(57)【要約】【課題】点火プラグの奥飛火の発生を精度よく検出することができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】１次電圧検出部（５１）により点火コイル装置（１３）の１次コイル（１３１）の１次電圧を検出し、点火プラグ（１２）のプラグギャップ（１２２）に火花放電が発生した後の1次コイル（１３１）の１次電圧に基づいて、点火プラグ奥飛火判定部（５２）により点火プラグ（１２）に奥飛火が発生しているか否かを判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に配備されたプラグギャップを有する点火プラグと、
直流電源から電力が供給される１次コイル、及び前記１次コイルと磁気結合され前記１次コイルの巻数よりも多い巻数を備えた２次コイルを有する点火コイル装置と、
を備え、
前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記２次コイルに発生した点火電圧を、前記点火プラグに印加して前記プラグギャップに火花放電を発生させ、前記燃焼室内に供給された燃料に点火するように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、燃料の供給を停止することが可能な燃料供給装置を有し、
前記内燃機関が、前記燃料供給装置からの燃料の供給停止した燃料カット運転状態にあるとき、前記内燃機関の圧縮上死点の近傍に於いて前記点火を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、吸気路を有し、
前記吸気路は、前記吸気路を開閉するスロットルバルブを有し、
前記内燃機関が前記燃料カット運転状態に移行したときには、前記燃料カット運転状態に移行したときから所定時間経過後に、前記スロットルバルブを開いて前記燃料カット運転状態のときに前記内燃機関に吸入される空気量を増加させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記点火プラグ奥飛火判定部は、前記火花放電の発生後に前記１次電圧が所定値以上に上昇した場合に、前記点火プラグに奥飛火が発生したと判定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記点火プラグの異常を判定する点火プラグ異常判定部を備え、
前記点火プラグ異常判定部は、前記点火プラグの所定回数の点火に対する前記奥飛火の発生頻度を算出し、前記算出した奥飛火の発生頻度が所定値以上となったときに、前記点火プラグに異常が生じていると判定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記点火プラグ異常判定部が前記点火プラグに異常が発生していると判定したときは、前記内燃機関の高負荷運転を禁止するように構成されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
点火コイル装置の１次コイルへの通電を遮断することにより、前記１次コイルに磁気的に結合された前記点火コイル装置の２次コイルに点火電圧を発生させ、
前記２次コイルに発生した点火電圧を内燃機関の点火プラグに印加し、前記点火プラグのプラグギャップに火花放電を発生させる、
ようにした内燃機関の制御方法であって、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する、
ようにしたことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項８】
前記点火プラグの所定回数の点火に対する前記奥飛火の発生頻度を算出し、前記算出した奥飛火の発生頻度が所定値以上となったときに、前記点火プラグに異常が生じていると判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関の点火装置として、点火コイル装置により昇圧した電圧を点火プラグに供給し、内燃機関の燃焼室内に配置された点火プラグのプラグギャップ間で火花放電（ここでは絶縁破壊及びその後の放電プラズマの形成をいう）を発生させ、この火花放電が与えるエネルギーにより燃焼室内の混合気に火花点火させる点火システムが知られている。
【０００３】
近年では、内燃機関の燃費向上を目指したトレンドである過給器の採用による内燃機関のダウンサイジング化、高圧縮比化、更には高希釈燃焼方式の採用等のために、点火システムに求められる要求が高機能化している。つまり、過給器の採用によりダウンサイジングした内燃機関、或いは高圧縮比を採用した内燃機関に於いては、火花点火時の筒内圧が通常の内燃機関に比べると大幅に高くなる傾向があり、その結果、点火プラグの絶縁破壊電圧も高くなるため、点火コイル装置の出力エネルギーの増大が求められると共に、点火コイル装置及び点火プラグの高耐電圧化への要求が増大している。
【０００４】
ここで、高希釈燃焼とは高濃度に排気ガス再循環（ＥＧＲ）をさせた燃焼のことであり、高希薄燃焼とは、高リーンバーン状態での燃焼のことである。このような高希釈燃焼や高希薄燃焼に於ける混合気は、一般的に安定燃焼領域が狭く、これを安定して燃焼させるためには、点火コイル装置の出力エネルギーを増大させること、点火プラグの放電期間を長くすること、混合気の筒内流動を強くすること、等の実施が有効であること知られている。
【０００５】
このような点火装置に用いられる点火プラグは、筒状の取付金具に保持された碍子と、この碍子の内部に保持され先端部が碍子の先端から突出する中心電極と、この中心電極に対し所定のプラグギャップを隔てて対向する接地電極とを備えている。中心電極と接地電極は、碍子により電気的に絶縁されている。イグニッションコイルにて発生した高電圧を中心電極と接地電極との間に印加することにより、中心電極と接地電極との間に火花放電が発生する構造となっている。
【０００６】
周知のように、点火プラグの電極は火花放電により消耗するが、点火エネルギーの増大は点火プラグの電極の消耗への影響が大きくなる。そして、長時間の使用等により、点火プラグの電極間の隙間であるプラグギャップが大きくなり、点火性能の悪化が生じるため、点火プラグの交換等のメンテナンスが必要になる。
【０００７】
また、内燃機関の運転状態によっては、点火プラグにカーボンデポジットが付着して、燻りが発生することがある。カーボンデポジットは、点火プラグ近傍の燃料濃度が濃く、且つ点火プラグの温度が低いときに、不完全燃焼で発生した煤（カーボン）が碍子に堆積して生成される。点火プラグの碍子にカーボンデポジットの堆積が進むと、点火プラグの絶縁抵抗値が低下して、碍子表面を電流がリークして、碍子と取付金具の間で火花放電が発生する、いわゆる「奥飛火（おくひか）」と称される現象が発生する。奥飛火が発生するようになると、内燃機関の燃焼室内で火炎が正常に伝播せず失火が発生する。頻繁に失火が発生するようになると、排気系へ未燃混合気が排出されて排気系の温度が上昇し、触媒が劣化し、極端な場合には触媒が溶損するおそれがあるため、そのような事態になる前に点火プラグの交換等のメンテナンスが必要になる。
【０００８】
前述の奥飛火は、点火プラグの電極摩耗等によりプラグギャップが拡大し、要求される絶縁破壊電圧が高くなるような状態に於いても発生する現象である。これはプラグギャップの拡大によりプラグギャップ間の絶縁抵抗値が高くなり絶縁破壊が発生しにくくなるためである。後述のパッシェンの法則からも筒内圧力の高い運転条件の方が絶縁破壊電圧が高くなるため、奥飛火が発生しやすくなる傾向が確認されている。
【０００９】
