(57)【要約】【課題】気筒内の混合気の流れが変化することで、火花放電による確実な点火が行えないことがあった。【解決手段】点火制御部２４は、点火コイルの２次側に発生する２次電圧の平均値を算出する２次電圧算出部３１と、所定期間における内燃機関のサイクルに対する、２次電圧の平均値が設定平均値以下となるサイクルの比率を、気筒内における混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率として算出する不規則流れ比率算出部３２と、不規則流れ比率が、不規則流れ比率の到達目標とする設定比率値以下となるように点火操作量を補正する点火操作量補正部３７と、を備える。【選択図】図３
2020112055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられる点火コイルの１次側に、所定の点火操作量に従って１次電圧を供給して、前記内燃機関に設けられる点火プラグを放電して、前記内燃機関の気筒内に吸入されるガスと、燃料とが混合された混合気の点火を制御する点火制御部を備え、前記点火制御部により前記内燃機関を制御する制御装置であって、
前記点火制御部は、
前記点火コイルの２次側に発生する２次電圧の平均値を算出する２次電圧算出部と、
所定期間における前記内燃機関のサイクルに対する、前記２次電圧の平均値が設定平均値以下となるサイクルの比率を、前記気筒内における前記混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率として算出する不規則流れ比率算出部と、
前記不規則流れ比率が、前記不規則流れ比率の到達目標とする設定比率値以下となるように前記点火操作量を補正する点火操作量補正部と、を備える
制御装置。
【請求項２】
前記点火制御部は、
前記２次電圧算出部により算出された前記２次電圧の平均値と、前記点火コイルに取付けられた電流センサにより検出された前記点火コイルの２次電流とに基づいて、前記点火プラグが前記混合気に供給する供給エネルギのエネルギ供給量を算出するエネルギ供給量算出部と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記不規則流れ比率の目標値を算出する目標値算出部と、
前記不規則流れ比率、前記エネルギ供給量、及び前記不規則流れ比率の目標値に基づいて前記点火操作量の補正の実施又は不実施を判定する補正判定部と、を備え、
前記点火操作量補正部は、前記補正判定部により前記点火操作量の補正の実施と判定された場合に、前記点火操作量を補正する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記不規則流れ比率の目標値には、前記設定比率値が含まれ、
前記補正判定部は、前記不規則流れ比率が前記設定比率値以下である場合に、前記点火コイルの２次側に発生する前記供給エネルギを減少させる補正の実施又は不実施を判定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
さらに、前記補正判定部により前記供給エネルギを減少させる補正の実施が判定された場合に、前記供給エネルギを減少させる補正を実施するための供給エネルギ補正量を算出し、前記供給エネルギ補正量を前記点火操作量補正部に出力する供給エネルギ補正部を備え、
前記点火操作量補正部は、前記供給エネルギ補正部から入力される前記供給エネルギ補正量に基づいて、前記供給エネルギを減少させる
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記不規則流れ比率の目標値には、前記設定比率値にて前記点火プラグが前記混合気に供給する供給エネルギを表す設定供給エネルギが含まれ、
前記供給エネルギ補正部は、前記不規則流れ比率が前記設定比率値以下である場合に、前記設定供給エネルギと、前記供給エネルギとの差分を供給エネルギ補正量として算出し、
前記点火操作量補正部は、前記供給エネルギ補正部から入力される前記供給エネルギ補正量に基づいて、前記供給エネルギを減少させる
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記点火操作量補正部は、前記点火コイルの１次側に通電する点火通電時間を補正する
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記点火操作量補正部は、前記不規則流れ比率が前記設定比率値を超える場合に、前記点火プラグの点火時期を進角に補正する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記目標値算出部は、前記内燃機関の回転数が大きく、かつ前記内燃機関のトルクが小さいほど前記設定比率値を小さく設定し、前記内燃機関の回転数が小さく、かつ前記内燃機関のトルクが大きいほど前記設定比率値を大きく設定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、前記気筒内に流入するガスの流速を変えるタンブル制御弁を備え、
前記目標値算出部は、前記タンブル制御弁の開度が小さいほど前記設定比率値を小さく設定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記内燃機関は、前記内燃機関に設けられた吸気弁が動作する時期を変更する可変弁を備え、
前記目標値算出部は、前記可変弁の動作により前記吸気弁の閉じ時期が進角するほど前記設定比率値を大きく設定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記点火プラグの点火時期が進角にある最適点火時期における前記設定供給エネルギに比べて、前記点火時期が遅角になるほど、前記混合気の燃焼安定性から決まる要求エネルギが増加する
請求項６に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記内燃機関は、前記気筒内に導入される前記ガスの湿度を検出する湿度検出部を備え、
前記点火操作量補正部は、前記湿度検出部により検出された前記ガスの湿度が高いほど、前記供給エネルギ補正部により算出された前記供給エネルギ補正量を小さく設定する
請求項６に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記内燃機関は、前記気筒内に導入される前記ガスの湿度を検出する湿度検出部を備え、
前記点火操作量補正部は、前記湿度検出部により検出された前記ガスの湿度が高いほど、前記点火プラグの点火時期を前記進角に補正する進角補正量を大きくする
請求項７に記載の制御装置。
【請求項１４】
内燃機関に設けられる点火コイルの１次側に、所定の点火操作量に従って１次電圧を供給して、前記内燃機関に設けられる点火プラグを放電して、前記内燃機関の気筒内に吸入されるガスと、燃料とが混合された混合気の点火を制御する点火制御部を備え、前記点火制御部により前記内燃機関を制御する制御装置であって、
前記点火制御部は、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記気筒内における前記混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率の推定値を推定する不規則流れ比率推定部と、
前記不規則流れ比率の推定値が、前記不規則流れ比率の到達目標とする設定比率値以下となるように前記点火操作量を補正する点火操作量補正部と、を備える
制御装置。
【請求項１５】
前記点火制御部は、
前記点火コイルの１次側に通電する点火通電時間により前記点火コイルに供給される供給エネルギのエネルギ供給量を推定するエネルギ供給量推定部と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記不規則流れ比率の目標値を算出する目標値算出部と、
前記不規則流れ比率の推定値、前記エネルギ供給量、及び前記不規則流れ比率の目標値に基づいて前記点火操作量の補正の実施又は不実施を判定する補正判定部と、を備え、
前記点火操作量補正部は、前記補正判定部により前記点火操作量の補正の実施と判定された場合に、前記点火操作量を補正する
請求項１４に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記不規則流れ比率の目標値には、前記設定比率値が含まれ、
前記補正判定部は、前記不規則流れ比率の推定値が前記設定比率値以下である場合に、前記供給エネルギを減少させる補正の実施又は不実施を判定する
請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記不規則流れ比率推定部は、前記点火プラグの点火時期が遅角するほど、前記不規則流れ比率を大きく推定する
請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記不規則流れ比率推定部は、前記内燃機関の回転数が大きいほど前記不規則流れ比率を小さく推定し、前記内燃機関のトルクが大きいほど前記不規則流れ比率を大きく推定する
請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１９】
前記内燃機関は、前記気筒内に流入するガスの流速を変えるタンブル制御弁を備え、
前記不規則流れ比率推定部は、前記タンブル制御弁の開度が小さいほど前記不規則流れ比率を小さく推定する
請求項１５に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記内燃機関は、前記内燃機関に設けられた吸気弁が動作する時期を変更する可変弁を備え、
