると、点火コイル温度ＴＣの上昇と共に徐々に低減される。
　なお、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも高温側において、本実施形態では、空燃比が理論空燃比に近い状態で点火されるように燃料噴射量を増量して、要求放電エネルギーＢの値を実質的に下降させることもできる。すなわち、本実施形態では、混合気の着火性を高めることで、放電エネルギーの低減によって不足した点火性能を補う。これにより、要求放電エネルギーＢの値を下降させて点火コイル３００の過熱防止を果たしながら要求される点火性能を満足することができる。その結果、失火を抑制することができる。また、本実施形態では、供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも低温側において、希薄燃焼や排気還流を実施するために要求放電エネルギーＢの値を従来の点火装置よりも上昇させることができる。これにより、気筒に流入する空気量の増加などにより要求放電エネルギーＢが最も高まる高負荷の状況下においても、失火防止や点火コイル３００の過熱防止を両立しながら希薄燃焼や排気還流を従来の点火装置よりもより多く実施することができる。その結果、車両の燃費を改善することができる。
　このように、本実施形態では、点火コイル３００の温度に応じて点火コイル３００の放電エネルギーを変更する。したがって、点火コイル３００の温度（点火装置の温度）を把握する必要がある。点火コイル３００の温度は、例えば、温度センサを設けることで検出することができる。
　しかし、点火コイル３００に温度センサを設けると、検出素子や配線の増加に伴ってコストが増大したり、筐体が大型化したりする。そこで、本実施形態では、温度センサを設けずに、点火コイル３００の温度を推定する。これにより、失火を抑制しながら、コストの増大や筐体の大型化を抑制することができる。
［点火及び燃料噴射制御処理］
　次に、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を、図１０を参照して説明する。
　図１０は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
　点火及び燃料噴射制御処理は、内燃機関１００の始動（エンジン始動）と共に開始される。はじめに、全体制御部８１は、電源電圧ＶＢを取得する（Ｓ１）。続いて、全体制御部８１は、内燃機関１００の回転速度ＮＥを取得する（Ｓ２）。次に、全体制御部８１の点火時期設定部８１１は、回転速度ＮＥに応じて内燃機関１００の点火時期を設定する（Ｓ３）。
　次に、全体制御部８１は、ニューラルネットワークモデルの説明変数を設定する（Ｓ４）。本実施形態では、点火コイル３００の温度と、点火装置の内外の熱収支に関するパラメータと関連する内燃機関１００の運転状態を含む各種パラメータ群からあらかじめ選ばれている複数個の説明変数を検出、推定或いは演算を介して設定する。
　次に、全体制御部８１の点火装置温度推定部８１４は、第１ニューラルネットワークモデルに説明変数を入力して、点火装置に関する温度値（点火コイル温度）ＴＣを推定する（Ｓ５）。第１ニューラルネットワークモデルに入力する説明変数には、少なくとも電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥが含まれる。
　次に、全体制御部８１の調整部８１３は、第２ニューラルネットワークモデルに説明変数を入力して、点火コイル温度ＴＣに応じた制限通電時間を出力する（Ｓ６）。第２ニューラルネットワークモデルに入力する説明変数には、少なくとも電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥ、及び点火コイル温度ＴＣが含まれる。
　制限通電時間は、点火コイル３００（１次側コイル３１０）に電流を通電する時間の上限値であり、上述の供給可能放電エネルギーＡに該当する。したがって、制限通電時間は、制限通電量とも言える。
　次に、全体制御部８１の要求設定部８１２は、第３ニューラルネットワークモデルに説明変数を入力して、内燃機関１００の運転状態に応じた要求通電時間を出力する（Ｓ７）。第３ニューラルネットワークモデルに入力する説明変数には、少なくとも電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥが含まれる。
　要求通電時間は、要求放電エネルギーＢを満足するために点火コイル３００（１次側コイル３１０）に電流を通電する時間である。したがって、要求通電時間は、要求通電量とも言える。
　次に、全体制御部８１の調整部８１３は、要求通電時間が制限通電時間よりも大きいか否かを判定する（Ｓ８）。ステップＳ８において、要求通電時間が制限通電時間よりも大きくないと判定したとき（Ｓ８がＮＯ判定の場合）、調整部８１３は、点火コイル３００の通電時間（以下、「点火コイル通電時間」とする）に、要求通電時間を設定する（Ｓ９）。
　一方、ステップＳ８において、要求通電時間が制限通電時間よりも大きいと判定したとき（Ｓ８がＹＥＳ判定の場合）、調整部８１３は、点火コイル通電時間に、制限通電時間を設定する（Ｓ１０）。
　ステップＳ９又はステップＳ１０の処理後、全体制御部８１の燃料噴射量設定部８１５は、点火コイル温度ＴＣに応じて、燃料噴射制御部８２の目標空燃比をストイキに設定する（Ｓ１１）。ステップＳ１１の処理では、例えば、点火コイル通電時間に制限通電時間を設定することで点火性能が低下する際に、燃料噴射制御部８２における燃料噴射量Ｔｉｎｊの決定に関連する目標空燃比の値を、点火コイル温度ＴＣに応じて上述したように要求放電エネルギーＢが最小値となる理論空燃比、若しくは理論空燃比に近い値に設定する。これにより、混合気の最小点火エネルギーの値を低減（要求放電エネルギーＢを低下）させて失火を抑制することができる。
　次に、燃料噴射制御部８２は、燃料噴射装置１３４に燃料噴射を実行させる（Ｓ１２）。具体的には、燃料噴射制御部８２が、ステップＳ１１において設定された目標空燃比に基づく燃料噴射量Ｔｉｎｊ、及び燃料噴射時期設定部８１６が設定した燃料噴射時期に応じた駆動電流（駆動電圧）を燃料噴射装置１３４に通電する。
　次に、点火制御部８３は、点火装置に点火を実行させる（Ｓ１３）。具体的には、点火制御部８３が、ステップＳ９，Ｓ１０において設定した点火コイル通電時間、ステップＳ３において設定した点火時期ＩＧＡＤＶ、及び回転速度ＮＥに応じた点火信号ＳＡを、点火コイル３００に出力する。ステップＳ１３の処理後、全体制御部８１は、処理をステップＳ１に戻す。
［ニューラルネットワークモデル］
　次に、本実施形態に係るニューラルネットワークモデルについて、図１１、図１２及び図１３を参照して説明する。
　図１１は、点火コイル温度ＴＣを目的変数 とする第1ニューラルネットワークモデル、制限通電時間を目的変数とする第２ニューラルネットワークモデル、要求通電時間を目的変数とする第３ニューラルネットワークモデルなどの各ニューラルネットワークモデルを構成する各ニューロンの重みとバイアスを示す概念図である。図１２は、本実施形態に係る各目的変数の演算をニューラルネットワークモデルで実現する方法について説明する図である。図１３は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理に用いるニューラルネットワークモデルを示す概念図である。