特許文献１では、点火コイル装置の１次コイルに発生する起電力から放電時間を計測し、その放電時間からプラグギャップを推定する技術が開示されており、特許文献２では、点火コイル装置の２次側に印加したバイアス電圧により生じる電流値から、点火プラグの絶縁抵抗値を算出して点火プラグの燻り状態を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３７０９１１９号公報
【特許文献２】特許第４８５９９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示された従来の技術では、点火動作の回数に基づいて点火プラグの電極消耗量を推定することができるとされるが、点火コイル装置及び点火プラグの製造上のばらつきに対する影響、及び内燃機関の筒内流動状態の変動による点火コイル装置の２次電圧の変動による影響が考慮されておらず、推定精度が低下するという課題があった。また、特許文献２に開示された従来の技術では、点火コイル装置の２次側にバイアス電圧を印加する回路が必要となり、コストの増加が生じるという課題があった。
【００１２】
本願は、従来の技術に於ける前述のような題点を解決するための技術を開示するものであり、点火プラグの奥飛火の発生を精度よく検出することができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願に開示される内燃機関の制御装置は、
内燃機関の燃焼室内に配備されたプラグギャップを有する点火プラグと、
直流電源から電力が供給される１次コイル、及び前記１次コイルと磁気結合され前記１次コイルの巻数よりも多い巻数を備えた２次コイルを有する点火コイル装置と、
を備え、
前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記２次コイルに発生した点火電圧を、前記点火プラグに印加して前記プラグギャップに火花放電を発生させ、前記燃焼室内に供給された燃料に点火するように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記1次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本願に開示される内燃機関の制御方法は、
点火コイル装置の１次コイルへの通電を遮断することにより、前記１次コイルに磁気的に結合され前記点火コイル装置の２次コイルに点火電圧を発生させ、
前記２次コイルに発生した点火電圧を内燃機関の点火プラグに印加し、前記点火プラグのプラグギャップに火花放電を発生させる、
ようにした内燃機関の制御方法であって、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する、
ようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本願に開示される内燃機関の制御装置によれば、前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記1次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部とを備えているので、点火プラグの奥飛火の発生を精度よく検出することができる効果がある。
【００１６】
また、本願に開示される内燃機関の制御方法によれば、前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記1次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定するようにしているので、点火プラグの奥飛火の発生を精度よく検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１による内燃機関の制御装置を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、点火コイル装置及び点火プラグを含む回路を概略的に示す回路図である。
【図３】実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１による内燃機関の制御装置のハードウェア構成を示す構成図である。
【図５】実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、点火指示信号と点火コイル装置の１次電圧と２次電圧の代表波形を示す波形図である。
【図６】実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、奥飛火の発生時の点火コイル装置の１次電圧と２次電圧の挙動を説明する説明図である。
【図７】実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、奥飛火の発生時の点火コイル装置の１次電圧と２次電圧の計測結果を示す説明図である。
【図８】点火プラグの構造を示す一部破断平面図である。
【図９】点火プラグに於ける奥飛火を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、点火プラグ異常判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、クランク角度と筒内圧力の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、実施の形態１による内燃機関の制御装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施の形態１による内燃機関の制御装置を示す概略構成図、図２は、実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、点火コイル装置及び点火プラグを含む回路を概略的に示す回路図、図３は、実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図、図４は、実施の形態１による内燃機関の制御装置のハードウェア構成を示す構成図である。内燃機関１及びＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０は、車両に搭載される。内燃機関１は、車両の車輪を駆動する駆動力源となる。内燃機関１を制御する制御装置としてのＥＣＵ５０は、内燃機関１の動作を総合的に制御するマイクロプロセッサを備えている。
【００１９】
（１）内燃機関１の構成
まず、内燃機関１の構成について説明する。図１に於いて、内燃機関１は、空気と燃料の混合気を燃焼する燃焼室２５を有している。燃焼室２５は、シリンダ（気筒）とピストンにより構成されている。以下の説明では、燃焼室２５の内部を筒内と称することもある。内燃機関１は、燃焼室２５に空気を供給する吸気路２３と、燃焼室２５で混合気が燃焼することで発生する排気ガスを排出する排気路１４とを備えている。
【００２０】
吸気路２３の上流側には、大気から吸気路２３に吸入される吸入空気の流量に応じた電気信号を出力するエアフローセンサ２が設けられている。エアフローセンサ２の下流側の吸気路２３には、吸気路２３を開閉する電子制御式のスロットルバルブ４が設けられている。スロットルバルブ４には、スロットルバルブ４の開度に応じた電気信号を出力するスロットル開度センサ３が設けられている。スロットルバルブ４の下流側の吸気路２３の部分は、吸気マニホールド１９を構成している。吸気マニホールド１９の上流側の部分は、吸気脈動を抑制するサージタンク５を構成し、吸気マニホールド１９の下流側の部分は、吸気ポート６を構成している。
【００２１】
内燃機関１は、排気路１４から吸気マニホールド１９に排気ガスを還流するＥＧＲ流路２１と、ＥＧＲ流路２１を開閉する電子制御式のＥＧＲバルブ１５と、を備えている。吸気マニホールド１９には、吸気マニホールド１９内の気体の圧力であるマニホールド圧に応じた電気信号を出力するマニホールド圧センサ７と、吸気マニホールド１９内の気体の温度であるマニホールド温度に応じた電気信号を出力するマニホールド温度センサ８と、が設けられている。