前記不規則流れ比率推定部は、前記可変弁の動作により前記吸気弁の閉じ時期が進角するほど前記不規則流れ比率を大きく推定する
請求項１５に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃費性能を向上するためには種々の方法があるが、内燃機関の燃料消費量を低減することが重要である。燃料消費量を低減するには、内燃機関の運転中に発生するポンプ損失、冷却損失、排気損失、といった各種損失を低減することが有効である。例えば、ポンプ損失、冷却損失を低減する方法として、燃料と空気の比率を量論混合比（理論混合比）に比べて希薄にして燃焼させる希薄燃焼や、燃焼ガスの一部を吸気側に戻して燃料と空気の混合気を希釈するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを活用した燃焼方式が知られていた。以下の説明では、希薄燃焼やＥＧＲガスを活用した燃焼方式をまとめて「希釈燃焼」と記載する。また、内燃機関の気筒に流入する吸気を「ガス」と呼び、気筒内で燃料と混合されたガスを「混合気」と呼ぶ。
【０００３】
希釈燃焼を用いると、希釈燃焼を用いない場合に比べて吸気管圧力を上げることができる。このため、内燃機関の負荷が低い条件でのポンプ損失の低減や、熱容量を増加させて、混合気の燃焼温度を低下させることで、冷却損失の低減を図ることができる。また、内燃機関の負荷が高い条件では、ＥＧＲガスを導入することにより自着火反応に至る反応進行が抑制されるため、異常燃焼の発生が抑制される。これによって点火時期を最適時期に近づけるように進角することができ、排気損失を低減することが可能となる。
【０００４】
燃料消費量を低減するためには、運転条件に応じて適切な混合気の希釈度（以下に説明するガス燃料比）を設定する必要がある。例えば、混合気の希釈度は、空気やＥＧＲガスからなる混合ガスの質量和と燃料の質量の比（ガス燃料比Ｇ／Ｆ）、空気と燃料の質量比（空燃比Ａ／Ｆ）、吸気ガス中のＥＧＲガスの割合（ＥＧＲ率）で評価することが多い。
【０００５】
希釈度の大きな条件（希薄な混合気の状態）で失火を避けて燃焼を実現するためには、燃料の相対的な濃度が小さくなっているので、火花点火時に点火プラグから気筒内の混合気に供給する供給エネルギを増加させる必要がある。また、希釈度の大きな条件で安定的な燃焼を実現するために、内燃機関の気筒内の混合気の乱流強度や流速を、従来に比べて増加させる必要がある。
【０００６】
しかしながら、気筒内での乱流強度や流速が大きくなると、点火プラグでの放電の吹き消え等の現象による失火発生の可能性が生じる。この場合においても、火花点火時に点火プラグから気筒内混合気に供給する供給エネルギを増加させる必要がある。また、放電期間中にプラグ周囲における混合気の流れ方向が変化し、混合気の流れが不規則になると、混合気に対する供給エネルギの伝達効率が低下する。このため、放電期間中の混合気の流れが不規則になる確率が高い点火遅角条件では、供給エネルギ量を大きく設定する必要がある。
【０００７】
このことから供給エネルギは、放電期間中に気筒内の流れ方向が変化しないか（規則的か）、又は変化するか（不規則か）を考慮して設定する必要がある。気筒内の流れの状態に応じて、点火プラグから気筒内の混合気に供給する供給エネルギを増加する技術として、例えば、特許文献１に開示された内燃機関用の点火装置が知られている。
【０００８】
この特許文献１には、「筒内流速に基づき２次電流の指令値を算出することで、火花放電の吹き消えが発生しないように２次電流を制御することができる。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−２１７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された技術により、気筒内の流速に比例する電流値を２次側コイルに発生させる電流値として設定することが可能となる。このため、気筒内の流速が大きな条件において、火花放電の吹き消えの防止と、確実な点火を実現することができると考えられていた。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、気筒内の流れ方向の変化の有無に応じて点火プラグが混合気に供給するエネルギの要求値を決定する方法について考慮されたものではない。単に気筒内の流速が大きいことを吹き消えの防止する制御を行うための条件とした場合、希薄燃焼を行ったり、タンブル制御弁により気筒内に流入するガスの流速を早めたする場合に、点火プラグが混合気に対して過剰なエネルギを供給することとなり、点火プラグの劣化が加速してしまう。そこで、放電期間中に気筒内の流れ方向が変化しないか（規則的か）、又は変化するか（不規則か）を考慮してエネルギを設定する必要がある、という課題に対応する制御方法の立案が望まれている。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、気筒内における混合気の流れ方向の変化を考慮して、混合気を点火する点火操作量を変えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る制御装置は、内燃機関に設けられる点火コイルの１次側に、所定の点火操作量に従って１次電圧を供給して、内燃機関に設けられる点火プラグを放電して、内燃機関の気筒内に吸入されるガス、燃料とが混合された混合気の点火を制御する点火制御部を備え、点火制御部により内燃機関を制御する。この点火制御部は、点火コイルの２次側に発生する２次電圧の平均値を算出する２次電圧算出部と、所定期間における内燃機関のサイクルに対する、２次電圧の平均値が設定平均値以下となるサイクルの比率を、気筒内における混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率として算出する不規則流れ比率算出部と、不規則流れ比率が、不規則流れ比率の到達目標とする設定比率値以下となるように点火操作量を補正する点火操作量補正部と、を備える。
【００１４】
また、本発明に係る制御装置は、内燃機関に設けられる点火コイルの１次側に、所定の点火操作量に従って１次電圧を供給して、内燃機関に設けられる点火プラグを放電して、内燃機関の気筒内に吸入されるガス、燃料とが混合された混合気の点火を制御する点火制御部を備え、点火制御部により内燃機関を制御する。この点火制御部は、内燃機関の運転状態に基づいて、気筒内における混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率の推定値を推定する不規則流れ比率推定部と、不規則流れ比率の推定値が、不規則流れ比率の到達目標とする設定比率値以下となるように点火操作量を補正する点火操作量補正部と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内燃機関の気筒内に吸入されるガスの流れが不規則であることを表す不規則流れ比率に基づいて、放電期間における点火プラグ周辺の混合気の流れ方向の変化を考慮して点火操作量を補正することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関システムの構成例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＥＣＵの構成例を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵ内の点火制御部の内部構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る点火制御部内の各制御ブロックで実行される処理の例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る気筒内における規則流れと不規則流れの例をサイクル毎に示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の回転数とトルクとの関係を表す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る吸気弁閉じ時期と、不規則流れ比率倍率との関係を表す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るタンブル制御弁開度と、不規則流れ比率倍率との関係を表す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の同一トルク、同一回転数の条件において点火プラグの点火時期を変更した場合に燃焼安定性から決まる要求エネルギと点火時期との関係を示す説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る点火プラグの周辺に発生する放電路の動きと、２次電圧の変化の様子を示す説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る点火プラグの点火時期と不規則流れの発生する割合（不規則流れ比率）を表す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の回転数とトルクに応じて変化する設定供給エネルギの例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る点火制御部が算出した値と、点火操作量との関係を表すタイミングチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵが備える点火制御部の内部構成例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る点火制御部内の各制