　ニューラルネットワークモデルとは、人間の脳神経回路の仕組みを模した数学モデルであり、本実施形態では、説明変数が入力される入力層と、目的変数を出力する出力層と、入力層と出力層との間を接続する中間層とが設けられた多層ニューラルネットワークモデルにより構成されている。ニューラルネットワークモデルは、いわゆる機械学習において深層学習を行う手段として用いられることが多い。例えば、機械学習のアルゴリズムには、誤差逆伝播法を適用できる。なお、本実施形態ではニューラルネットワークモデルを利用しているが、機械学習により点火コイル温度ＴＣの推定や、制限通電時間及び要求通電時間を決定できるものであればこの例に限らない。
　図１１に示すように、ニューラルネットワークモデルを構成する各ニューロン（ユニット）には、重みｗとバイアスｂが設定される。ｎ個のニューロンに入力ａ１～ａｎがそれぞれ入力され、ニューロンごとに設定された重みｗ１～ｗｎが乗算される。そして、次層のニューロンにおいて重みｗ１～ｗｎが乗算された入力ａ１～ａｎを加算（結合）するとともに、加算結果にバイアスｂを付与した出力ｚが得られる。次層のニューロンは、関数ｆ（ｚ）で表されるａを出力する。
　また、各ニューロンには、活性化関数と呼ばれる関数が定義されている。活性化関数には、ロジスティック関数（シグモイド関数）やランプ関数（ＲｅＬＵ（Rectified Linear Unit）関数）などが適宜設定される。図１１には、入力ｘが０よりも大きいほどニューロンが活性化されて出力ｙ（＝ｆ（ｘ））が１に近づき、入力ｘが０よりも小さいほどニューロンが非活性化されて０に近づく例が示されている。例えば、入力ｘが「５」のとき、活性化関数の出力ｙは「１」となり、当該ニューロンから次層のニューロンへ「１」を出力する。
　図１２に併せて示すように、多層ニューラルネットワークモデルの中間層は、複数個のニューロンで形成される層が複数重ね合わさるように構成される。ニューロン数や中間層の層数を数多く配置した大規模なニューラルネットワークモデルを構成することで、複雑な入出力関係を学習させ目的変数の近似精度を高めることができるが、近似精度を高めることとニューラルネットワークモデル規模の大小との間にはトレードオフの関係があるため、本実施形態に係る車両の内燃機関の制御装置のニューラルネットワークモデルは、所望の近似精度と、制御装置１の演算処理能力、筐体サイズ、コストの抑制などを考慮したモデル規模との双方の要求をバランスする、いわゆる費用対効果の高い両立点を予め検討したうえで構成し提供される。
　而して、目的変数との因果関係を有する変数を説明変数の教師データとして入力層に設定し、且つ、目的変数を教師データとして出力層に設定し、そのうえで、誤差逆伝播法などの公知のアルゴリズムを用いて中間層の複数個のニューロンへと重みｗとバイアスｂを機械学習（教師有り学習）させることによって、ニューラルネットワークモデルの入出力関係を精度よく近似させることができる。このような学習を施した学習済みモデルは、教師データとして機械学習に用いられた説明変数が入力層に入力されると、学習済みの内容に基づいた入出力関係の演算を実行し、入力された説明変数に基づく目的変数の値を演算結果として出力する。
　図１０および図１３を併せて参照して、本発明の第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のニューラルネットワークモデルについて説明する。
　図１３は、図１０に示す本発明の第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理における、複数個のニューラルネットワークモデル間の説明変数と目的変数それぞれの入出力関係を示している。なお、本実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理は、上述したステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７の処理で用いられる第１、第２、および第３ニューラルネットワークモデルに加えて、ステップＳ１２の燃料噴射制御に第４ニューラルネットワークモデル、およびステップＳ１３の点火制御に第５ニューラルネットワークモデルを用いた推定アルゴリズムを使用するように構成することができる。
　本実施形態では、まず点火コイル温度ＴＣを目的変数とした学習が施された第１ニューラルネットワークモデルの入力層に、点火コイル温度ＴＣとの因果関係を有する電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥが含まれる複数の説明変数が設定され、上述したような中間層での演算処理を介して出力層から点火コイル温度ＴＣが出力される（ステップＳ５）。次に、点火コイル３００の制限通電時間を目的変数とした学習が施された第２ニューラルネットワークモデルの入力層に、制限通電時間との因果関係を有する電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥ、及び上述の第１ニューラルネットワークモデルから出力された点火コイル温度ＴＣが含まれる複数の説明変数が設定され、中間層での演算処理を介して出力層から制限通電時間が出力される（ステップＳ６）。さらに、要求通電時間を目的変数とした学習が施された第３ニューラルネットワークモデルの入力層に、要求通電時間との因果関係を有する電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥが含まれる複数の説明変数が設定され、中間層での演算処理を介して出力層から要求通電時間が出力される（ステップＳ７）。続いて、第２ニューラルネットワークモデルから出力された制限通電時間と、第３ニューラルネットワークモデルから出力された要求通電時間が要求設定部８１２の比較演算に設定され（ステップＳ８）、制限通電時間と要求通電時間の比較結果に基づいて点火コイル通電時間が設定される（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０）。
　次に、燃料噴射弁の開閉作動タイミングを目的変数とした学習が施された第４ニューラルネットワークモデルの入力層に、燃料噴射弁の開閉作動タイミングとの因果関係を有する電源電圧ＶＢ、回転速度ＮＥ、点火コイル温度ＴＣに応じて設定された目標空燃比（ステップＳ１１）に応じた燃料噴射量が含まれる複数の説明変数が設定され、中間層での演算処理を介して、出力層から角度情報生成部８５によって計測されるクランク角に対応する燃料噴射弁の開閉作動タイミングが出力される（ステップＳ１２）。さらに続いて、点火コイルへの通電指示すなわちイグナイタ３４０へ出力される点火信号ＳＡを目的変数とした学習が施された第５ニューラルネットワークモデルの入力層に、点火信号ＳＡとの因果関係を有する回転速度ＮＥ、点火時期ＩＧＡＤＶ、点火コイル通電時間が含まれる複数の説明変数が設定され、中間層での演算処理を介して出力層から角度情報生成部８５によって計測されるクランク角に対応する点火信号ＳＡが出力される（ステップＳ１３）。この図１３に示すように、図１０に示す第１実施形態の点火及び燃料噴射制御処理を第１～第５ニューラルネットワークモデルを用いて構成することができる。
［目的変数と説明変数の関係］
　次に、本実施形態に係る目的変数と説明変数の関係について、図１４を参照して説明する。
　図１４は、第１実施形態に係る第１～第５ニューラルネットワークモデルの目的変数と説明変数の関係を示す対応表である。それぞれの目的変数を推定（演算）するために入力する説明変数の一例を示している。