【００２２】
燃焼室２５には、燃焼室２５内に燃料を噴射する燃料供給装置としてのインジェクタ９が設けられている。インジェクタ９は、弁体が弁座から離反することにより燃焼室内へ燃料の噴射を行ない、弁体が弁座に着座することにより、燃焼室内への燃料の噴射による燃料の供給を停止することが可能なように構成されている。なお、インジェクタ９は、吸気ポート６内に燃料を噴射するように、吸気ポート６に設けられてもよい。
【００２３】
燃焼室２５の頂部には、空気と燃料の混合気に点火する点火プラグ１２が設けられている。また、点火プラグ１２に点火エネルギーを供給する点火コイル装置１３が設けられている。更に、燃焼室２５の頂部には、吸気路２３から燃焼室２５内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ１０１と、燃焼室２５内から排気路１４に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ１１１と、が設けられている。
【００２４】
吸気バルブ１０１には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする吸気可変バルブタイミング機構１０が設けられている。排気バルブ１１１には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする排気可変バルブタイミング機構１１が設けられている。吸気可変バルブタイミング機構１０及び排気可変バルブタイミング機構１１は、夫々、バルブの開閉タイミングの位相角を変更する電動アクチュエータ（図示せず）を有している。内燃機関１のクランク軸には、複数の歯を有する回転プレート１６が設けられている。クランク角センサ１７は、回転プレート１６の回転に応じた電気信号を出力する。
【００２５】
（２）点火プラグ１２及び点火コイル装置１３の構成
次に、点火プラグ１２及び点火コイル装置１３の構成について説明する。図２に於いて、点火プラグ１２は、燃焼室２５の内部にプラグギャップ１２２が露出するように配置され、プラグギャップ１２２に放電プラズマを発生するように構成されている。点火プラグ１２は、ラジオノイズを抑制するために、プラグギャップ１２２に直列接続された抵抗１２１を備えている。
【００２６】
点火コイル装置１３は、直流電源２０から電力が供給される１次コイル１３１と、１次コイル１３１よりも巻き数が多く、点火プラグ１２に供給する高圧の点火電圧を発生させる２次コイル１３２とを備えている。１次コイル１３１と２次コイル１３２とは、共通の鉄心（以下、コアと称する）１３６に巻装されている。１次コイル１３１、２次コイル１３２、及びコア１３６は、昇圧トランスを構成している。点火コイル装置１３は、直流電源２０からの１次コイル１３１への通電を、オン又はオフするスイッチング素子により構成されたイグナイタ１３３を備えている。
【００２７】
また、点火コイル装置１３は、１次コイル１３１により生じる電圧である１次電圧Ｖ１に応じた電気信号を出力する点火コイル電圧センサ１３４を備えている。点火コイル電圧センサ１３４は、１次電圧Ｖ１を、直列接続された２つの抵抗で分圧する分圧回路により構成されており、イグナイタ１３３に並列接続されている。２つの抵抗の接続点の分圧電圧が、ＥＣＵ５０に於ける演算処理装置９０に入力される。
【００２８】
実施の形態１による内燃機関の制御装置では、１次コイル１３１の一端は、直流電源２０の正極に接続され、１次コイル１３１の他端は、イグナイタ１３３を介して、グランド、即ち直流電源２０の負極に接続されている。イグナイタ１３３がＥＣＵ５０によりオン又はオフ制御されることにより、直流電源２０から１次コイル１３１への通電がオン又はオフされる。２次コイル１３２の一端は、直流電源２０の正極に接続され、２次コイル１３２の他端は、点火プラグ１２を介してグランドに接続されている。また、１次コイル１３１の他端は、分圧回路とされた点火コイル電圧センサ１３４を介してグランドに接続されている。ＥＣＵ５０は、イグナイタ１３３をオン又はオフするイグナイタ駆動回路５０１としてのスイッチング素子を備えており、イグナイタ駆動回路５０１は演算処理装置９０からの指令信号により動作する。
【００２９】
次に、点火プラグ１２の構成について説明する。図８は、点火プラグの構造を示す一部破断平面図、図９は、点火プラグに於ける奥飛火を示す説明図である。図８に於いて、点火プラグ１２は、例えば、筒状の取付金具８０１に保持された碍子８０２と、この碍子８０２の内部に保持され、先端部が碍子８０２の先端から突出する中心電極８０３と、この中心電極８０３に対し所定の火花ギャップとしてのプラグギャップを隔てて対向する接地電極８０４とを備えている。
【００３０】
中心電極８０３と接地電極８０４は、碍子８０２によって、電気的に絶縁されている。イグニッションコイルにて発生した高電圧を中心電極８０３と接地電極８０４との間に印加することにより、中心電極８０３と接地電極８０４との間に火花放電が発生する。
【００３１】
点火プラグの中心電極８０３と接地電極８０４は火花放電により消耗するが、点火エネルギーの増大は、中心電極８０３と接地電極８０４電極の消耗に対する影響が大きくなるものである。そして、長時間の使用等によりプラグギャップ１２２が大きくなると点火性能の悪化が生じるため、点火プラグ交換等のメンテナンスが必要になる。
【００３２】
また、図９に示すように、内燃機関の運転状態によっては、点火プラグ１２にカーボンデポジット９０１が付着して燻りが発生することがある。カーボンデポジット９０１は、点火プラグ１２の近傍の燃料濃度が濃く、かつ点火プラグ１２の温度が低いときに、不完全燃焼で発生した煤（カーボン）が碍子８０２に堆積して生成される。碍子８０２にカーボンデポジット９０１の堆積が進むと、点火プラグ１２の絶縁抵抗値が低下して、碍子８０２の表面を電流９０２がリークして、碍子と取付金具の間で火花放電９０３が発生、いわゆる奥飛火が発生する。奥飛火が発生するようになると、内燃機関1の燃焼室２５の内部で火炎が正常に伝播せず失火が発生する。頻繁に失火が起こるようになると、排気系へ未燃混合気が排出されて排気系の温度が上昇し、触媒が劣化し、極端な場合には触媒が溶損するおそれがあるため、その前に点火プラグ交換等のメンテナンスが必要になる。
【００３３】
（３）ＥＣＵ５０の構成とその動作
次に、ＥＣＵ５０について説明する。ＥＣＵ５０は、内燃機関１を制御対象とする制御装置である。図３に示すように、ＥＣＵ５０は、１次電圧検出部５１、点火プラグ奥飛火判定部５２、点火プラグ異常判定部５３を備えている。１次電圧検出部５１、点火プラグ奥飛火判定部５２、点火プラグ異常判定部５３は、ＥＣＵ５０が備えた処理回路により実現される。
【００３４】
具体的には、図４に示すように、ＥＣＵ５０に設けられた処理回路は、コンピュータとしてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成される演算処理装置９０、演算処理装置９０とデータのやり取りを行う第１の記憶装置９１１、第２の記憶装置９１２、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３により構成されている。
【００３５】
演算処理装置９０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、及び各種の論理回路等を備えていてもよい。なお、演算処理装置９０は、同じ種類の複数個の演算処理装置により構成され、又は異なる種類の複数個の演算処理装置により構成され、これ等の複数個の演算処理装置により処理が分担して実行されるように構成されていてもよい。
【００３６】