御ブロックで実行される処理の例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係るクランク角度と不規則流れ比率との関係を表すチャート図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る点火制御部が算出した値と、点火操作量との関係を表すタイミングチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵが備える点火制御部の内部構成例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る湿度対応供給エネルギ補正部が行う処理の例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第３の実施の形態に係る湿度や希釈度に対する供給エネルギ補正量倍率の関係を示すチャート図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る湿度対応点火操作補正部が行う処理の例を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係る湿度や希釈度に対する点火進角量補正倍率の関係を示すチャート図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る点火制御部が算出した値と、点火操作量との関係を表すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
始めに、自動車に使用される火花点火式の内燃機関の制御装置を備える内燃機関システムの構成例について、図１と図２を参照して説明する。
図１は、内燃機関システムの構成例を示す概略構成図である。この内燃機関システムは、ガソリン燃料を気筒内に直接噴射する気筒内燃料噴射装置（インジェクタ１３）を備えている。
【００１９】
内燃機関ＥＮＧは、点火コイル１６を利用して点火プラグ１７に火花放電を発生して混合気に着火する火花点火燃焼を実施する自動車用の気筒内噴射式内燃機関の一例である。内燃機関ＥＮＧが備える、エアフローセンサ１と、湿度センサ３ａ，３ｂと、コンプレッサ４ａと、インタークーラ７と、電子制御スロットル２とが、吸気管の各々の適宜位置に設けられている。
【００２０】
エアフローセンサ１は、吸入空気量及び吸気温度を計測する。
湿度検出部（湿度センサ３ａ，３ｂ）は、気筒内に導入されるガスの湿度を検出する。このため、湿度センサ３ａ，３ｂは、吸気湿度、すなわち空気とＥＧＲガスとの混合気中の水分量を検出可能である。
湿度センサ３ａは、エアフローセンサ１の近くに設けられ、吸入空気の湿度を検出可能である。また、湿度センサ３ｂは、サージタンク６に設けられ、サージタンク６に貯まる空気の湿度を検出可能である。
【００２１】
コンプレッサ４ａは、吸気を気筒内に過給する過給機の一部として設けられる。
インタークーラ７は、吸気を冷却する。
電子制御スロットル２は、吸気管圧力を調整する。
【００２２】
また、内燃機関ＥＮＧには、各気筒のシリンダ１４の中に燃料を噴射するインジェクタ１３と、気筒内のガスに供給エネルギを供給する点火装置（以下、点火コイル１６、点火プラグ１７と分けて記載する）とが気筒ごとに備えられている。
そして、本実施の形態に係る制御装置は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）に設けられる点火コイル（点火コイル１６）の１次側に、所定の点火操作量に従って１次電圧を供給して、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）に設けられる点火プラグ（点火プラグ１７）を放電して、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の気筒内に吸入されるガスと、燃料とが混合された混合気の点火を制御する点火制御部（点火制御部２４）を備え、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）を制御する。点火制御部２４の構成は、後述する図２及び図３に示す。なお、内燃機関の制御装置は、内燃機関ＥＮＧを制御する電子コントロールユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０に該当する。
【００２３】
また、図示していないが、内燃機関ＥＮＧには、点火コイル１６の１次側の電圧を計測する電圧センサと、２次側の電流を測定する電流センサとが備えられてる。また、気筒内に流入する混合気、又は気筒内から排出する排気ガスを調整する可変弁５が、シリンダヘッドに備えられている。可変弁（可変弁５）は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）に設けられた吸気弁（吸気弁２５）が動作する時期を変更する。可変弁５を調整することにより、全気筒の吸気量および内部ＥＧＲガス量が調整される。
【００２４】
更に、吸気管には内燃機関ＥＮＧの気筒内に流入するガスの流速を制御するための弁として、ＥＣＵ２０により開度が制御されるタンブル制御弁８が備えられている。タンブル制御弁８は、図中に示す状態ｓｔ１の時に全閉状態となり、状態ｓｔ２の時に全開状態となる。タンブル制御弁８の開度（「タンブル制御弁開度」と呼ぶ）は、ＥＣＵ２０により調整される。タンブル制御弁８が全閉状態であれば、サージタンク６に貯められた空気が吸気管から気筒内に流入する吸気の流速が加速する。タンブル制御弁８が全開状態であれば、吸気管から気筒内に流入する吸気の流速が減速する。タンブル制御弁（タンブル制御弁８）は、気筒内に流入するガスの流速を変える。タンブル制御弁８により流速が変えられたガスが気筒内に流入することで、気筒内における混合気が規則流れになりやすい。そして、ＥＣＵ２０は、タンブル制御弁８の開度を調整することで、気筒内に流入するガスの流速を制御する。
【００２５】
また、図示していないがインジェクタ１３に高圧燃料を供給するための高圧燃料ポンプが燃料配管によってインジェクタ１３に接続される。また、燃料配管の中には、燃料噴射圧力を計測するための燃料圧力センサが備えられている。また、内燃機関ＥＮＧのピストン位置を検知するためのクランク角度センサ１９がクランクシャフトに取り付けられている。燃料圧力センサ及びクランク角度センサ１９の出力情報はＥＣＵ２０に送られる。
【００２６】
更に、内燃機関ＥＮＧが備える、タービン４ｂと、電子制御ウェイストゲート弁１１と、三元触媒１０と、空燃比センサ９とが、排気管１５の各々の適宜位置に設けられている。
タービン４ｂは、排気エネルギによって過給機のコンプレッサ４ａに回転力を与える。
電子制御ウェイストゲート弁１１は、タービン４ｂに流れる排気流量を調整する。
三元触媒１０は、排気を浄化する。
空燃比センサ９は、空燃比検出器の一態様であって、三元触媒１０の上流側にて排気ガスの空燃比を検出する。
【００２７】
また、内燃機関ＥＮＧは、排気管の三元触媒１０の下流から、吸気管のコンプレッサ４ａの上流に排気を還流させるためのＥＧＲ管１００を備える。また、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１０２、ＥＧＲガス流量を制御するためのＥＧＲ弁（ＥＧＲ機構）１０１が、ＥＧＲ管１００の各々の適宜位置に取り付けられている。
また、内燃機関ＥＮＧには、内燃機関ＥＮＧを巡る冷却水の温度を計測する温度センサ１８が設けられている。
【００２８】
上述したエアフローセンサ１、湿度センサ３ａ，３ｂ、温度センサ１８及び空燃比センサ９から得られる出力情報は、ＥＣＵ２０に送られる。また、アクセル開度センサ１２から得られる出力情報がＥＣＵ２０に送られる。アクセル開度センサ１２は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出する。
【００２９】
ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１２の出力情報に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ１２は、内燃機関ＥＮＧへの要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ＥＣＵ２０は、クランク角度センサ１９の出力情報に基づいて、内燃機関ＥＮＧの回転速度を演算する。ＥＣＵ２０は、上述した各種センサの出力情報から得られる内燃機関ＥＮＧの運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、燃料圧力、ＥＧＲガス流量等の内燃機関ＥＮＧの主要な作動量を最適に演算する。
【００３０】
ＥＣＵ２０で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、インジェクタ１３に送られる。また、ＥＣＵ２０で演算された点火時期で点火されるように、点火信号が点火コイル１６に送られる。また、ＥＣＵ２０で演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電子制御スロットル２に送られる。
【００３１】
吸気管から吸気弁２５を経て気筒内に流入した空気に対し、インジェクタ１３が燃料を噴射することで混合気を形成する。混合気は、所定の点火時期で点火プラグ１７から発生する火花により爆発し、その燃焼圧によりピストンを押し下げて内燃機関ＥＮＧの駆動力となる。更に、爆発後の排気ガスは排気管１５を経て、三元触媒１０に送りこまれ、排気成分は三元触媒１０内で浄化され、外部へと排出される。