　図１４に示すように、第１ニューラルネットワークモデルにおいて目的変数の点火コイル温度ＴＣを推定する場合は、上述の回転速度ＮＥおよび電源電圧ＶＢに加えて、吸気流量、吸気圧力、吸気温度、吸気湿度、雨量（雨量検知）、冷却水温、冷却風速に関する値、車両走行速度、点火時期、点火コイル通電時間（実行した値）、通電回数／通電サイクル、エンジン（内燃機関）始動後の経過時間、エンジン（内燃機関）停止後の経過時間、供給可能放電エネルギー（前回演算した値）から選ばれる変数を、説明変数として第１ニューラルネットワークモデルに入力し、中間層の複数個のニューロンへと機械学習させる。
　なお、上述の説明変数に加えて、第１ニューラルネットワークモデルにさらに追加可能な説明変数としては、例えば、筒内圧センサで検出した燃焼圧、潤滑油温、内燃機関の吸気弁／排気弁の各開弁するクランク角度もしくは各閉弁するクランク角度に関する値、アクセル開度、点火コイル温度ＴＣ（前回値）、点火コイル通電時間、空燃比フィードバック補正係数、下流側空燃比センサ（Ｏ２センサ）電圧、上流側空燃比センサ（リニア空燃比センサ）電圧、内燃機関に供給する燃料の性状（オクタン価など）に関する値、ラジエターファンの作動状態、トルク、吸気量、燃料噴射量、空燃比または当量比、排気還流に関連する排気管内圧力の値、などを挙げることができ、これらの一部乃至全部は、目的変数である点火コイル温度ＴＣとの因果関係の大小や、上述したようなニューラルネットワークモデル規模の大小、制御装置１における変数の取得容易性などを鑑みて取捨選択され、必要とされる変数を第１ニューラルネットワークモデルの説明変数として設定することができる。
［説明変数］
　次に、点火コイル温度ＴＣを推定するための説明変数の選定方法について、図１５を参照して説明する。
　図１５は、第１実施形態に係る点火コイル温度ＴＣを推定するための説明変数を選定する際に検討される影響因子に係る変数の一例を示している表である。
　点火コイル温度ＴＣの変動に係る影響因子は、点火コイルの内部発熱に関する因子と、外部伝熱に関する因子がある。図１５に示すそれぞれの変数について、点火コイル温度ＴＣとの相関係数の絶対値の大小を検討する。そして、例えば、相関係数の大きい変数から順に、第１ニューラルネットワークモデルの説明変数として選定する。
　点火コイルの内部発熱には、２次電流による発熱と、１次電流による発熱と、イグナイタ３４０（図４参照）における発熱がある。この発熱は、点火コイルの内部回路での電力損失で生じる。そこで、内部発熱のそれぞれについて、相関係数の大きい変数を説明変数として選定する。２次電流による発熱への相関係数の大きい変数としては、回転速度ＮＥ、吸気流量、吸気圧力、混合ガス空燃比、点火時期、点火コイル通電時間／通電回数／サイクルが挙げられる。１次電流やイグナイタによる発熱への相関係数の大きい変数としては、回転速度ＮＥ、電源電圧ＶＢ、点火コイル通電時間／通電回数／サイクルが挙げられる。
　点火コイルの外部伝熱は、点火コイル３００の筐体外部の接触部で生じる。点火コイル３００に直接接触している物体は、例えば、内燃機関１の気筒毎に点火プラグに隣接するように点火コイルが配備される形式の点火コイルでは、空気（雰囲気）と点火プラグとシリンダヘッドである。そこで、点火コイル３００に直接接触している物体のそれぞれについて、相関係数の大きい変数を説明変数として選定する。例えば、外部伝熱への相関係数の大きい変数としては、吸気温度、吸気湿度、雨量、冷却水温、潤滑油温、冷却風速、車両走行速度、混合ガス空燃比、気筒番号、エンジン（内燃機関）始動後の経過時間、エンジン（内燃機関）停止後の経過時間、が挙げられる。
　本実施形態では、放電（点火）により火花を発生させて混合気に着火させる場合の要求通電量及び制限通電量を決定し、点火コイル通電量を調整する例を説明した。この放電（点火）は、内燃機関１００の１回の燃焼サイクルのために間欠的に行うもの（クランクが２回転する毎の圧縮上死点毎に１回の点火）や、圧縮上死点および排気上死点毎に放電および点火を行うものが挙げられる。また、本発明は、上死点での点火に加えて点火プラグでの追加放電を多重多発的に行う場合（上述した多重点火を行う場合）に適用してもよい。すなわち、内燃機関１００の１回の燃焼サイクルのための要求通電量及び制限通電量の総量に基づいて、圧縮上死点の点火、毎回転点火、または多重点火のそれぞれの点火コイル通電量を個別に調整してもよい。例えば、圧縮上死点での点火コイルの通電時間は要求通電量に基づき設定され、排気上死点での放電もしくは多重点火での放電の点火コイルの各通電時間は、内燃機関１００の１回の燃焼サイクルのための制限通電量の総量から要求通電量を差し引いた値を排気上死点での放電もしくは多重点火での放電予定回数に応じて分割演算することにより設定することができる。而して、排気上死点での放電もしくは多重点火での放電は、上述の図９で示すような供給可能放電エネルギーＡと要求放電エネルギーＢが交差する点の温度よりも低温側で実行される。
＜第２実施形態＞
　以下、第２実施形態に係る内燃機関制御装置について説明する。第２実施形態に係る内燃機関制御装置が、第１実施形態に係る内燃機関制御装置と異なる点は、点火及び燃料噴射制御処理である。そのため、ここでは、第２実施形態に係る内燃機関制御装置の点火及び燃料噴射制御処理について説明し、共通の構成についての説明を省略する。
　第２実施形態に係る内燃機関制御装置のＲＯＭ６０には、制限通電量（供給可能放電エネルギーＡ）を算出する際に使用する制限ドエルマップと、要求通電量（要求放電エネルギーＢ）を算出する際に使用する要求ドエルマップと、電圧補正係数マップが格納されている。
［制限ドエルマップ］
　ＲＯＭ６０に格納されている制限ドエルマップについて、図１６を参照して説明する。
　図１６は、制限ドエルマップを説明する図である。
　図１６のＸ軸は回転速度ＮＥを示し、図１６のＹ軸は点火コイル温度ＴＣを示す。そして、図１６のＺ軸は、制限通電時間を示す。制限通電時間は、制限通電量（供給可能放電エネルギーＡ）を、点火コイル３００（１次側コイル３１０）に電流を通電する時間で表した変数である。
　制限ドエルマップは、複数の点火コイル温度ＴＣに係る複数の索引値（例えば、４０，８０，１２０ｄeｇＣ）及び複数の回転速度ＮＥに係る複数の索引値（例えば、アイドリング回転速度ＩＤＬＥ，３０００，７０００ｒ／ｍｉｎ）に夫々対応関係を付けて複数の制限通電時間を規定する、一覧表形式のマップデータである。第２実施形態に係る調整部８１３は、制限ドエルマップに規定された値に基づいて、点火コイル温度ＴＣの値と回転速度ＮＥの値に応じた制限通電時間を算出する。なお、本実施形態では、図１６に複数の索引値の点と点をつなぐ線形で示すように、点火コイル温度ＴＣの値と回転速度ＮＥの値が複数の索引値の間に位置する値に該当する場合には、近しい複数の索引値の点と点をつなぐ線形補間計算をおこなって制限通電時間を算出することができる。
［要求ドエルマップ］
　ＲＯＭ６０に格納されている要求ドエルマップについて、図１７を参照して説明する。
　図１７は、要求ドエルマップを説明する図である。
　図１７に示すグラフの横軸は回転速度ＮＥを示し、図１７に示すグラフの縦軸はマップ通電時間を示す。マップ通電時間は、後述の要求通電時間を算出する際に用いる変数である。
　要求ドエルマップは、複数の回転速度ＮＥに係る複数の索引値（例えば、アイドリング回転速度ＩＤＬＥ，３０００，７０００ｒ／ｍｉｎ）に夫々対応関係を付けて複数のマップ通電時間を規定する、表形式のマップデータである。第２実施形態に係る要求設定部８１２は、要求ドエルマップに規定された値に基づいて、回転速度ＮＥの値に応じたマップ通電時間を算出する。
［電圧補正係数マップ］
　ＲＯＭ６０に格納されている電圧補正係数マップについて、図１８を参照して説明する。
　図１８は、電圧補正係数マップを説明する図である。