第１の記憶装置９１１は、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）により構成されている。第２の記憶装置９１２は、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）により構成されている。入力回路９２は、後述の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらのセンサ及びスイッチからのアナログ信号をデジタル信号に変換して演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器を備えている。出力回路９３は、後述する各種の電気負荷が接続され、これらの電気負荷に演算処理装置９０からの制御信号を出力する駆動回路を備えている。
【００３７】
そして、ＥＣＵ５０が備える前述の１次電圧検出部５１、点火プラグ奥飛火判定部５２、点火プラグ異常判定部５３の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭからなる第２の記憶装置９１２に記憶されたソフトウェアからなるプログラムを実行し、第１の記憶装置９１１、入力回路９２、及び出力回路９３等のＥＣＵ５０等の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、１次電圧検出部５１、点火プラグ奥飛火判定部５２、点火プラグ異常判定部５３が用いるマップデータ、及び判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭからなる第２の記憶装置９１２に記憶されている。
【００３８】
実施の形態１による内燃機関の制御装置では、入力回路９２には、エアフローセンサ２、スロットル開度センサ３、マニホールド圧センサ７、マニホールド温度センサ８、クランク角センサ１７、大気圧センサ１８、点火コイル電圧センサ１３４、アクセルポジションセンサ２６等が接続されている。出力回路９３には、スロットルバルブ４、インジェクタ９、吸気可変バルブタイミング機構１０、排気可変バルブタイミング機構１１、点火コイル装置１３、及びＥＧＲバルブ１５等が接続されている。なお、ＥＣＵ５０には、図示していないその他の各種のセンサ、スイッチ、及びアクチュエータ等が接続されている。
【００３９】
ＥＣＵ５０は、前述の各種のセンサの出力信号等に基づいて内燃機関１及び車両の各種の運転状態を検出する。例えば、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ１７等の出力信号に基づいて内燃機関の回転速度及びクランク角度を検出する。ＥＣＵ５０は、エアフローセンサ２、マニホールド圧センサ７等の出力信号に基づいて内燃機関の吸入空気量、充填効率、ＥＧＲ率等を算出する。
【００４０】
ＥＣＵ５０は、基本的な制御として、検出した運転状態に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ９及び点火コイル装置１３等を駆動制御する。更に、ＥＣＵ５０は、アクセルポジションセンサ２６の出力信号等に基づいて、運転者が要求している内燃機関１の出力トルクを算出し、当該要求出力トルクを実現する目標充填効率、目標ＥＧＲ率等を算出し、目標充填効率及び目標ＥＧＲ率等を達成するように、スロットルバルブ４の開度、ＥＧＲバルブ１５の開度、吸気可変バルブタイミング機構１０、及び排気可変バルブタイミング機構１１の位相角を制御する。
【００４１】
ＥＣＵ５０による点火制御に於いて、２次コイル１３２に高圧電圧を発生させ、点火プラグ１２のプラグギャップ１２２に火花放電を発生させるために、直流電源２０から１次コイル１３１に通電後にその通電を遮断する。ＥＣＵ５０は、１次コイル１３１への通電時間と、点火時期としての点火クランク角度を算出し、且つ、点火時期よりも通電時間だけ前の時点を通電開始時期として算出する。そして、通電開始時期に達すると、イグナイタ駆動回路５０１をオンすることでイグナイタ１３３をオンして１次コイル１３１を通電させ、点火時期に達すると、イグナイタ駆動回路５０１をオフすることでイグナイタ１３３をオフして１次コイル１３１への通電を遮断する。
【００４２】
ＥＣＵ５０は、前述の点火制御を行うために、内燃機関１の回転速度及び内燃機関１の吸気行程毎の新規吸入混合気の絶対量を表す指標としての充填効率等の内燃機関１の運転状態と、通電時間と、の関係が予め設定された通電時間マップを参照し、現在の回転速度及び充填効率等の運転状態に対応する通電時間を算出するように構成されてもよく、或いは、回転速度及び充填効率等の運転状態と、点火エネルギーと、の関係が予め設定された点火エネルギーマップを参照し、現在の回転速度及び充填効率等の運転状態に対応する点火エネルギーを算出し、点火エネルギーと通電時間の関係式を用いて、通電時間を算出するように構成されていてもよい。
【００４３】
また、ＥＣＵ５０は、前述の点火制御を行うために、内燃機関１の回転速度及び充填効率等の運転状態と、点火時期と、の関係が予め設定された点火時期マップを参照し、現在の回転速度及び充填効率等の運転状態に対応する点火時期を算出するように構成されてもよい。更に、ＥＣＵ５０は、前述の点火制御を行うために、圧力センサにより検出した筒内圧力、又はクランク角度検出情報により推定した筒内圧力、に基づいて算出した燃焼重心位置が目標クランク角度に近づくように点火時期を変更するフィードバック制御により点火時期を算出するように構成されていてもよい。
【００４４】
（４）内燃機関１の点火時に於ける挙動
次に、内燃機関の点火時の挙動について説明する。１次コイル１３１への通電開始後、１次コイル１３１に流れる１次電流Ｉ１は次第に増加していく。１次電流Ｉ１の大きさに応じた磁気エネルギーが、コア１３６に蓄えられる。その後、１次コイル１３１への通電が遮断されると、１次電流Ｉ１はゼロになり、コア１３６に蓄えられていた磁気エネルギーにより、２次コイル１３２の電圧が上昇し、プラグギャップ１２２に印加される電圧を上昇させる。プラグギャップ１２２に印加される電圧が、プラグギャップ１２２の絶縁破壊電圧を上回る点火電圧に達すると、プラグギャップ１２２に火花放電が発生する。
【００４５】
ここで、火花放電とは、プラグギャップ１２２に於ける絶縁破壊、及びその絶縁破壊後にプラグギャップ１２２に生じるグロー放電又はアーク放電による放電現象全般を意味するものとする。グロー放電又はアーク放電に於ける放電経路として生じるプラズマを放電プラズマと称することとする。プラグギャップ１２２に発生した火花放電により生じた放電プラズマを介して、プラグギャップ１２２は電気的に導通し、２次コイル１３２に２次電流Ｉ２が流れ、プラグギャップ１２２に放出されるエネルギーにより燃焼室２５内の混合気が点火される。
【００４６】
（５）パッシェンの法則
絶縁破壊電圧Ｖと点火プラグ周辺の雰囲気のガス圧力Ｐと電極間距離ｄの関係は、一般にパッシェンの法則にて示されており、絶縁破壊電圧Ｖはガス圧力Ｐと電極間距離ｄとの積の関数であることが知られている。その関係式は、［Ｖ＝ｆ（Ｐ・ｄ）］で表わされる。
【００４７】
（６）ＥＣＵ５０の構成と動作
次に、ＥＣＵ５０の構成と動作について詳細に説明する。図３に於いて、１次電圧検出部５１は、点火コイル電圧センサ１３４の出力の周期的なサンプリングを行う。サンプリング周期は、ＥＣＵ５０に使用されている演算処理装置９０、及び周辺回路等の性能によっても異なるが、点火コイル装置１３の１次コイル１３１の通電を遮断してから点火プラグ１２での火花放電が発生するまでの期間の電圧挙動を検出する必要があるため、例えば１［μｓｅｃ］のような高速のサンプリング周期を必要とする。
【００４８】