【００３２】
このような内燃機関システムにおいて、詳細な内部構成例及び動作例について以下に説明する。
図２は、ＥＣＵ２０の内部構成例を示す制御ブロック図である。
ＥＣＵ２０は、入力回路２１と、入出力ポート２２と、ＣＰＵ２３ａと、ＲＯＭ２３ｂと、ＲＡＭ２３ｃと、点火制御部２４とを備える。
【００３３】
点火コイル１６の電圧センサが検出した１次電圧、点火コイル１６の電流センサが検出した２次電流、アクセル開度センサ１２からのアクセル踏込情報（アクセル開度）、内燃機関ＥＮＧの回転数、湿度センサ３ａ，３ｂからの湿度情報、エアフローセンサ１からの空気量情報、クランク角度センサ１９からの角度情報（クランク角度）等の入力信号は、ＥＣＵ２０の入力回路２１に入力される。ただし、入力信号はこれらだけに限られないので、適宜に追加して説明する。
【００３４】
入力回路２１に入力された各センサの入力信号は、入出力ポート２２内の入力ポートに送られる。入出力ポート２２に送られた入力情報は、ＲＡＭ２３ｃに一時保管され、ＣＰＵ２３ａで、所定の制御プログラムに従って演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ２３ｂに予め書き込まれており、ＣＰＵ２３ａにより適宜読み出されて実行される。
【００３５】
制御プログラムに従って演算された、内燃機関ＥＮＧを制御するインジェクタ１３や点火コイル１６への作動量を示す出力情報は、ＲＡＭ２３ｃに一時保管される。その後、入出力ポート２２内の出力ポートに出力情報が送られ、それぞれの駆動回路を経てインジェクタ１３や点火コイル１６等が動作する。なお、内燃機関ＥＮＧにはこれら以外のアクチュエータも使用されているが、ここでは説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、点火コイル１６の駆動回路として点火制御部２４を示している。点火制御部２４は、点火コイル１６への点火通電時間や、点火プラグ１７が混合気に供給する供給エネルギ等を制御する。本実施形態においては、ＥＣＵ２０内に点火制御部２４を備える構成とするが、この構成に限るものではない。例えば、点火制御部２４の一部、又は、点火制御部２４の全てが、ＥＣＵ２０とは別の装置に実装されていても差し支えない。
【００３７】
そして、ＥＣＵ２０は、各センサが検出した空気量、クランク角度、冷却水温、吸気温度、湿度等に応じて、点火プラグ１７の供給エネルギを演算して適切なタイミング（点火通電時間や点火時期）に点火コイル１６へ通電して、気筒内の混合気に着火するものである。
【００３８】
図３は、内燃機関ＥＮＧの制御装置であるＥＣＵ２０内の点火制御部２４の内部構成例を示すブロック図である。点火制御部２４において、点火プラグ１７の供給エネルギを制御するために、点火時期と点火通電時間が補正される。以下の説明において、点火制御部２４は、点火制御部２４の各部における一連の処理が開始から終了するまでを１サイクルとした制御単位で動作する。なお、説明中で「当該サイクル」と表記した場合、この１サイクル内で行われる処理であることを表す。
【００３９】
点火制御部２４は、２次電圧算出部３１と、不規則流れ比率算出部３２と、エネルギ供給量算出部３３と、目標値算出部３４と、進角・エネルギ補正判定部３５と、供給エネルギ補正部３６と、及び点火操作量補正部３７とを備える。
【００４０】
２次電圧算出部（２次電圧算出部３１）は、点火コイル（点火コイル１６）の２次側に発生する２次電圧の平均値を算出する。このため、２次電圧算出部３１は、点火コイル１６の１次側の電圧を計測する電圧センサの検出値に基づいて２次側の電圧（２次電圧）の時間平均値を算出する。２次電圧算出部３１で算出された２次電圧の時間平均値は、不規則流れ比率算出部３２とエネルギ供給量算出部３３に入力される。
【００４１】
不規則流れ比率算出部（不規則流れ比率算出部３２）は、所定期間における内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）のサイクルに対する、２次電圧の平均値が設定平均値以下となるサイクルの比率を、気筒内における混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率として算出する。このとき、不規則流れ比率算出部３２は、２次電圧の時間平均値と、所定の設定平均値の大小関係とに基づき、点火プラグ１７の点火開始から終了までにおけるタンブル流れの方向が規則的であったか、又は、不規則、すなわちタンブル流れの方向が変化していたかを判定する。そして、不規則流れ比率算出部３２は、不規則となったサイクルの比率（不規則流れ比率）を算出する。不規則流れ比率は、例えば、後述する図５に示すように、平均２次電圧が判定基準となる設定平均値以下であるサイクルの比率から求められる。不規則流れ比率算出部３２で算出された不規則流れ比率は、進角・エネルギ補正判定部３５に入力される。
【００４２】
エネルギ供給量算出部（エネルギ供給量算出部３３）は、２次電圧算出部（２次電圧算出部３１）により算出された２次電圧の平均値と、点火コイル（点火コイル１６）に取付けられた電流センサにより検出された点火コイル（点火コイル１６）の２次電流とに基づいて、点火プラグ（点火プラグ１７）が混合気に供給する供給エネルギのエネルギ供給量を算出する。エネルギ供給量の算出については、点火コイル１６の２次側の電流計測値（２次電流）と２次電圧の積を積分することで算出する方法や、点火通電時間（Ｄｗｅｌｌ）との比例関係に基づき算出する方法が用いられる。エネルギ供給量算出部３３が算出したエネルギ供給量は、進角・エネルギ補正判定部３５に入力される。
【００４３】
目標値算出部（目標値算出部３４）は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の運転状態に基づいて不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の目標値を算出する。ここで、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の目標値には、設定比率値（設定比率値Ｔｒ）が含まれる。また、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の目標値には、設定比率値（設定比率値Ｔｒ）にて点火プラグ（点火プラグ１７）が混合気に供給する供給エネルギを表す設定供給エネルギが含まれる。そこで、目標値算出部３４には、アクセル開度から演算された要求トルク、内燃機関ＥＮＧの回転数、吸気弁タイミング、タンブル制御弁開度が入力される。そして、目標値算出部３４は、入力されたこれらの情報に基づき、到達目標とする不規則流れ比率（不規則流れ比率の設定比率値）と、到達目標とする不規則流れ比率における設定供給エネルギとを目標値として算出する。目標値算出部３４が算出した不規則流れ比率の設定比率値と、設定供給エネルギは、進角・エネルギ補正判定部３５に入力される。
【００４４】
補正判定部（進角・エネルギ補正判定部３５）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）、エネルギ供給量、及び不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の目標値（設定比率値Ｔｒ）に基づいて点火操作量の補正の実施又は不実施を判定する。このとき、進角・エネルギ補正判定部３５は、入力される不規則流れ比率、エネルギ供給量、及び不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒに基づき、点火時期の進角制御を実施するか、供給エネルギの減少補正を実施するかの判定を実施する。不規則流れ比率が、後述する図１３に示すように設定比率値Ｔｒよりも低ければ進角・エネルギ補正判定部３５は何もしないが、不規則流れ比率が、設定比率値Ｔｒよりも高ければ進角・エネルギ補正判定部３５による進角制御又は供給エネルギの減少補正を実施すると判定される。進角・エネルギ補正判定部３５による判定結果は、供給エネルギ補正部３６と点火操作量補正部３７に入力される。
【００４５】
供給エネルギ補正部（供給エネルギ補正部３６）は、補正判定部（進角・エネルギ補正判定部３５）により供給エネルギを減少させる補正の実施が判定された場合に、供給エネルギを減少させる補正を実施するための供給エネルギ補正量を算出し、供給エネルギ補正量を点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）に出力する。ここで供給エネルギ補正部３６は、進角・エネルギ補正判定部３５から入力される判定結果に基づき、供給エネルギの減少補正量（後述する図４のステップＳ１１に示す供給エネルギ補正量ΔＥ）を算出する。さらに供給エネルギ補正部３６は、当該サイクルの補正供給エネルギ（後述する図４のステップＳ１２に示す補正供給エネルギＥｔａｒ）を算出する。供給エネルギ補正部３６が算出した補正供給エネルギは、点火操作量補正部３７に入力される。
【００４６】
点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）が、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の到達目標とする設定比率値（設定比率値Ｔｒ）以下となるように点火操作量を補正する。そこで、点火操作量補正部３７には、進角・エネルギ補正判定部３５による判定結果、供給エネルギ補正部３６が算出した補正供給エネルギに加えて、点火操作量として用いられる点火時期、点火通電時間が入力される。そして、点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、補正判定部（進角・エネルギ補正判定部３５）により点火操作量の補正の実施と判定された場合に、点火操作量を補正する。このように点火操作量の補正の実施と判定された時だけ、点火操作量補正部３７が点火操作量を補正するため、点火操作量の補正の不実施と判定された時には、点火操作量補正部３７が動作しなくてすむ。