　図１８に示すグラフの横軸は電源電圧ＶＢを示し、図１８に示すグラフの縦軸は電圧補正係数を示す。電圧補正係数は、後述の要求通電時間を算出する際に用いる係数である。
　電圧補正係数マップは、複数の電源電圧ＶＢに係る複数の索引値（例えば、５，１２，１４Ｖ，１６Ｖ）に夫々対応関係を付けて複数の電圧補正係数を規定する、表形式のマップデータである。第２実施形態では、電圧補正係数マップに規定された値に基づいて、回転速度ＮＥの値に応じた電圧補正係数を算出する。
　第２実施形態に係る要求設定部８１２は、マップ通電時間に電圧補正係数を乗じて要求通電時間（要求通電量）を算出する。要求通電時間は、要求通電量（要求放電エネルギーＢ）を、点火コイル３００（１次側コイル３１０）に電流を通電する時間で表した変数である。つまり、点火コイル温度ＴＣに影響する上述の点火コイルの内部発熱には、点火コイル３００での消費電力が大きく影響するため、要求通電時間は、消費電力に係る電源電圧ＶＢの値に応じて調整される。
［点火及び燃料噴射制御処理］
　次に、第２実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を、図１９を参照して説明する。
　図１９は、第２実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
　第２実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ２１～ステップＳ２５は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ１～ステップＳ５と同じである。そのため、ステップＳ２１～ステップＳ２５の説明を省略する。
　ステップＳ２５の処理後、全体制御部８１の調整部８１３は、制限ドエルマップ（図１６参照）を用いて、回転速度ＮＥ及び点火コイル温度ＴＣに応じた制限通電時間（制限通電量）を決定する（Ｓ２６）。
　次に、全体制御部８１の要求設定部８１２は、要求ドエルマップ（図１７参照）を用いて、回転速度ＮＥに応じたマップ通電時間を決定する（Ｓ２７）。次に、要求設定部８１２は、電圧補正係数マップを用いて、電源電圧ＶＢに応じた電圧補正係数を決定する（Ｓ２８）。そして、要求設定部８１２は、マップ通電時間に電圧補正係数を乗じて要求通電時間（要求通電量）を算出する（Ｓ２９）。
　次に、全体制御部８１の調整部８１３は、マップ通電時間が制限通電時間よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３０）。ステップＳ３０において、マップ通電時間が制限通電時間よりも大きくないと判定したとき（Ｓ３０がＮＯ判定の場合）、調整部８１３は、点火コイル通電時間として、要求通電時間（マップ通電時間へ電圧補正係数を乗じた値）を設定する（Ｓ３１）。
　一方、ステップＳ３０において、要求通電時間が制限通電時間よりも大きいと判定したとき（Ｓ３０がＹＥＳ判定の場合）、調整部８１３は、点火コイル通電時間に、制限通電時間へ電圧補正係数を乗じた値（制限通電量）を設定する（Ｓ３２）。
　第２実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ３３～ステップＳ３５は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ１１～ステップＳ１３と同じである。そのため、ステップＳ３３～ステップＳ３５の説明を省略する。
＜第３実施形態＞
　以下、第３実施形態に係る内燃機関制御装置について説明する。第３実施形態に係る内燃機関制御装置が、第１実施形態や第２実施形態に係る内燃機関制御装置と異なる点は、点火及び燃料噴射制御処理である。そのため、ここでは、第３実施形態に係る内燃機関制御装置の点火及び燃料噴射制御処理について説明し、共通の構成についての説明を省略する。
　第３実施形態に係る内燃機関制御装置のＲＯＭ６０には、点火及び燃料噴射制御処理を実行する際に使用する要求ドエルマップと、電圧補正係数マップと、温度補正係数マップが格納されている。要求ドエルマップ及び電圧補正係数マップは、第２実施形態の要求ドエルマップ（図１７参照）及び電圧補正係数マップ（図１８参照）と同じである。
［温度補正係数マップ］
　ＲＯＭ６０に格納されている温度補正係数マップについて、図２０を参照して説明する。
　図２０は、温度補正係数マップを説明する図である。
　図２０に示すグラフの横軸は点火コイル温度ＴＣを示し、図１８に示すグラフの縦軸は温度補正係数を示す。温度補正係数は、後述の点火コイル通電時間を算出する際に用いる。
　温度補正係数マップは、複数の点火コイル温度ＴＣに係る複数の索引値（例えば、－４０，０，４０，８０，１２０ｄｅｇＣ）に夫々対応関係を付けて複数の温度補正係数を規定する、表形式のマップデータである。第３実施形態に係る調整部８１３は、温度補正係数マップに規定された値に基づいて、点火コイル温度ＴＣの値に応じた温度補正係数を算出する。
　第３実施形態では、要求設定部８１２で算出した要求通電時間（要求通電量）に温度補正係数を乗じて点火コイル通電時間を算出する。つまり、点火コイル通電時間は、点火コイル温度ＴＣに基づく温度補正係数に応じて調整されている。
［点火及び燃料噴射制御処理］
　次に、第３実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を、図２１を参照して説明する。
　図２１は、第３実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
　第３実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ４１～ステップＳ４５は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ１～ステップＳ５と同じである。そのため、ステップＳ４１～ステップＳ４５の説明を省略する。
　ステップＳ４５の処理後、全体制御部８１の要求設定部８１２は、要求ドエルマップ（図１７参照）を用いて、回転速度ＮＥに応じたマップ通電時間（マップ通電量）を決定する（Ｓ４６）。
　次に、全体制御部８１の調整部８１３は、温度補正係数マップ（図２０参照）を用いて、点火コイル温度ＴＣに応じた温度補正係数を決定する（Ｓ４７）。次に、要求設定部８１２は、電圧補正係数マップを用いて、電源電圧ＶＢに応じた電圧補正係数を決定する（Ｓ４８）。ステップＳ４８の処理後、ステップＳ４９へと進み、要求設定部８１２は、マップ通電時間に電圧補正係数を乗じて要求通電時間を算出する。要求通電時間は調整部８１３へと供給される。調整部８１３は、要求通電時間に温度補正係数を乗じて点火コイル通電時間を算出する（Ｓ４９）。
　第３実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ５０～ステップＳ５２は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ１１～ステップＳ１３と同じである。そのため、ステップＳ５０～ステップＳ５２の説明を省略する。
　なお、第２実施形態および第３実施形態の要求設定部８１２では、いずれも、図１７に示す要求ドエルマップを用いて決定したマップ通電時間に電圧補正係数を乗じて要求通電時間を決定した（Ｓ２９，Ｓ４９）。しかし、本発明に係る要求通電時間の算出は、これに限定されない。例えば、要求ドエルマップは、複数の回転速度ＮＥに係る複数の索引値と、複数の電源電圧ＶＢに係る複数の索引値とに夫々対応関係を付けて複数の要求通電時間（要求通電量）を規定する不図示の構成のマップを用いてもよい。この場合は、上述の電圧補正係数マップ（図１８）と、マップ通電量への電圧補正係数の乗算は省略することができる。