ここで高速なサンプリング周期を必要とする理由について，更に説明する。図５は、実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、点火指示信号と点火コイル装置の１次電圧と２次電圧の代表波形を示す波形図である。図５に於いて、Ｖｉｇは点火コイル装置１３へ入力される入力信号であり、１次コイル１３１の通電状態を制御する信号である。図５では、時点ｔ１に於いて、入力信号Ｖｉｇは約４．５［Ｖ］から約０「Ｖ」へと変化しているが、約４．５［Ｖ］のときは１次コイル１３１への通電を行い、約０［Ｖ］では１次コイル１３１への通電を遮断する。つまり、時点ｔ１に於いて１次コイル１３１への通電が遮断される。
【００４９】
Ｖ１は、点火コイル装置１３の１次コイル１３１に発生する電圧であり、１次コイル１３１とイグナイタ１３３との接続ラインの電圧である。ここでは、電圧Ｖ１を１次電圧と称する。１次コイル１３１への電流を時点ｔ１で遮断することにより、１次コイル１３１に起電力が発生して、図５に「Ａ」で示すように、約０［Ｖ］から数百［Ｖ］まで１次電圧Ｖ１が急上昇する。入力信号Ｖｉｇの点火指示の時点、即ち、入力信号Ｖｉｇの電圧レベルがＨレベルからＬレベルに低下する時点ｔ１から、１次コイル１３１の１次電圧Ｖ１が上昇を開始する時点ｔ２までの間に、遅延時間Ｔｄｌｙが生じているが、これは点火コイル装置１３内のインターフェース回路、例えば、イグナイタ１３３、の動作遅れ時間を含む遅れ時間によるものである。
【００５０】
Ｖ２は、点火プラグ１２の電極に印加される２次コイル１３２の電圧であり、点火コイル装置１３の２次コイル１３２と点火プラグ１２との接続ラインの電圧である。ここでは、電圧Ｖ２を２次電圧と称する。１次コイル１３１への通電が時点ｔ１で遮断されることにより、前述したように１次コイル１３１に高い起電力が生じるが、１次コイル１３１と磁気結合された２次コイル１３２に於いても高い起電力が生じることになる。２次コイル１３２に発生する２次電圧Ｖ２は、１次コイル１３１の巻数に対する２次コイル１３２の巻数の比である巻数比に影響されるものであり、１次コイル１３１に対して２次コイル１３２の巻数が大きく、つまり巻数比が大きく設定されているため、１次コイル１３１の１次電圧Ｖ１に比べ大きな２次電圧Ｖ２が、２次コイル１３２に図５に「Ｂ」に示すように発生する。
【００５１】
なお、２次コイル１３２に発生する「Ｂ」に示す大きな２次電圧Ｖ２は負電圧であるが、発生している２次電圧Ｖ２の絶対値が大きいことより、ここでは「大きな電圧」と表現している。２次電圧Ｖ２は、点火プラグ１２のプラグギャップ１２２に於ける絶縁破壊電圧に時点ｔ３で到達する。これにより、プラグギャップ１２２に火花放電が発生し、２次電圧Ｖ２により蓄積されているエネルギーに基づく電圧が放電されるため、時点ｔ３に於いて約０［Ｖ］に急変する。
【００５２】
前述の絶縁破壊電圧は、ブレイク電圧とも称され、図５にはＶｂｒｋで表示している。点火指示が与えられた時点ｔ１からプラグギャップ１２２に絶縁破壊が発生する時点ｔ３までの時間を、図５ではブレイク時間Ｔｂｒｋとして表示している。図５に於いては、遅延時間Ｔｄｌｙが約３７［μｓｅｃ］であり、絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋが発生するまでの時間が約６２［μｓｅｃ］であり、電圧挙動の変化か生じ始めてからブレイクするまでは約２５［μｓｅｃ］しかなく、この間の電圧挙動の検出を行うには高速なサンプリング周期、例えば、１［μｓｅｃ］程度のサンプリング周期が必要になる。
【００５３】
ここで、１次電圧Ｖ１の挙動について説明する。１次コイル１３１への通電を遮断することにより急激な電流変化が発生し、１次コイル１３１に起電力が生じる。これは一般に自己誘導起電力と呼ばれるものであり、遅延時間Ｔｄｌｙを経過した時点ｔ２の直後に、図５に「Ａ」で示すように１次電圧Ｖ１が急上昇するのは、その１次コイル１３１の自己誘導起電力に基づくものである。
【００５４】
１次コイル１３１のみであれば、その上昇した１次電圧Ｖ１は時間の経過に伴い低下するのみであるが、図５に「Ｃ」で示すように、５０［μｓｅｃ］付近で一旦低下していた１次電圧Ｖ１が再度上昇を始める。これは、２次コイル１３２に於いて生じている起電力の影響を受けたものであり、磁気結合された１次コイル１３１と２次コイル１３２からなる２つのコイルに働く相互誘導作用によるものである。従って、１次電圧Ｖ１の電圧レベルにより２次電圧Ｖ２の状態を推定することが可能である。
【００５５】
なお、プラグギャップ１２２に絶縁破壊が発生した時点ｔ３では、２次電圧Ｖ２の急変の影響により１次電圧Ｖ１の値も急激に跳ね上がるが、サンプリングタイミングによってはその跳ね上がった値を検出できる場合とできない場合が生じ、絶縁破壊が発生した時点ｔ３での１次電圧Ｖ１のレベルのばらつきが大きくなるため、１次電圧Ｖ１の電圧レベルから２次電圧Ｖ２が絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋに達する傾向を確認するためには、絶縁破壊が発生する時点ｔ３の少し前の時点ｔ３１でのサンプリング値、例えば、絶縁破壊電圧の推定に影響の生じない最少範囲に於けるｎ回前のサンプリング値Ｖｂｒｋ１を、２次電圧Ｖ２に於ける絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋを推定するための１次電圧Ｖ１の値であるとして考える。
【００５６】
また、例えば、ｎ回前の１次電圧Ｖ１のサンプリング値Ｖｂｒｋ１のみではなく、１次電圧Ｖ１の電圧変化挙動を数回のサンプリングにより検出し、それらのサンプリング値により線形補間等を用いて算出した値を１次電圧Ｖ１のサンプリング値Ｖｂｒｋ１とし、この算出したサンプリング値Ｖｂｒｋ１により２次電圧Ｖ２に於ける絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋを推定するようにしてもよい。
【００５７】
実施の形態１による内燃機関の制御装置では、１次電圧検出部５１に入力されるのは、１次電圧Ｖ１が分圧された点火コイル電圧センサ１３４の出力であり、２次電圧Ｖ２の信号ではないため、点火タイミング以降に点火コイル電圧センサ１３４の出力が所定値以上、例えば１次電圧Ｖ１が電源電圧の２倍に相当する電圧値以上、まで上昇し、その上昇した値から約０［Ｖ］まで低下する時点ｔ３を絶縁破壊タイミングと考え、その絶縁破壊タイミングである時点ｔ３に基づいて、１次電圧のサンプリング値Ｖｂｒｋ１及び絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋが検出され、１次電圧検出部５１から出力される。
【００５８】
ここで図６を用いて奥飛火の発生時の１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２の波形挙動を説明する。図６は、実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、奥飛火の発生時の点火コイル装置の１次電圧と２次電圧の挙動を説明する説明図であって（Ａ）は、奥飛火が発生せずに点火プラグ１２のプラグギャップ１２２に火花放電が発生した場合を示し、（Ｂ）は、奥飛火が発生した場合を示す。
【００５９】
奥飛火が発生していない場合を示す図６の（Ａ）に於いて、図５にて説明したように、点火コイル装置１３へ入力される入力信号Ｖｉｇの立下り時点ｔ１の後の時点ｔ２で１次電圧Ｖ１の上昇、及び２次電圧Ｖ２の低下が開始され、２次電圧Ｖ２が絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋに到達した時点ｔ３にてプラグギャップ１２２に絶縁破壊が発生する。その後は、１次電圧Ｖ１も２次電圧Ｖ２も約０［Ｖ］となる。絶縁破壊の発生後は、２次コイル１３２に蓄積されている電気エネルギーが点火プラグのプラグギャップに放電され、蓄積された電気エネルギーが消費され、絶縁破壊状態の維持ができなくなると火花放電は停止する。