【００４７】
ここで、点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）が設定比率値（設定比率値Ｔｒ）を超える場合に、点火プラグ（点火プラグ１７）の点火時期を進角に補正する。また、点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、点火コイル（点火コイル１６）の１次側に通電する点火通電時間を補正する。このように、点火操作量補正部３７は、入力された判定結果及び補正供給エネルギに基づき、点火進角量を算出し、点火時期を補正すると共に、点火通電時間（Ｄｗｅｌｌ）を補正する。なお、点火操作量補正部３７は、点火時期の進角制御、又は供給エネルギの減少補正のいずれかだけを行ってもよい。その後、点火操作量補正部３７から点火コイル１６に対して、補正後の点火時期（補正点火時期）と点火通電時間の補正値が出力され、点火コイル１６の動作が制御される。
【００４８】
ここで、供給エネルギ補正部（供給エネルギ補正部３６）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）が設定比率値（設定比率値Ｔｒ）以下である場合に、設定供給エネルギと、供給エネルギとの差分を供給エネルギ補正量として算出する。点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、供給エネルギ補正部（供給エネルギ補正部３６）から入力される供給エネルギ補正量に基づいて、供給エネルギを減少させる。このため、点火コイル１６の発熱が抑えられ、点火プラグ１７の摩耗を抑制することができる。
【００４９】
図４は、点火制御部２４内の各制御ブロックで実行される処理の例を示すフローチャートである。本フローチャートを用いて、各制御ブロックで実行される処理の詳細を説明する。
【００５０】
始めに、２次電圧算出部３１は、電圧センサで計測された１次電圧から２次電圧を算出する（Ｓ１）。１次側の電圧を分圧して計測した電圧がＶｍ、計測部の比率が全体のｒ１、コイルの巻き数比（２次側の巻き数／１次側の巻き数）がＮｃである場合、２次電圧は以下の式（１）で求められる。
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｍ（ｔ）／ｒ１×Ｎｃ  …（１）
ｔは時間を表し、Ｖ２（ｔ）は２次電圧が時間の関数であることを意味する。２次電圧算出部３１が２次電圧を求めるとステップＳ２に進む。
【００５１】
次に、不規則流れ比率算出部３２は、２次電圧の時間平均値を算出する（Ｓ２）。２次電圧の平均値Ｖａｖｅは、積分区間をＴとすると、以下の式（２）で求められる。
Ｖａｖｅ＝１／Ｔ×∫Ｖ２（ｔ）ｄｔ…（２）
積分区間Ｔは運転条件や流れの条件に応じて変更可能である。気筒内圧力が高い条件では、点火プラグ１７の放電期間が短くなる傾向があるので、内燃機関ＥＮＧの負荷が高くなるにつれて積分区間Ｔを小さくすることができる。不規則流れ比率算出部３２が２次電圧の時間平均値を算出するとステップＳ３に進む。
【００５２】
次に、不規則流れ比率算出部３２は、算出した２次電圧の時間平均値Ｖａｖｅと基準値（設定平均値）とを比較し、当該サイクルの流れが規則的か、不規則的かを決め、不規則流れ比率Ｒを更新する（Ｓ３）。ここで、図５を参照して規則流れと不規則流れについて説明する。
【００５３】
図５は、気筒内における規則流れと不規則流れの例をサイクル毎に示す説明図である。図中の縦軸は平均２次電圧［Ｖ］を表す。また、横軸は、サイクル毎の平均２次電圧の様子を規則流れ及び不規則流れ毎に表す。
【００５４】
図５では、放電中に方向変化が無い（規則流れ）場合の平均２次電圧と、放電中に方向変化がある（不規則流れ）場合の平均二次電圧とが、サイクル毎の計測結果として示される。不規則流れの平均２次電圧は、放電路の伸びが抑制される影響があるため、規則流れの場合に比べ、相対的に小さい値となる。
【００５５】
そこで、規則流れと不規則流れを区別するための適切な設定平均値を設ける。そして、不規則流れ比率算出部３２は、当該設定平均値よりも平均２次電圧が低いサイクルを不規則流れのサイクルと判断する。このように、平均２次電圧の値と設定平均値との関係を見ることで、放電期間における流れが不規則であるか否かを容易に判断できる。
【００５６】
ここで、不規則流れ比率算出部３２は、不規則流れ比率Ｒは、例えば過去Ｎａｌｌサイクル（５０サイクル程度）における不規則流れが発生したサイクルの数Ｎｉを記憶しておき、以下の式（３）を用いて不規則流れ比率Ｒを求める。
Ｒ＝Ｎｉ／Ｎａｌｌ…（３）
【００５７】
または、不規則流れ比率算出部３２は、重みづけ係数ｗを用いた以下の式（４）により、不規則流れ比率Ｒを更新する。
Ｒ＝（Ｒ×ｗ×Ｎａｌｌ＋１）／（ｗ×Ｎａｌｌ＋１）…（４）
重みづけ係数ｗは、実験やシミュレーションに基づいて予め決める値であり、０より大きく１以下の数値である。不規則流れ比率算出部３２が不規則流れ比率Ｒを更新した後に、ステップＳ４に進む。
【００５８】
次に、エネルギ供給量算出部３３は、２次電圧算出値Ｖ２（ｔ）と２次電流計測値Ｉ２（ｔ）から供給エネルギＥを以下の式（５）で求める（Ｓ４）。
Ｅ＝∫Ｖ２（ｔ）Ｉ２（ｔ）ｄｔ…（５）
エネルギ供給量算出部３３が、供給エネルギＥを求めた後に、ステップＳ５に進む。
【００５９】
次に、目標値算出部３４は、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを更新する（Ｓ５）。不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒは、運転条件に応じて変化する。気筒内における流れの不規則性は、気筒内に形成される規則流（タンブル流）が崩れる（タンブル崩壊）ことであり、不規則な流れが顕著になる。タンブル崩壊は気筒内の容積が小さくなり規則的な流れを保てなくなると発生する。このため、不規則流れ比率Ｒは、気筒内で形成されるタンブルの強さと容積の影響を大きく受ける。
【００６０】
定常制御適合条件における不規則流れ比率を回転数とトルクを軸とするマップとして持っておくことで、内燃機関ＥＮＧの動作中は、入力された要求トルク度と回転数と当該マップから当該運転条件における不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを算出できる。
【００６１】
図６は、内燃機関ＥＮＧの回転数とトルクとの関係を表す説明図である。
内燃機関ＥＮＧの回転数の増加に伴い進角方向に点火時期が設定され、内燃機関ＥＮＧのトルクの増加と共に遅角方向に点火時期が設定されるとする。
【００６２】
この場合、図６に矢印Ｔｒで示すように内燃機関ＥＮＧが低負荷かつ高回転で不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒが低くなり、内燃機関ＥＮＧが高負荷かつ低回転で不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒが高くなる傾向がある。そこで、目標値算出部（目標値算出部３４）は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の回転数が大きく、かつ内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）のトルクが小さいほど設定比率値（設定比率値Ｔｒ）を小さく設定し、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の回転数が小さく、かつ内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）のトルクが大きいほど設定比率値（設定比率値Ｔｒ）を大きく設定する。このように不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを決めることで、運転条件に応じて適切な不規則流れ比率の設定値を定義でき、各運転条件に応じた適切な制御が可能になる。
【００６３】
また、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒは、可変弁５の設定に応じた補正、タンブル制御弁８の設定に応じた補正も可能である。これらの設定に応じた補正について、図７と図８を参照して説明する。
【００６４】
図７は、吸気弁閉じ時期と、不規則流れ比率倍率ＲＩとの関係を表す説明図である。
可変弁５の制御により吸気弁閉じ時期が進角するにつれて、同一クランク角度で評価した流れは減衰する。このため、吸気弁閉じ時期が進角することで、不規則流れ比率Ｒが増加する傾向がある。そこで、目標値算出部（目標値算出部３４）は、可変弁（可変弁５）の動作により吸気弁（吸気弁２５）の閉じ時期が進角するほど設定比率値（設定比率値Ｔｒ）を大きく設定する。このように設定比率値Ｔｒを設定するため、吸気弁２５に関係する不規則流れ比率Ｒからの倍率である不規則流れ比率倍率ＲＩが設けられる。不規則流れ比率倍率ＲＩにより、設定比率値Ｔｒを大きく変化させることができる。
【００６５】
例えば、進角である吸気弁閉じ時期の現時点での設定値（「現設定値」と呼ぶ）における不規則流れ比率倍率ＲＩ２に比べて、遅角である吸気弁閉じ時期の定常適合値における不規則流れ比率倍率ＲＩ１は小さい。このため、基準弁位置における不規則流れ比率Ｒからの倍率である不規則流れ比率倍率ＲＩと吸気弁閉じ時期の関係を、図７に示すようにマップ化しておく。