＜第４実施形態＞
　以下、第４実施形態に係る内燃機関制御装置について説明する。第４実施形態に係る内燃機関制御装置が、第１～第３実施形態に係る内燃機関制御装置と異なる点は、点火及び燃料噴射制御処理である。そのため、ここでは、第４実施形態に係る内燃機関制御装置の点火及び燃料噴射制御処理について説明し、共通の構成についての説明を省略する。
　第４実施形態に係る内燃機関制御装置のＲＯＭ６０には、点火及び燃料噴射制御処理を実行する際に使用する低温用要求ドエルマップと、高温用要求ドエルマップと、電圧補正係数マップが格納されている。電圧補正係数マップは、第２実施形態の電圧補正係数マップ（図１８参照）と同じである。
［低温用要求ドエルマップ］
　ＲＯＭ６０に格納されている低温用要求ドエルマップについて、図２２を参照して説明する。
　図２２は、低温用要求ドエルマップを説明する図である。
　図２２に示すグラフの横軸は回転速度ＮＥを示し、図２２に示すグラフの縦軸は低温用マップ通電時間を示す。後述するように、低温用マップ通電時間（低温用マップ通電量）は、点火コイル温度ＴＣが予め設定した低温設定値より低い場合に使用する低温用点火コイル通電時間を算出する際に用いる。また、低温用点火コイル通電時間は、点火コイル温度ＴＣが予め設定された高温設定値と低温設定値の間の値である場合の点火コイル通電時間を算出する際にも用いられる。
　低温用要求ドエルマップは、複数の回転速度ＮＥの値（例えば、アイドリング回転速度ＩＤＬＥ，３０００，７０００ｒ／ｍｉｎ）に係る複数の索引値に対応関係を付けて複数の低温用マップ通電時間（低温用マップ通電量）を規定する。第４実施形態に係る要求設定部８１２は、低温用要求ドエルマップに規定された値に基づいて、回転速度ＮＥの値に応じた低温用マップ通電時間を算出する。
［高温用要求ドエルマップ］
　ＲＯＭ６０に格納されている高温用要求ドエルマップについて、図２３を参照して説明する。
　図２３は、高温用要求ドエルマップを説明する図である。
 
　図２３に示すグラフの横軸は回転速度ＮＥを示し、図２３に示すグラフの縦軸は高温用マップ通電時間を示す。後述するように、高温用マップ通電時間（高温用マップ通電量）は、点火コイル温度ＴＣが予め設定した高温設定値より高い場合の高温用点火コイル通電時間を算出する際に用いる。また、高温用点火コイル通電時間は、点火コイル温度ＴＣが予め設定した高温設定値と低温設定値の間の値である場合の点火コイル通電時間を算出する際にも用いられる。
　高温用要求ドエルマップは、複数の回転速度ＮＥの値（例えば、アイドリング回転速度ＩＤＬＥ，３０００，７０００ｒ／ｍｉｎ）に係る複数の索引値に対応関係を付けて複数の高温用マップ通電時間を規定する。第４実施形態に係る要求設定部８１２は、高温用要求ドエルマップに規定された値に基づいて、回転速度ＮＥの値に応じた高温用マップ通電時間を算出する。
［点火及び燃料噴射制御処理］
　次に、第４実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を、図２４を参照して説明する。
　図２４は、第４実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
　第４実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ６１～ステップＳ６５は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ１～ステップＳ５と同じである。そのため、ステップＳ６１～ステップＳ６５の説明を省略する。
　ステップＳ６５の処理後、全体制御部８１の要求設定部８１２は、低温用要求ドエルマップを用いて、回転速度ＮＥに応じた低温用マップ通電時間（低温用マップ通電量）を決定する（Ｓ６６）。次に、要求設定部８１２は、高温用要求ドエルマップを用いて、回転速度ＮＥの値に応じた高温用マップ通電時間（高温用マップ通電量）を決定する（Ｓ６７）。
　次に、全体制御部８１の調整部８１３は、電圧補正係数マップを用いて、電源電圧ＶＢの値に応じた電圧補正係数を決定する（Ｓ６８）。そして、調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣが予め定めた低温設定値よりも高いか否かを判定する（Ｓ６９）。
　ステップＳ６９において、点火コイル温度ＴＣが予め定めた低温設定値よりも高くないと判定したとき（Ｓ６９がＮＯ判定の場合）、調整部８１３は、温度変化判定フラグに「０」をセットする（Ｓ７０）。
　ステップＳ６９において、点火コイル温度ＴＣが予め定めた低温設定値よりも高いと判定したとき（Ｓ６９がＹＥＳ判定の場合）、調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣが予め定めた高温設定値よりも低いか否かを判定する（Ｓ７１）。
　ステップＳ７１において、点火コイル温度ＴＣが予め定めた高温設定値よりも低いと判定したとき（Ｓ７１がＹＥＳ判定の場合）、調整部８１３は、温度変化判定フラグが「１」であるか否かを判定する（Ｓ７２）。なお、高温設定値は、低温設定値よりも高い。
　ステップＳ７２において、温度変化判定フラグが「１」でないと判定したとき（Ｓ７２がＮＯ判定の場合）、調整部８１３は、後述のステップＳ７３の処理を行う。
　ステップＳ７２において、温度変化判定フラグが「１」であると判定したとき（Ｓ７２がＹＥＳ判定の場合）、調整部８１３は、後述のステップＳ７５の処理を行う。
　ステップＳ７０の処理後、或いはステップＳ７２がＮＯ判定の場合に、調整部８１３は、低温用マップ通電時間に電圧補正係数を乗じて点火コイル通電時間（点火コイル通電量）を算出する（Ｓ７３）。
　一方、ステップＳ７１において、点火コイル温度ＴＣが予め定めた高温設定値よりも低くないと判定したとき（Ｓ７１がＮＯ判定の場合）、調整部８１３は、温度変化判定フラグに「１」をセットする（Ｓ７４）。
　ステップＳ７４の処理後、或いはステップＳ７２がＹＥＳ判定の場合に、調整部８１３は、高温用マップ通電時間に電圧補正係数を乗じて点火コイル通電時間を算出する（Ｓ７５）。
　第４実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ７６～ステップＳ７８は、第１実施形態に係る点火及び燃料噴射制御処理のステップＳ１１～ステップＳ１３と同じである。そのため、ステップＳ７６～ステップＳ７８の説明を省略する。
　上述したように、第４の実施形態に係る低温用要求ドエルマップ（図２２参照）及び高温用要求ドエルマップ（図２３参照）は、回転速度ＮＥの値に対応する低温用マップ通電時間および高温用マップ通電時間（マップ通電量）を規定する。しかし、第４の実施形態に係る低温用要求ドエルマップ及び高温用要求ドエルマップは、回転速度ＮＥの値と電源電圧ＶＢの双方の値に対応する要求通電時間（要求通電量）を規定してもよい。
　この場合は、低温用要求ドエルマップを用いて低温用の点火コイル通電時間（点火コイル通電量）を決定（Ｓ７３に相当）し、または高温用要求ドエルマップを用いて高温用の点火コイル通電時間（点火コイル通電量）を決定する（Ｓ７５に相当）。なお、この場合は、上述の電圧補正係数の算出（Ｓ６８）と、ステップＳ７３およびステップＳ７５における電圧補正係数の乗算は、省略することができる。