【００６０】
奥飛火が発生している図６の（Ｂ）に於いて、点火コイル装置１３へ入力される入力信号Ｖｉｇの立下り時点ｔ１の後の時点ｔ２で１次電圧Ｖ１の上昇、及び２次電圧Ｖ２の低下が開始され、２次電圧Ｖ２が絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋに到達した時点ｔ３にてプラグギャップ１２２に絶縁破壊が発生し、この時点で１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２は約０［Ｖ］に急激に変動する。しかしながら、奥飛火が発生しているのでプラグギャップ１２２での放電状態が継続されないため、２次コイル１３２に蓄積された電気エネルギーが再び作用し始め、入力信号Ｖｉｇの立下り後と同様に、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２は、絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋに達してプラグギャップに絶縁破壊が発生する時点ｔ４に至るまで再度変動する。奥飛火が断続的に発生した場合は、この１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２の変動と絶縁破壊が繰り返される。
【００６１】
図７は、実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、奥飛火の発生時の点火コイル装置の１次電圧と２次電圧の計測結果を示す説明図であって、実際の内燃機関の制御装置により、１００回の計測を実施し、夫々の計測に於ける１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２の波形を重ね書きしたものである。図７の（Ａ）は、プラグギャップがノーマルであり、且つ奥飛火が発生していない場合の１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２の波形を示し、（Ｂ）は、プレ具ギャップがノーマルよりも拡大した状態にあり、（Ａ）の場合と同じ運転状態に於いて、奥飛火が発生していている場合の１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２の波形を示している。
【００６２】
図７の（Ａ）に示す奥飛火が発生していない場合では、点火プラグ１２のプラグギャップ１２２をノーマル時のギャップである１．０［ｍｍ］として計測を実施し、図７の（Ｂ）に示す奥飛火が発生している場合では、電極摩耗状態を模擬するために、ノーマル時には１．０［ｍｍ］である点火プラグ１２のプラグギャップ１２２を、１．４［ｍｍ］に拡大して計測を実施している。
【００６３】
図７の（Ａ）に示す奥飛火の発生がない場合でも、２次電圧Ｖ２の相互誘導作用等により１次電圧Ｖ１に少しの変動Ｘ１を生じる。また、図７の（Ｂ）に示す奥飛火が発生している場合では、奥飛火の発生後は、初回の絶縁破壊の発生時と同等のレベルで１次電圧Ｖ１の変動Ｘ２、及び２次電圧Ｖ２の変動Ｘ３が発生し、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２の変動と絶縁破壊とが繰り返されている。
【００６４】
なお、図７の（Ｂ）は、前述の様に１００回の計測を実施した場合の波形であるが、プラグギャップがノーマルであるときの波形と同様に、初回の絶縁破壊発生後の１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２は、約０［Ｖ］のままとなっている場合もあり、点火プラグ１２のプラグギャップが拡大した状態であっても、奥飛火が発生しない場合もあることが示している。
【００６５】
図６及び図７に示すように、プラグギャップ１２２に初回の絶縁破壊が発生して燃料に点火される時点ｔ３の後の１次電圧Ｖ１の挙動から、奥飛火が発生していることを検出することができるため、初回の絶縁破壊が発生した時点ｔ３からの第１の所定期間Ｔｍｅｓに於ける１次電圧Ｖ１を計測し、この計測した１次電圧Ｖ１が所定値以上となるまでの期間Ｔｏｖｒが第２の所定期間Ｔｊｄｇ以上であれば、奥飛火が発生したと判定することが可能となる。
【００６６】
ここで、１次電圧Ｖ１の計測に要する第１の所定期間Ｔｍｅｓは、内燃機関１の運転条件等により予め設定された期間でもよく、或いは内燃機関１の運転中の計測値から算出した期間を用いてもよい。内燃機関１の運転中の計測値から第１の所定期間Ｔｍｅｓを算出する例として、図５に示す絶縁破壊電圧Ｖｂｒｋが発生したブレイク時間Ｔｂｒｋから遅延時間Ｔｄｌｙを減算した時間を第１の所定期間Ｔｍｅｓとして算出することができる。
【００６７】
また、前述の１次電圧Ｖ１が所定値以上となるまでの期間Ｔｏｖｒを算出するための１次電圧Ｖ１の所定値についても、ブレイク時間Ｔｂｒｋ及び遅延時間Ｔｄｌｙの計測に用いた判定値を用いてもよい。即ち、図５にて示す１次電圧Ｖ１のサンプリング値Ｖｂｒｋ１を用い、このサンプリング値Ｖｂｒｋ１に対する所定割合の値、例えばサンプリング値Ｖｂｒｋ１の５０［％］の値を、１次電圧Ｖ１が所定値以上となる期間Ｔｏｖｒを算出するための１次電圧Ｖ１の所定値としてもよい。
【００６８】
図３に於いて、１次電圧検出部５１は、点火コイル電圧センサ１３４からの出力信号の計測を行い、初回の絶縁破壊が発生した時点ｔ３からの第１の所定期間Ｔｍｅｓと、１次電圧Ｖ１が所定値以上となる期間Ｔｏｖｒを出力する。点火プラグ奥飛火判定部５２は、１次電圧検出部５１から出力された第１の所定期間Ｔｍｅｓと１次電圧Ｖ１が所定値以上となる期間Ｔｏｖｒを用いて、点火プラグ１２に於ける奥飛火の発生の有無を判定する。
【００６９】
即ち、点火プラグ奥飛火判定部５２は、１次電圧Ｖ１が所定値以上となる期間Ｔｏｖｒが第２の所定期間Ｔｊｄｇ以上である場合に奥飛火が発生したと判定する。その判定するための第２の所定期間Ｔｊｄｇは、予め設定された値でもよく、或いは、第１の所定期間Ｔｍｅｓに対する所定割合、例えば５０［％］、の期間を判定に用いる第２の所定期間Ｔｊｄｇとして設定することもできる。
【００７０】
点火プラグ異常判定部５３は、点火プラグ奥飛火判定部５２による奥飛火の発生の有無の判定結果を用いて、点火プラグ１２の異常の有無を判定する。前述のように、図７の（Ｂ）に示す奥飛火が発生する点火プラグ１２の状態であっても、点火毎に奥飛火が発生するのではなく、正常に点火プラグ１２のプラグギャップ１２２に火花放電が発生する場合もある。そのため所定回数の点火に対する奥飛火発生頻度を算出し、その奥飛火発生頻度が所定値以上となった場合に、点火プラグ１２に異常が生じているものと判定することにより、一過性の燻り等による低頻度な奥飛火による点火プラグ異常判定を回避することが可能となる。
【００７１】
（７）点火プラグの異常を判定する具体的処理
次に、以上説明した奥飛火発生の有無の判定及び点火プラグの異常の有無の判定の考え方に基づく、具体的な判定処理について説明する。図１０は、実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、点火プラグ異常判定処理を示すフローチャートである。この処理は周期的に繰り返して行われるものである。
【００７２】
図１０に於いて、ステップ１００１では計測実行条件の判定を行う。実施の形態１では、点火コイル装置１３の通電を遮断してから点火プラグに絶縁破壊による火花放電が発生するまで、及び、その後の所定期間の電圧挙動を検出する。一般に、内燃機関が運転されているときの点火タイミングは、前述の遅延時間Ｔｄｌｙ等も考慮しているため圧縮上死点ＴＤＣよりも早い位置になる。図１１は、実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、クランク角度と筒内圧力の関係を示す説明図であって、同じ運転条件に於いて、燃焼させたときと、燃焼カットにより燃焼をさせなかったときの、クランク角度と、内燃機関のシリンダ内圧力である筒内圧と、の関係を示している。