【００６６】
そして、吸気弁閉じ時期の定常適合値における不規則流れ比率倍率ＲＩ１と、現設定値における不規則流れ比率倍率ＲＩ２を用いて、目標値算出部３４が、次の式（６）で不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを補正し、更新する。
Ｔｒ＝Ｔｒ×ＲＩ２／ＲＩ１…（６）
【００６７】
図８は、タンブル制御弁開度と、不規則流れ比率倍率Ｒｔとの関係を表す説明図である。
タンブル制御弁開度が小さくなるにつれて、同一クランク角度で評価したタンブル流れが高速化するため、タンブル制御弁の開度が小さいほど不規則流れ比率が減少する傾向がある。そこで、目標値算出部（目標値算出部３４）は、タンブル制御弁（タンブル制御弁８）の開度が小さいほど設定比率値（設定比率値Ｔｒ）を小さく設定する。このように設定比率値Ｔｒを設定するため、タンブル制御弁８に関係する不規則流れ比率Ｒの倍率である不規則流れ比率倍率Ｒｔが設けられる。不規則流れ比率倍率Ｒｔにより、設定比率値Ｔｒを大きく変化させることができる。
【００６８】
例えば、全閉付近のタンブル制御弁開度の定常適合値における不規則流れ比率倍率Ｒｔ１より、タンブル制御弁開度が大きい現設定値における不規則流れ比率倍率Ｒｔ２の方が大きい。このため、タンブル制御弁全閉での不規則流れ比率Ｒからの倍率である不規則流れ比率倍率Ｒｔと、タンブル制御弁開度の関係を、図８に示すようにマップ化しておく。
【００６９】
そして、タンブル制御弁開度の定常適合値における倍率Ｒｔ１と、現設定値におけるＲｔ２を用いて、目標値算出部３４が、次の式（７）で不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを補正し、更新する。
Ｔｒ＝Ｔｒ×Ｒｔ２／Ｒｔ１…（７）
【００７０】
上式（６）、（７）に示したように、目標値算出部３４が不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを補正し、更新することで、ＥＣＵ２０は、吸気弁タイミングや、タンブル制御弁の設定値によって変化するタンブル流れの状態を考慮した制御ができるようになる。目標値算出部３４が不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを決めると、ステップＳ６に進む。
【００７１】
次に、目標値算出部３４は、設定供給エネルギＥｃを更新する（Ｓ６）。ここで、図９〜図１１を参照して設定供給エネルギＥｃに関連する情報について説明し、さらに、図１２を参照して設定供給エネルギＥｃの設定方法について説明する。
【００７２】
図９は、内燃機関ＥＮＧの同一トルク、同一回転数の条件において点火プラグ１７の点火時期を変更した場合に燃焼安定性から決まる要求エネルギと点火時期との関係を示す説明図である。図９の横軸は点火時期、縦軸は燃焼安定性から決まる要求エネルギを表す。
図９より、点火時期が、最適点火時期又はノック限界点火時期から遅角に変化するにつれて、燃焼安定性から求まる要求エネルギが増加する傾向にあることが示される。このように点火プラグ（点火プラグ１７）の点火時期が進角にある最適点火時期における設定供給エネルギに比べて、点火時期が遅角になるほど、混合気の燃焼安定性から決まる要求エネルギが増加する。
【００７３】
図１０は、点火プラグ１７の周辺に発生する放電路の動きと、２次電圧の変化の様子を示す説明図である。
点火プラグ１７は、所定距離だけ離れた電極間に高電圧を与えて放電することで、混合気を点火する。このとき、放電路から混合気に供給エネルギが与えられる。図１０に示す点火プラグ１７の説明図（１）では、時刻Ｔ１に点火プラグ１７の電極間で発生した放電の様子が放電路ｓｐ１で表される。
【００７４】
点火プラグ１７の説明図（２）では、時刻Ｔ２に点火プラグ１７の電極間で発生した放電の様子が放電路ｓｐ２で表される。放電中に流れの方向変化が無い場合、放電路ｓｐ２が大きく伸びる。
グラフ（３）は、放電中に流れの方向変化が無い場合における、２次電圧の時間変化を表す。グラフ（３）より、放電路ｓｐ２が大きく伸びることで２次電圧が増加することが示される。このように２次電圧が増加しているときには、混合気への供給エネルギの伝達量が増大するため、燃焼が安定しやすくなる。
【００７５】
一方、点火プラグ１７の説明図（４）では、同じ時刻Ｔ２に点火プラグ１７の電極間で発生した放電の様子が放電路ｓｐ３で表される。放電中に流れの方向変化がある場合、流れの変化に起因して、放電路ｓｐ３の伸びが抑制される。
グラフ（５）は、放電中に流れの方向変化がある場合における、２次電圧の時間変化を表す。グラフ（５）より、放電路ｓｐ３の伸びが抑制されることで２次電圧の増加も抑制されることが示される。このように２次電圧が増加しないときには、混合気への供給エネルギの伝達量が、規則流れに比べて相対的に小さくなるため、燃焼が不安定化しやすくなる。
【００７６】
図１１は、点火プラグ１７の点火時期と不規則流れの発生する割合（不規則流れ比率）を表す説明図である。図１１の横軸はクランク角度、縦軸は不規則流れ比率を表す。
【００７７】
下死点（ＢＤＣ：Bottom Dead Center）から上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）の間を移動するピストンの運動は、クランク角度［ｄｅｇ．］によって表される。ピストンが下死点付近にあるときは、不規則流れ比率Ｒは小さい値をとるが、ピストンが上死点に向けて移動するにつれて、不規則流れ比率Ｒが大きい値をとる。このため、点火時期が遅角化すると、混合気への供給エネルギの伝達量が低下する不規則流れの発生割合が増加する。この結果、点火遅角条件では安定燃焼に要求される供給エネルギが増加することとなる。
【００７８】
ここで、設定供給エネルギＥｃは、同一トルク、同一回転数の条件において最も小さな要求エネルギである。このため、設定供給エネルギＥｃは、図９に示した最適点火時期又はノック限界点火時期において安定燃焼に要求されるエネルギと同等である。そこで、設定供給エネルギＥｃは、要求トルク、回転数を軸とするマップで与えられる。そして、目標値算出部３４は、要求トルクと回転数に基づき設定供給エネルギＥｃを算出することが可能である。目標値算出部３４が設定供給エネルギＥｃを更新すると、ステップＳ７に進む。
【００７９】
次に、進角・エネルギ補正判定部３５は、不規則流れ比率の算出値Ｒが不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを超えるか判定する（Ｓ７）。進角・エネルギ補正判定部３５により、不規則流れ比率の算出値Ｒが不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを超えると判定された場合は（Ｓ７のＹｅｓ）、ステップＳ８に進む。一方、進角・エネルギ補正判定部３５により、不規則流れ比率の算出値Ｒが不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒ以下であると判定された場合（Ｓ７のＮｏ）、ステップＳ１０に進む。
【００８０】
ステップＳ７のＹｅｓ判定の後、点火操作量補正部３７は、点火進角量ΔＡＤＶを設定する（Ｓ８）。１サイクルあたりの進角量［ｄｅｇ．］や進角速度［ｄｅｇ．／ｍｓ］の適合値は、たとえば固定値ΔＡＤＶｒｅｆで与えられる。そして、点火操作量補正部３７は、点火進角量ΔＡＤＶを以下の式（８）で算出する。第１の実施の形態では、点火進角量ΔＡＤＶは、予め用意したマップで決める値である。点火進角量ΔＡＤＶを算出した後、ステップＳ９に進む。
ΔＡＤＶ＝ΔＡＤＶｒｅｆ…（８）
【００８１】
次に、点火操作量補正部３７は、ステップＳ８で決められた点火進角量ΔＡＤＶ［ｄｅｇ．］と、点火時期［ｄｅｇ．ＡＴＤＣ］の既定値ＡＤＶに基づいて、以下の式（９）で算出した補正点火時期を設定する（Ｓ９）。
ＡＤＶ＝ＡＤＶ−ΔＡＤＶ…（９）
【００８２】
このように点火操作量補正部３７が、補正点火時期を設定することで、不規則流れ比率Ｒが高い条件での進角制御を実施することができる。この結果、放電期間における不規則流れ比率Ｒが低い条件へと点火時期が変更されるため、より安定した燃焼状態が得られるようになる。そして、ステップＳ９の後、本処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップＳ７のＮｏ判定の後、進角・エネルギ補正判定部３５は、供給エネルギＥが設定供給エネルギＥｃを超えるかを判定する（Ｓ１０）。進角・エネルギ補正判定部３５は、供給エネルギＥが設定供給エネルギＥｃを超えると判定した場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、ステップＳ１１に進む。一方、進角・エネルギ補正判定部３５は、供給エネルギＥが設定供給エネルギＥｃ以下であると判定した場合（Ｓ１０のＮｏ）、処理を終了する。
【００８４】
ステップＳ１０のＹｅｓ判定の後、供給エネルギ補正部３６は、供給エネルギＥと設定供給エネルギＥｃとに基づいて、供給エネルギ補正量ΔＥを算出する（Ｓ１１）。供給エネルギ補正量ΔＥは、供給エネルギＥを減少する補正を行うために用いられる。そして、供給エネルギＥを徐々に設定供給エネルギＥｃへ漸近させるため、供給エネルギ補正部３６は、例えば以下の式（１０）にて供給エネルギ補正量ΔＥを算出する。
ΔＥ＝（Ｅ−Ｅｃ）／Ｎｉｔｅｒ…（１０）