　また、上述の第４実施形態では、低温用マップ通電時間と高温用マップ通電時間を低温設定値と高温設定値とを用いて切り替えて、点火コイル通電時間を温度方向で階段状に変化する如く決定した。しかし、本発明に係る調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣが低温設定値と高温設定値との間にある場合に、低温用マップ通電時間と高温用マップ通電時間の間の値を補間計算して点火コイル通電時間を決定するようにしてもよい。すなわち、低温設定値から高温設定値へと向かって点火コイル通電時間が補間計算を介してスロープ状に変化するように設定してもよい。
＜第５実施形態＞
　以下、第５実施形態に係る内燃機関制御装置について説明する。第５実施形態に係る内燃機関制御装置は、第１実施形態に係る内燃機関制御装置は、同様の構成を有している。第５実施形態に係る内燃機関制御装置が、第１実施形態に係る内燃機関制御装置と異なる点は、点火コイルを含む電気回路である。そのため、ここでは、第５実施形態に係る内燃機関制御装置の点火コイルを含む電気回路について説明し、共通の構成についての説明を省略する。
［点火コイルを含む電気回路］
　第５実施形態に係る点火コイルを含む電気回路について、図２５を参照して説明する。
　図２５は、第５実施形態に係る点火コイルを含む電気回路を説明する図である。
　図２５に示す電気回路５０１は、点火コイル３０１を有している。点火コイル３０１は、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。１次側コイル３１０及び２次側コイル３２０は、図５に示す第１実施形態と同じである。
　１次側コイル３１０の他端は、イグナイタ（通電制御回路）３４０のドレイン（Ｄ）端子に接続されており、イグナイタ３４０を介して接地されている。イグナイタ３４０のゲート（Ｇ）端子は、温度スイッチ部３６０を介して点火制御部８３に接続されている。
　温度スイッチ部３６０は、点火コイル３０１の過熱による破損防止を目的として設置されている。温度スイッチ部３６０は、温度検出部３６１を備えている。温度検出部３６１は、イグナイタ３４０を介して点火コイル３０１の温度を検出する。温度スイッチ部３６０は、温度検出部３６１が検出した温度が予め定めた閾値Ａ（第１の温度）以上になると、点火制御部８３からイグナイタ３４０へ出力された点火信号ＳＡを遮断する。
　閾値Ａ（第１の温度）に対応する温度スイッチ部３６０の作動状態は、全体制御部８１に入力される（図示せず）。したがって、第５実施形態に係る全体制御部８１は、温度スイッチ部３６０の作動状態に基づき点火コイル温度ＴＣを第１の温度として読み取ることができる。このように、本発明に係る内燃機関制御装置は、点火コイル温度ＴＣを推定するものに限定されず、点火コイル温度ＴＣを検出する温度検出部を有するものであってもよい。
［まとめ］
（１）上述した第１実施形態に係る制御装置１（内燃機関制御装置）は、点火装置の点火コイル３００に流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関１００を制御する。この制御装置１は、要求設定部８１２と、調整部８１３と、点火制御部８３とを備える。要求設定部８１２は、内燃機関１００の回転速度ＮＥに基づき、点火コイル３００の要求通電量（要求通電時間）を決定する。調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）と要求通電量に応じて、点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を調整する。点火制御部８３は、調整部８１３が調整した点火コイル通電時間に応じて、点火コイル３００の断続状態を制御する。
　これにより、点火コイル３００の点火装置の熱収支を適切に制御することができる。その結果、点火装置の大型化やコストの増加を抑制することができる。
（２）上述した第２実施形態に係るＲＯＭ６０（記憶部）には、要求ドエルマップと、制限ドエルマップと、電圧補正係数マップが格納されている。要求ドエルマップは、回転速度ＮＥと、マップ通電量との関係を規定する。制限ドエルマップは、回転速度ＮＥ及び点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）と、点火コイルに供給可能な通電量である制限通電量との関係を規定する。電圧補正係数マップは、点火装置の電源電圧ＶＢと、電圧補正係数との関係を規定する。要求設定部８１２は、要求ドエルマップを用いて回転速度ＮＥに応じたマップ通電量を決定し、電圧補正係数マップを用いて電源電圧に応じた電圧補正係数を決定する。そして、要求設定部８１２は、マップ通電量に電圧補正係数を乗じて要求通電量を算出する。調整部８１３は、制限ドエルマップを用いて回転速度ＮＥ及び点火コイル温度ＴＣに応じた制限通電量を決定する。そして、調整部８１３は、要求通電量が制限通電量以下である場合には、要求通電量に基づいて点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を設定する。一方、要求通電量が制限通電量より大きい場合には、制限通電量に基づいて点火コイル通電時間を設定する。
　これにより、点火コイル温度ＴＣと要求通電量に応じて、点火コイル通電時間を容易に調整することができる。
（３）上述した第３実施形態に係るＲＯＭ６０（記憶部）には、要求ドエルマップと、電圧補正係数マップと、温度補正係数マップが格納されている。要求ドエルマップは、回転速度ＮＥと、マップ通電量との関係を規定する。電圧補正係数マップは、点火装置の電源電圧ＶＢと、電圧補正係数との関係を規定する。温度補正係数マップは、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）と温度補正係数との関係を規定する。要求設定部８１２は、要求ドエルマップを用いて回転速度ＮＥに応じたマップ通電量を決定する。電圧補正係数マップを用いて電源電圧ＶＢに応じた電圧補正係数を決定し、温度補正係数マップを用いて点火コイル温度ＴＣに応じた温度補正係数を決定する。そして、調整部８１３は、マップ通電量に電圧補正係数及び温度補正係数を乗じて、点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を算出する。
　これにより、点火コイル温度ＴＣと要求通電量に応じて、点火コイル通電時間を容易に調整することができる。
（４）上述した第４実施形態に係るＲＯＭ６０（記憶部）には、低温用要求ドエルマップと、高温用要求ドエルマップと、電圧補正係数マップが格納されている。低温用要求ドエルマップは、回転速度と、低温用マップ通電量との関係を規定する。高温用要求ドエルマップは、回転速度と、高温用マップ通電量との関係を規定する。電圧補正係数マップは、点火装置の電源電圧ＶＢと、電圧補正係数との関係を規定する。要求設定部８１２は、低温用要求ドエルマップを用いて回転速度ＮＥに応じた低温用マップ通電時間を決定し、高温用要求ドエルマップを用いて回転速度ＮＥに応じた高温用マップ通電時間を決定する。調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）に応じて、低温用マップ通電時間と、高温用マップ通電時間に基づき点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を設定する。
　これにより、点火コイル温度ＴＣと要求通電量に応じて、点火コイル通電時間を容易に調整することができる。