【００７３】
燃焼時の点火タイミングは、圧縮上死点ＴＤＣに対して２５［°］早い圧縮上死点前ＢＴＤＣのタイミングとなっており、圧縮上死点ＴＤＣ付近では燃焼による筒内圧の上昇が始まっており、圧縮上死点ＴＤＣから１５［°］程度遅れたタイミングにて筒内圧はピークＰを迎えている。最適な点火タイミングに対し、点火タイミングを早めていった場合には、内燃機関の熱効率が低下し、ノッキング等の悪影響も生じる。また、点火タイミングを遅らせていった場合は、十分な燃焼が行われず、内燃機関の熱効率は低下し、未燃焼ガスが排気弁から排出され排気温度及び触媒の温度を上昇させる等の悪影響が生じる。
【００７４】
そのため、内燃機関の燃焼運転中では最適な点火タイミングにて点火する必要があるが、図１１からもわかるように、圧縮上死点ＴＤＣに対し２５［°］早いタイミングでは、燃焼カット時の圧縮上死点ＴＤＣのタイミングでの筒内圧と比較しても、半分程度までしか筒内圧は上昇していない。絶縁破壊電圧は、前述のパッシェンの法則から明らかなように筒内の圧力に影響を受けるものであり、筒内圧力の低い状態では点火プラグのギャップによる絶縁破壊電圧への影響も小さいことが確認されており、プラグギャップの差による絶縁破壊電圧の差も生じにくい。
【００７５】
従って、点火プラグのプラグギャップに対する奥飛火の影響を確認するためには、筒内圧の高い状態での点火を行う必要があり、圧縮上死点ＴＤＣのタイミングでの点火が望ましいが、燃焼運転中であれば最適な点火タイミングではなくなり燃費悪化等の問題が生じるため、圧縮上死点ＴＤＣのタイミングでの点火は燃料カット運転中に行う必要がある。一般的には、下り坂、減速中等の内燃機関の出力を要しない運転状態では、内燃機関の燃料カットが行われる。ステップ１００１では、安定した条件での計測を行うために、内燃機関の回転数、車両の速度、内燃機関の水温等の条件が所定値以上での燃料カット運転状態を判定するものである。なお、ステップ１００２以降の処理中に計測実行条件が不成立となった場合は、直ちにそのステップでの処理は中断され、計測実行条件不成立として扱われる。
【００７６】
ステップ１００２では、計測準備を行う。前述の通り、計測時の筒内圧力は高い方が望ましく、計測時の筒内圧力を上げるためには筒内への吸入空気量を増加させる必要があり、そのためにはスロットルバルブ４を開く必要がある。一般的なガソリン内燃機関を搭載した車両では、ブレーキ能力を高めるために内燃機関の負圧を利用したブレーキ倍力装置が用いられる。内燃機関の負圧を得るために、多くは吸気マニホールド１９にブレーキ倍力装置がワンウェイバルブを介して接続され、減速時等に生じる内燃機関の負圧をブレーキ倍力装置に供給している。
【００７７】
車両の減速時に、筒内への吸入空気量を増やすためにスロットルバルブ４を開くと、ブレーキ倍力装置での負圧確保が出来ず、ブレーキ性能への影響が生じる可能性があるため、計測準備を行なうステップ１００２では、減速運転になってからの所定時間はスロットルバルブ４を閉じてブレーキ倍力装置への負圧を確保した後に、筒内への吸入空気量を増加させるために開く。なお、ブレーキ倍力装置に圧力センサを設けて、ブレーキ性能に影響が生じない負圧状態になるまでスロットルバルブ４を閉じるようにしてもよい。
【００７８】
ステップ１００３では計測処理を行う。具体的には、図３のブロック図における、１次電圧検出部５１の処理が行われる。計測回数カウンタはマイコン起動時に「０」に初期化されており、このステップにて計測処理が行われる度に、「１」ずつ予め設定された値までカウントアップされる。
【００７９】
ステップ１００４では、図３の点火プラグ奥飛火判定部５２での処理である奥飛火の発生の有無についての判定が行われる。奥飛火の発生の有無の判定は、前述したように、１次電圧Ｖ１が所定値以上となる期間Ｔｏｖｒが第２の所定期間Ｔｊｄｇ以上である場合に奥飛火が発生したと判定してステップ１００５に進み、奥飛火が発生していなければ処理を終了する。
【００８０】
ステップ１００５では、図３に示す点火プラグ奥飛火判定部５２での処理として、前述の１次電圧Ｖ１が所定値以上となる期間Ｔｏｖｒが第２の所定期間Ｔｊｄｇを超えた回数を奥飛火判定回数としてカウントアップする。なお、この奥飛火判定回数カウンタは、演算処理装置９０の起動時に「０」に初期化されている。
【００８１】
ステップ１００６では、図３に示す点火プラグ異常判定部５３での処理として、頻度算出のためのタイミングを判定し、計測回数が所定回数以上であれば頻度を算出する処理としてステップ１００７へ進み、計測回数が所定回数未満であれば処理を終了する。ここで、所定回数とは、奥飛火発生頻度を算出する際に用いられる期間を示すものであり、例えば１００サイクル期間となる「１００」という値が設定されている。
【００８２】
ステップ１００７では、図３に示す点火プラグ異常判定部５３での処理である奥飛火判定頻度の算出が行われる。奥飛火判定頻度は、計測回数に対する奥飛火判定回数の比率である。奥飛火判定頻度の算出後は、計測回数カウンタと奥飛火判定回数カウンタは初期化される。
【００８３】
ステップ１００８では、図３に示す点火プラグ異常判定部５３での処理が行われる。即ち、奥飛火判定頻度と予め設定された判定値との比較が行われ、奥飛火判定頻度が所定値以上であればステップ１００９に進み、奥飛火判定頻度が所定値未満であれば処理を終了する。
【００８４】
ステップ１００９では、図３に示す点火プラグ異常判定部５３での処理である点火プラグ異常判定が行われる。即ち、ステップ１００８に於いて奥飛火発生頻度が所定値以上であると判定されたことを受けて、ステップ１００９に於いて点火プラグ１２に異常が生じているものと判定し、プラグ異常判定結果が異常状態であるとして出力される。点火プラグ異常判定部５３からの出力は、他のアプリケーション処理等でのドライバーへの警告、内燃機関制御等に用いられるが、ここではその詳細な説明を省略する。
【００８５】
なお、点火プラグのプラグギャップの拡大による奥飛火の発生は、筒内圧が高い、つまりは内燃機関が高負荷状態にある場合の方が、そうでない場合よりも発生し易いため、点火プラグ異常判定のときには、内燃機関の運転条件を高負荷とならないように制限した範囲に制御することは有効なフェールセーフの手段である。
【００８６】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８７】
１  内燃機関、２  エアフローセンサ、３  スロットル開度センサ、
４  スロットルバルブ、５  サージタンク、６  吸気ポート、
７  マニホールド圧センサ、８  マニホールド温度センサ、９  インジェクタ、
１０  吸気可変バルブタイミング機構、１０１  吸気バルブ、
１１  排気可変バルブタイミング機構、１１１  排気バルブ、１２  点火プラグ、
１３  点火コイル装置、１４  排気路、１５  ＥＧＲバルブ、１６  回転プレート、
１７  クランク角センサ、１８  大気圧センサ、１９  吸気マニホールド、
２０  直流電源、２１  ＥＧＲ流路、２３  吸気路、２５  燃焼室、
２６  アクセルポジションセンサ、５０  ＥＣＵ、５１  １次電圧検出部、
５２  点火プラグ奥飛火判定部、５３  点火プラグ異常判定部、９０  演算処理装置、
９１１  第1の記憶装置、９１２  第2の記憶装置、９２  入力回路、９３  出力回路、１２１  抵抗、１２２  プラグギャップ、１３１  １次コイル、１３２  ２次コイル、
１３４  点火コイル電圧センサ、１３６  コア、５０１  イグナイタ駆動回路
【図１】