Ｎｉｔｅｒは設定値へ漸近させる速度を規定する変数であり１より大きい実数である。供給エネルギ補正部３６が、供給エネルギ補正量ΔＥを算出した後、ステップＳ１２に進む。
【００８５】
次に、供給エネルギ補正部３６は、供給エネルギＥと、ステップＳ９で求めた供給エネルギ補正量ΔＥに基づいて、補正供給エネルギＥｔａｒを算出する（Ｓ１２）。補正供給エネルギＥｔａｒの算出は、例えば、以下の式（１１）を用いて行われる。
Ｅｔａｒ＝Ｅ−ΔＥ…（１１）
供給エネルギ補正部３６が補正供給エネルギＥｔａｒを算出した後、ステップＳ１３に進む。
【００８６】
このように供給エネルギ補正部３６が補正供給エネルギＥｔａｒを算出することで、不規則流れ比率Ｒの低下に応じて、供給エネルギを減らすことができる。これにより、点火プラグ１７で発生する余剰なエネルギ消費や発熱を減らすことができ、点火プラグ１７の劣化防止や故障防止が実現できる。
【００８７】
次に、点火操作量補正部３７は、ステップＳ１２で求められた補正供給エネルギＥｔａｒに基づいて、供給エネルギを減らすための点火通電時間（Ｄｗｅｌｌ）を設定する（Ｓ１３）。点火通電時間と供給エネルギの関係は、点火コイル１６の特性に応じて決まる。このため、点火操作量補正部３７は、点火通電時間と供給エネルギとの関係をマップとして持ち、この関係から点火通電時間を決定する。供給エネルギが大きいほど、点火通電時間が大きくなる関係がある。このように点火操作量補正部３７が点火通電時間を設定することで、点火コイル１６のコイル制御において、補正供給エネルギＥｔａｒに対応する供給エネルギを点火プラグ１７が発生するようになる。
【００８８】
図１２は、内燃機関ＥＮＧの回転数とトルクに応じて変化する設定供給エネルギＥｃの例を示す説明図である。この説明図は、横軸が内燃機関ＥＮＧの回転数を表し、縦軸が内燃機関ＥＮＧのトルクを表す。図中には、設定供給エネルギＥｃが矢印で表される。
【００８９】
設定供給エネルギＥｃが「小」と表される箇所は、設定供給エネルギＥｃが最適であることを表す。内燃機関ＥＮＧのトルクが減少すると、気筒内の圧力が減少し、混合気に着火しにくくなるので、設定供給エネルギＥｃを「大」に変更する制御が行われる。一方、内燃機関ＥＮＧのトルクが増大し、かつ内燃機関ＥＮＧの回転数が増大する場合にも、気筒内に吸入される混合気の量が多くなるので、設定供給エネルギＥｃを「大」に変更する制御が行われる。
【００９０】
次に、本実施の形態に係る点火制御部２４にて算出された各種の値が変化するタイミングについて説明する。
図１３は、本実施形態に係る点火制御部２４が算出した値と、点火操作量との関係を表すタイミングチャートである。図１３を参照して、第１の実施形態に係る点火制御部２４の動作例及び効果を説明する。
【００９１】
（初期状態）
始めに、不規則流れ比率Ｒは、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒより低い。また、点火時期は進角で実施され、供給エネルギは低い状態である。また、供給エネルギ補正量はゼロ、点火通電時間（Ｄｗｅｌｌ）もゼロである。なお、目標トルクは時間経過によらず一定とする。
【００９２】
（時刻ｔ１）
時刻ｔ１より、目標トルクが一定の条件において、ノック発生やその他の要因に伴い、点火遅角制御が実施されることを想定する。進角であった点火時期は、時刻ｔ１では遅角方向に変更される。この結果、不規則流れ比率Ｒが増加し始める。また、点火通電時間が「大」に設定される。図９に示したように、点火時期が遅角で実施されると、要求エネルギが増加する。このため、点火時期が遅角で実施される制御に合わせて、供給エネルギも増加する制御が行われる。
【００９３】
（時刻ｔ２）
本実施の形態では、時刻ｔ２で不規則流れ比率Ｒが、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを超える。このタイミングで、図４のステップＳ７における判定処理を経て、点火時期を進角とする制御が開始される（Ｓ８，Ｓ９）。点火時期が進角方向に制御されるにつれて、不規則流れ比率Ｒが低下する。
【００９４】
（時刻ｔ３）
時刻ｔ３からは、不規則流れ比率Ｒが、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを下回る状態が続く。時刻ｔ３より後は、図４のステップＳ１０〜Ｓ１３の処理に示すように、供給エネルギを減少補正するように供給エネルギ補正量ΔＥが変化し、点火通電時間が徐々に減少する。また、時刻ｔ３では、供給エネルギ補正量ΔＥが増加することで、供給エネルギＥが減り、点火通電時間も徐々に減少する。
【００９５】
以上説明した第１の実施の形態に係るＥＣＵ２０では、図３に示した点火制御部２４にて実施される処理により、気筒内の混合気の流れの変化に関連する不規則流れ比率Ｒを考慮して気筒内の混合気に供給される供給エネルギが予測される。そして、点火制御部２４は、供給エネルギＥを減少するよう、点火制御部２４が点火時期及び点火通電時間の少なくともいずれか一つを含む点火操作量を操作する。この結果、不規則流れ比率Ｒが設定比率値Ｔｒ以下となる条件、すなわち安定燃焼のために要求される供給エネルギが小さくなる条件で、供給エネルギが減少する。このように不規則流れ比率Ｒに応じて供給エネルギを制御することで、点火コイル１６の発熱や、点火プラグ１７の摩耗を抑制し、内燃機関システムの耐久性を向上することができる。
【００９６】
なお、エンジンＥＧＮは、インジェクタ１３が気筒内に燃料を直接噴射する形態を採用したが、吸気管内に設けられたインジェクタが噴射した燃料が、ガスと共に気筒内に吸入される形態のエンジンを採用してもよい。
また、エンジンＥＧＮは、吸気管内にタンブル制御弁８を設けた形態としたが、タンブル制御弁８を取り除いた形態を採用してもよい。
また、ＥＧＲガスを、吸気に用いない形態のエンジンを採用してもよい。
【００９７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０で行われる制御例について説明する。第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成は、図１と図２を参照して説明した第１の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成と共通である。このため、図１４〜図１７を参照して、第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成例及び動作例について説明する。
【００９８】
図１４は、内燃機関ＥＮＧの制御装置であるＥＣＵ２０が備える点火制御部２４Ａの内部構成例を示すブロック図である。本実施の形態に係る制御装置は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）に設けられる点火コイル（点火コイル１６）の１次側に、所定の点火操作量に従って１次電圧を供給して、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）に設けられる点火プラグ（点火プラグ１７）を放電して、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の気筒内に吸入されるガスと、燃料とが混合された混合気の点火を制御する点火制御部（点火制御部２４Ａ）を備え、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）を制御する。点火制御部２４Ａにおいても、点火プラグ１７の供給エネルギを制御するために、点火プラグ１７の点火時期、及び点火コイル１６の点火通電時間の少なくとも一つを含む点火操作量が補正される。
【００９９】
点火制御部２４Ａは、図３に示した第１の実施の形態に係る点火制御部２４のうち、不規則流れ比率算出部３２を不規則流れ比率推定部１４１に置換え、エネルギ供給量算出部３３をエネルギ供給量推定部１４２に置換えた構成としている。
【０１００】
不規則流れ比率推定部（不規則流れ比率推定部１４１）は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の運転状態に基づいて、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の気筒内における混合気の流れが不規則であることを表す不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の推定値を推定する。このため、不規則流れ比率推定部１４１は、入力した点火時期、弁タイミング、タンブル制御弁開度、アクセル開度、回転数に基づき、不規則流れ比率の推定値Ｒｅを推定する。不規則流れ比率推定部１４１が推定した不規則流れ比率Ｒは、進角・エネルギ補正判定部３５に入力される。
【０１０１】
エネルギ供給量推定部（エネルギ供給量推定部１４２）は、点火コイル（点火コイル１６）の１次側に通電する点火通電時間により点火コイル（点火コイル１６）に供給される供給エネルギＥのエネルギ供給量を推定する。このとき、エネルギ供給量推定部１４２は、内燃機関ＥＮＧの気筒内に流入する混合気への供給エネルギＥを推定する。そして、エネルギ供給量推定部１４２は、入力した点火通電時間（Ｄｗｅｌｌ）と、供給エネルギＥとの間にある正の相関関係に基づいて供給エネルギＥを推定する。エネルギ供給量推定部１４２が推定した供給エネルギＥは、進角・エネルギ補正判定部３５に入力される。
【０１０２】