（５）上述した第４実施形態に係る調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）が予め定められた低温設定値より小さい場合に低温用マップ通電時間（低温用マップ通電量）に基づき点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を設定する。また、調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣが低温設定値よりも高い予め定められた高温設定値より大きい場合に高温用マップ通電時間（高温用マップ通電量）に基づき点火コイル通電時間を設定する。さらに、調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣが低温設定値と高温設定値との間に該当する場合に、点火コイル温度ＴＣが低温設定値以下である状態から高温設定値へと向かって変化中であれば低温用マップ通電時間に基づき点火コイル通電時間を設定する。また、点火コイル温度ＴＣが高温設定値以上である状態から低温設定値へと向かって変化中であれば高温用マップ通電時間に基づき点火コイル通電時間を設定する。
　これにより、点火コイル温度ＴＣが低温設定値と高温設定値との間の値である場合は、ヒステリシス制御を行って点火コイル通電時間を設定することができる。
（６）上述した実施形態に係る点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）は、内燃機関１００の１回の燃焼サイクルのために圧縮上死点毎の単発の点火、圧縮および排気上死点毎の２回点火乃至上死点以外での多重放電（複数回の点火／放電）の断続がなされる点火コイル３００への実質的な通電時間を集計した値である。
　これにより、点火コイル温度ＴＣと要求通電量に応じて調整した点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を、複数種類の放電（点火）方式に適用する点火コイル通電時間を容易に調整することができる。
（７）上述した実施形態に係る内燃機関は、燃料噴射装置１３４を備える。そして、制御装置１（内燃機関制御装置）は、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）に基づいて、燃料噴射装置１３４における燃料の噴射量を調整する燃料噴射量設定部８１５を備える。燃料噴射量の調整により混合気の着火性を高めることで、要求通電量を低減することができる。
　これにより、点火コイル温度ＴＣと要求通電量に応じて、点火コイル通電時間を容易に調整することができる。また、失火を抑制することができる。
（８）上述した第１～第４実施形態に係る点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）は、少なくとも回転速度ＮＥを説明変数とするニューラルネットワークモデルを用いて算出される。
　これにより、点火コイル３００の温度を検出する温度センサを設けずに、点火コイル温度ＴＣを高精度に推定することができる。その結果、点火コイル温度ＴＣに応じて調整する点火コイル通電時間の精度を高めて、点火装置の熱収支を適切に制御することができる。その結果、点火装置のコストを抑えることができる。
（９）上述した第１～第４実施形態に係るニューラルネットワークモデルに入力する説明変数は、点火装置における点火コイル３００の発熱に関するパラメータ（回転速度ＮＥ、電源電圧ＶＢ、点火コイル通電量等）と、点火装置の内外の熱収支に関するパラメータ（吸気温度、吸気湿度、冷却水温、冷却風速等）を含んでいる。
　これにより、点火コイル温度ＴＣを高精度に推定することができる。
（１０）上述した実施形態に係る内燃機関制御方法は、点火装置の点火コイル３００に流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関１００を制御する方法である。この内燃機関制御方法は、要求設定部８１２が、内燃機関１００の回転速度ＮＥに基づき、点火コイル３００の要求通電量を決定する。次に、調整部８１３が、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）と要求通電量に応じて、点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を調整する。そして、点火制御部８３が、調整部８１３が調整した点火コイル通電時間に応じて、点火コイル３００の断続状態を制御する。
　これにより、点火装置の熱収支を適切に制御し、その結果、点火装置の大型化やコストの増加を抑制することができる。
（１１）上述した第１実施形態に係る内燃機関制御方法は、点火装置温度推定部８１４が、少なくとも内燃機関１００の回転速度ＮＥを説明変数とする第１ニューラルネットワークモデルを用いて、点火コイル温度ＴＣ（点火装置に関する温度）を出力する。調整部８１３は、点火コイル温度ＴＣ、電源電圧ＶＢ、及び回転速度ＮＥを説明変数とする第２ニューラルネットワークモデルを用いて、点火コイル３００に供給可能な通電量である制限通電時間（制限通電量）を出力する。要求設定部８１２は、少なくとも回転速度ＮＥ及び点火コイル温度ＴＣを説明変数とする第３ニューラルネットワークモデルを用いて、点火コイル３００の要求通電時間（要求通電量）を出力する。また、調整部８１３は、制限通電時間と要求通電時間に基づき、点火コイル通電時間（点火コイルの通電量）を調整する。そして、点火制御部は、調整部８１３が調整した点火コイル通電時間に応じて、点火コイル３００の断続状態を制御する。
　これにより、点火コイル３００の温度を検出する温度センサを設けずに、点火コイル温度ＴＣを把握することができる。その結果、点火装置のコストを抑えることができる。また、点火コイル温度ＴＣ、制限通電時間、要求通電時間の精度を高めることができ、調整した点火コイル通電時間の信頼性を向上させて、点火装置の熱収支を適切に制御することができる。
（１２）上述した第１実施形態に係る第１ニューラルネットワークモデルの説明変数又は第３ニューラルネットワークモデルの説明変数は、点火装置における点火コイル３００の発熱に関するパラメータ（回転速度ＮＥ、電源電圧ＶＢ、吸気流量等）と、点火装置の内外の熱収支に関するパラメータ（吸気温度、吸気湿度、冷却水温、冷却風速等）を含んでいる。
　これにより、点火コイル温度ＴＣを高精度に推定することができる。
　本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
　また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細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るものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１…内燃機関制御装置、　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…回転速度情報生成部、　８７…吸気量計測部、　８８…負荷情報生成部、　８９…水温計測部、９０…電圧計測部、　１００…内燃機関、　１１０…エアクリーナ、　１１１…吸気管、　１１２…吸気マニホールド、　１１３…スロットル弁、　１１３ａ…スロットル開度センサ、　１１４…流量センサ、　１１５…吸気温センサ、　１２０…リングギア、　１２１…クランク角センサ、　１２２…水温センサ、　１２３…クランクシャフト、　１２５…アクセルペダル、　１２６…アクセルポジションセンサ、　１３０…燃料タンク、　１３１…燃料ポンプ、　１３２…プレッシャレギュレータ、　１３３…燃料配管、　１３４…燃料噴射装置、　１４０…筒内圧センサ、　１５０…気筒、　１５１…吸気弁、　１５２…排気弁、　１６０…排気マニホールド、　１６１…三元触媒、　１６２…上流側空燃比センサ、　１６３…下流側空燃比センサ、　１７０…ピストン、　２００…点火プラグ、　２１０…中心電極、　２２０…外側電極、　２３０…絶縁体、　３００，３０１…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、３５０，３６０…温度スイッチ部、　３６１…温度検出部、　５００，５０１…電気回路、８１１…点火時期設定部、　８１２…要求設定部、　８１３…調整部、　８１４…点火装置温度推定部、　８１５…燃料噴射量設定部、　８１６…燃料噴射時期設定部