2020084854.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020084854.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020084854.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020084854.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月19日(2019.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に配備されたプラグギャップを有する点火プラグと、
直流電源から電力が供給される１次コイル、及び前記１次コイルと磁気結合され前記１次コイルの巻数よりも多い巻数を備えた２次コイルを有する点火コイル装置と、
を備え、
前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記２次コイルに発生した点火電圧を、前記点火プラグに印加して前記プラグギャップに火花放電を発生させ、前記燃焼室内に供給された燃料に点火するように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部と、
を備え、
前記内燃機関は、吸気路と、燃料の供給を停止することが可能な燃料供給装置と、を有し、
前記内燃機関が、前記燃料供給装置からの燃料の供給を停止した燃料カット運転状態にあるとき、前記内燃機関の圧縮上死点の近傍に於いて前記点火を行うように構成され、
前記吸気路は、前記吸気路を開閉するスロットルバルブを有し、
前記内燃機関が前記燃料カット運転状態に移行したときには、前記燃料カット運転状態に移行したときから所定時間経過後に、前記スロットルバルブを開いて前記燃料カット運転状態のときに前記内燃機関に吸入される空気量を増加させるように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記点火プラグ奥飛火判定部は、前記火花放電の発生後に前記１次電圧が所定値以上に上昇した場合に、前記点火プラグに奥飛火が発生したと判定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の燃焼室内に配備されたプラグギャップを有する点火プラグと、
直流電源から電力が供給される１次コイル、及び前記１次コイルと磁気結合され前記１次コイルの巻数よりも多い巻数を備えた２次コイルを有する点火コイル装置と、
を備え、
前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記２次コイルに発生した点火電圧を、前記点火プラグに印加して前記プラグギャップに火花放電を発生させ、前記燃焼室内に供給された燃料に点火するように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部と、
前記点火プラグの異常を判定する点火プラグ異常判定部と、
を備え、
前記点火プラグ異常判定部は、前記点火プラグの所定回数の点火に対する前記奥飛火の発生頻度を算出し、前記算出した奥飛火の発生頻度が所定値以上となったときに、前記点火プラグに異常が生じていると判定するように構成され、
前記点火プラグ異常判定部が前記点火プラグに異常が発生していると判定したときは、前記内燃機関の高負荷運転を禁止するように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、燃料の供給を停止することが可能な燃料供給装置を有し、
前記内燃機関が、前記燃料供給装置からの燃料の供給を停止した燃料カット運転状態にあるとき、前記内燃機関の圧縮上死点の近傍に於いて前記点火を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、吸気路を有し、
前記吸気路は、前記吸気路を開閉するスロットルバルブを有し、
前記内燃機関が前記燃料カット運転状態に移行したときには、前記燃料カット運転状態に移行したときから所定時間経過後に、前記スロットルバルブを開いて前記燃料カット運転状態のときに前記内燃機関に吸入される空気量を増加させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本願は、内燃機関の制御装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本願は、従来の技術に於ける前述のような題点を解決するための技術を開示するものであり、点火プラグの奥飛火の発生を精度よく検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本願に開示される内燃機関の制御装置は、
内燃機関の燃焼室内に配備されたプラグギャップを有する点火プラグと、
直流電源から電力が供給される１次コイル、及び前記１次コイルと磁気結合され前記１次コイルの巻数よりも多い巻数を備えた２次コイルを有する点火コイル装置と、
を備え、
前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記２次コイルに発生した点火電圧を、前記点火プラグに印加して前記プラグギャップに火花放電を発生させ、前記燃焼室内に供給された燃料に点火するように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部と、
を備え、
前記内燃機関は、吸気路と、燃料の供給を停止することが可能な燃料供給装置と、を有し、
前記内燃機関が、前記燃料供給装置からの燃料の供給を停止した燃料カット運転状態にあるとき、前記内燃機関の圧縮上死点の近傍に於いて前記点火を行うように構成され、
前記吸気路は、前記吸気路を開閉するスロットルバルブを有し、
前記内燃機関が前記燃料カット運転状態に移行したときには、前記燃料カット運転状態に移行したときから所定時間経過後に、前記スロットルバルブを開いて前記燃料カット運転状態のときに前記内燃機関に吸入される空気量を増加させるように構成されている、
ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本願に開示される内燃機関の制御装置は、
内燃機関の燃焼室内に配備されたプラグギャップを有する点火プラグと、
直流電源から電力が供給される１次コイル、及び前記１次コイルと磁気結合され前記１次コイルの巻数よりも多い巻数を備えた２次コイルを有する点火コイル装置と、
を備え、
前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記２次コイルに発生した点火電圧を、前記点火プラグに印加して前記プラグギャップに火花放電を発生させ、前記燃焼室内に供給された燃料に点火するように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記１次コイルの電圧である１次電圧を検出する１次電圧検出部と、
前記プラグギャップに火花放電が発生した後の前記１次コイルの電圧に基づいて、前記点火プラグに奥飛火が発生しているか否かを判定する点火プラグ奥飛火判定部と、
前記点火プラグの異常を判定する点火プラグ異常判定部と、
を備え、
前記点火プラグ異常判定部は、前記点火プラグの所定回数の点火に対する前記奥飛火の発生頻度を算出し、前記算出した奥飛火の発生頻度が所定値以上となったときに、前記点火プラグに異常が生じていると判定するように構成され、
前記点火プラグ異常判定部が前記点火プラグに異常が発生していると判定したときは、前記内燃機関の高負荷運転を禁止するように構成されている、
ことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】