Claims (12)

  1. 　点火装置の点火コイルに流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
    　前記内燃機関の回転速度に基づき、前記点火コイルの要求通電量を決定する要求設定部と、
    　前記点火装置に関する温度と前記要求通電量に応じて、前記点火コイルの通電量を調整する調整部と、
    　前記調整部が調整した前記点火コイルの通電量に応じて、前記点火コイルの断続状態を制御する点火制御部と、を備える
    　内燃機関制御装置。
  2. 　前記回転速度と、マップ通電量との関係を規定した要求ドエルマップと、
    　前記回転速度及び前記点火装置に関する温度と、前記点火コイルに供給可能な通電量である制限通電量との関係を規定した制限ドエルマップと、が格納される記憶部を備え、
    　前記要求設定部は、前記要求ドエルマップを用いて前記回転速度に応じた前記要求通電量を算出し、
    　前記調整部は、前記制限ドエルマップを用いて前記回転速度及び前記点火装置に関する温度に応じた制限通電量を決定し、前記要求通電量が前記制限通電量以下である場合には、前記要求通電量に基づいて前記点火コイルの通電量を設定し、前記要求通電量が前記制限通電量より大きい場合には、前記制限通電量に基づいて前記点火コイルの通電量を設定する
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  3. 　前記回転速度と、マップ通電量との関係を規定した要求ドエルマップと、
    　前記点火装置の電源電圧と、電圧補正係数との関係を規定した電圧補正係数マップと、
    　前記点火装置に関する温度と温度補正係数との関係を規定した温度補正係数マップと、が格納される記憶部を備え、
    　前記要求設定部は、前記要求ドエルマップを用いて前記回転速度に応じたマップ通電量を決定し、
    　前記電圧補正係数マップを用いて前記電源電圧に応じた電圧補正係数を決定し、前記温度補正係数マップを用いて前記点火装置に関する温度に応じた温度補正係数を決定し
    　前記調整部は、前記マップ通電量に前記電圧補正係数及び前記温度補正係数を乗じて、前記点火コイルの通電量を算出する
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  4. 　前記回転速度と、低温用マップ通電量との関係を規定した低温用要求ドエルマップと、
    　前記回転速度と、高温用マップ通電量との関係を規定した高温用要求ドエルマップと、
    　前記点火装置の電源電圧と、電圧補正係数との関係を規定した電圧補正係数マップと、が格納される記憶部を備え、
    　前記要求設定部は、前記低温用要求ドエルマップを用いて前記回転速度に応じた低温用マップ通電量を決定し、前記高温用要求ドエルマップを用いて前記回転速度に応じた高温用マップ通電量を決定し、
    　前記調整部は、前記点火装置に関する温度と、前記低温用マップ通電量と、前記高温用マップ通電量に基づき前記点火コイルの通電量を設定する
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  5. 　前記調整部は、前記点火装置に関する温度が予め定められた低温設定値以下である場合に前記低温用マップ通電量に基づき前記点火コイルの通電量を設定し、前記点火装置に関する温度が前記低温設定値よりも高い予め定められた高温設定値以上である場合に前記高温用マップ通電量に基づき前記点火コイルの通電量を設定する
    　請求項４に記載の内燃機関制御装置。
  6. 　前記点火コイルの通電量は、前記内燃機関の１回の燃焼サイクルの間に単発、乃至複数回の断続がなされる前記点火コイルへの実質的な通電時間を集計した値である
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  7. 　前記内燃機関は、燃料噴射装置を備え、
    　前記点火装置に関する温度に基づいて、前記燃料噴射装置における燃料の噴射量を調整する燃料噴射量設定部を備える
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  8. 　前記点火装置に関する温度は、少なくとも前記回転速度を説明変数とするニューラルネットワークモデルを用いて出力する
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  9. 　前記ニューラルネットワークモデルに入力する説明変数は、前記点火装置における前記点火コイルの発熱に関するパラメータと、前記点火装置の内外の熱収支に関するパラメータを含んでいる
    　請求項８に記載の内燃機関制御装置。
  10. 　点火装置の点火コイルに流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関を制御する内燃機関制御方法であって、
    　要求設定部が、前記内燃機関の回転速度に基づき、前記点火コイルの要求通電量を決定し、
    　調整部が、前記点火装置に関する温度と前記要求通電量に応じて、前記点火コイルの通電量を調整し、
    　点火制御部が、前記調整部が調整した前記点火コイルの通電量に応じて、前記点火コイルの断続状態を制御する
    　内燃機関制御方法。
  11. 　点火装置の点火コイルに流れる電流が予め定められた点火時期に応じて断続される内燃機関を制御する内燃機関制御方法であって、
    　点火装置温度推定部が、少なくとも前記点火装置の電源電圧及び前記内燃機関の回転速度を説明変数とする第１ニューラルネットワークモデルを用いて、前記点火装置に関する温度を出力し、
    　調整部が、前記点火装置に関する温度、前記電源電圧、及び前記回転速度を説明変数とする第２ニューラルネットワークモデルを用いて、前記点火コイルに供給可能な通電量である制限通電量を出力し、
    　要求設定部が、少なくとも前記回転速度及び前記点火装置に関する温度を説明変数とする第３ニューラルネットワークモデルを用いて、前記点火コイルの要求通電量を出力し、
    　前記調整部が、前記制限通電量と前記要求通電量に基づき、前記点火コイルの通電量を調整し、
    　点火制御部が、前記調整部が調整した前記点火コイルの通電量に応じて、前記点火コイルの断続状態を制御する
    　内燃機関制御方法。
  12. 　前記第１ニューラルネットワークモデルの説明変数又は前記第３ニューラルネットワークモデルの説明変数は、前記点火装置における前記点火コイルの発熱に関するパラメータと、前記点火装置の内外の熱収支に関するパラメータを含んでいる
    　請求項１１に記載の内燃機関制御方法。
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