補正判定部（進角・エネルギ補正判定部３５）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の推定値、エネルギ供給量、及び不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の目標値に基づいて点火操作量の補正の実施又は不実施を判定する。ここで、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の目標値には、設定比率値（設定比率値Ｔｒ）が含まれ、補正判定部（進角・エネルギ補正判定部３５）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の推定値が設定比率値（設定比率値Ｔｒ）以下である場合に、供給エネルギを減少させる補正の実施又は不実施を判定する。
【０１０３】
点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の推定値が、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）の到達目標とする設定比率値（設定比率値Ｔｒ）以下となるように点火操作量を補正する。ここで、点火操作量補正部（点火操作量補正部３７）は、補正判定部（進角・エネルギ補正判定部３５）により点火操作量の補正の実施と判定された場合に、点火補正量を補正する。その他のブロックは第１の実施の形態と共通である。
【０１０４】
図１５は、図１４に示す各制御ブロックで実行される処理を説明するフローチャートである。図１５を参照して、第２の実施形態に係る点火制御部２４Ａの動作例及び効果を説明する。
【０１０５】
始めに、不規則流れ比率推定部１４１は、入力された点火時期、弁タイミング、タンブル制御弁開度、要求トルク、回転数を考慮した運転条件における不規則流れ比率Ｒを推定する（Ｓ２１）。ここで、不規則流れ比率推定部１４１は、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒ、点火時期の変化に伴う不規則流れ比率増加量ΔＲ、吸気弁閉じ時期の変化に伴う不規則流れ比率倍率ＲＩ、タンブル制御弁開度に応じた流れ比率倍率Ｒｔを用いて、不規則流れ比率Ｒを推定する。それぞれの値の決め方を以下に説明する。
【０１０６】
不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒは、不規則流れ比率推定部１４１により、内燃機関ＥＮＧの回転数と要求トルクを入力とした、図６に示すマップから求められる。
【０１０７】
点火時期の変化に伴う不規則流れ比率増加量ΔＲは、図１６に示すようなクランク角度と不規則流れ比率の関係に基づいて、不規則流れ比率推定部１４１により求められる。
図１６は、クランク角度と不規則流れ比率Ｒとの関係を表すチャート図である。
図１６に示すように、点火時期の定常適合値と、実際の点火時期設定値とにずれが生じると、不規則流れ比率Ｒが変化する。
【０１０８】
そこで、クランク角度と不規則流れ比率Ｒの関係を用意し、これをＥＣＵ２０に備えておく。これにより、不規則流れ比率推定部１４１は、設定点火時期と定常適合値の違いによって生じる不規則流れ比率の変化量ΔＲを算出することが可能となる。そして、不規則流れ比率推定部（不規則流れ比率推定部１４１）は、点火プラグ１７の点火時期が遅角するほど、不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）を大きく推定する。これにより、不規則流れ比率推定部１４１は、点火時期に応じた不規則流れ比率の推定値を推定することができる。
なお、図１６に示すクランク角度と不規則流れ比率Ｒの関係は、予め実験によって複数の運転点で作成し、ＥＣＵ２０に格納しておくことで、不規則流れ比率の変化量ΔＲの算出に用いることができる。
【０１０９】
また、図６に示した内燃機関の回転数とトルクの関係を表すマップと同様のマップをＥＣＵ２０に格納しておく。そして、不規則流れ比率推定部（不規則流れ比率推定部１４１）は、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）の回転数が大きいほど不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）を小さく推定し、内燃機関（内燃機関ＥＮＧ）のトルクが大きいほど不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）を大きく推定する。これにより、不規則流れ比率推定部１４１は、内燃機関ＥＮＧのトルクに応じた不規則流れ比率の推定値を推定することができる。
【０１１０】
吸気弁閉じ時期が進角するにつれて、同一クランク角度で評価した流れが減衰することから、吸気弁閉じ時期が進角することで、不規則流れ比率Ｒが増加する傾向がある。このような吸気弁閉じ時期と不規則流れ比率Ｒとの関係を図７に示したようにマップ化しておく。上述したように図７では、基準弁位置における不規則流れ比率Ｒからの倍率である不規則流れ比率倍率ＲＩと吸気弁閉じ時期の関係が示される。そして、不規則流れ比率推定部１４１は、図７に示される、吸気弁閉じ時期の定常適合値における倍率ＲＩ１と、現設定値におけるＲＩ２の比を用いて、不規則流れ比率の推定値Ｒｅを補正する。ここで、不規則流れ比率推定部（不規則流れ比率推定部１４１）は、可変弁（可変弁５）の動作により吸気弁（吸気弁２５）の閉じ時期が進角するほど不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）を大きく推定する。これにより、不規則流れ比率推定部１４１は、吸気弁２５の閉じ時期に応じた不規則流れ比率の推定値を推定することができる。
【０１１１】
また、タンブル制御弁開度が小さくなるにつれて、同一クランク角度で評価したタンブル流れが高速化する。このため、タンブル制御弁の開度が小さいほど不規則流れ比率が減少する傾向がある。上述したように図８に示したように、タンブル制御弁全閉での不規則流れ比率Ｒからの倍率である不規則流れ比率倍率Ｒｔとタンブル制御弁開度の関係でマップ化しておく。そして、不規則流れ比率推定部１４１は、図８に示される、タンブル制御弁開度の定常適合値における倍率Ｒｔ１と、現設定値におけるＲｔ２の比を用いて、不規則流れ比率の推定値Ｒｅを補正する。ここで、不規則流れ比率推定部（不規則流れ比率推定部１４１）は、タンブル制御弁（タンブル制御弁８）の開度が小さいほど不規則流れ比率（不規則流れ比率Ｒ）を小さく推定する。これにより、不規則流れ比率推定部１４１は、タンブル制御弁開度に応じた不規則流れ比率の推定値を推定することができる。
【０１１２】
以上の補正方法をまとめると、不規則流れ比率推定部１４１は、不規則流れ比率Ｒの設定比率値Ｔｒを用いて、以下の式（１２）で不規則流れ比率の推定値Ｒｅを推定することが可能となる。
Ｒｅ＝（Ｔｒ＋ΔＲ）×（ＲＩ２／ＲＩ１）×（Ｒｔ２／Ｒｔ１）…（１２）
【０１１３】
タンブル制御弁開度に応じた不規則流れ比率倍率Ｒｔは、図８に示すようなタンブル制御弁開度図と不規則流れ比率倍率の関係に基づき求める。タンブル制御弁開度が小さくなると、気筒内への吸入空気の速度が増加し、タンブル流れが強くなり、同一クランク角度で評価した不規則流れ比率が低下する傾向がある。図８に示すようなタンブル制御弁開度が小さい条件で倍率が小さくなる変化は、この性質を表す。
【０１１４】
このように不規則流れ比率の推定方法を構成することで、点火制御部２４Ａは、点火コイル１６の電流や電圧を計測することなく、不規則流れ比率Ｒを推定値Ｒｅとして推定することができる。そして、不規則流れ比率の推定値Ｒｅに応じた点火制御が可能になる。そして、不規則流れ比率推定部１４１が不規則流れ比率の推定値Ｒｅを推定した後、ステップＳ２２に進む。
【０１１５】
次に、エネルギ供給量推定部１４２は、設定されている点火通電時間から供給エネルギを推定する（Ｓ２２）。点火通電時間と供給エネルギの関係は、点火コイル１６の特性に応じて決まることから、ＥＣＵ２０は点火通電時間と供給エネルギの関係をマップとしてもち、この関係から供給エネルギを推定する。点火通電時間が大きいほど、供給エネルギが大きくなる関係がある。このようにエネルギ供給量推定部１４２が供給エネルギを推定することが可能であるため、点火制御部２４Ａは、点火コイル１６の電流や電圧を計測することなく、供給エネルギを算出することができる。
【０１１６】
ステップＳ２２の後の処理（ステップＳ５〜Ｓ１３）は、上述した第１の実施の形態に係る点火制御部２４で行われる処理と同じであるため、詳細な説明を省略する。ただし、ステップＳ７における処理は、推定された不規則流れ比率Ｒと、設定比率値Ｔｒとが比較される点が異なる。
【０１１７】
図１７は、第２の実施形態に係る点火制御部２４Ａが算出した値と、点火操作量との関係を表すタイミングチャートである。図１７を参照して、第２の実施形態に係る点火制御部２４Ａの動作例及び効果を説明する。
【０１１８】
（時刻ｔ１）
初期状態における各値は、図１３に示したタイミングチャートと同様であるため、時刻ｔ１から説明する。上述したように、時刻ｔ１より、目標トルクが一定の条件において、ノック発生やその他の要因に伴い、点火遅角制御が実施されることを想定する。図９に示したように、点火時期が遅角で実施されると要求エネルギが増加する。このため、点火時期が遅角で実施される制御に合わせて、供給エネルギも増加する。
【０１１９】
（時刻ｔ４）
本実施の形態では、点火時期を入力として不規則流れ比率Ｒが、不規則流れ比率Ｒｅとして推定される。このため、図中に実線Ｌ１で示すように点火時期が遅角で制御されると、不規則流れ比率推定値Ｒｅは、次のサイクルのタイミングである時刻ｔ４で不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを超える。したがって、図１５のステップＳ７における判定処理の結果を踏まえ、次のサイクル以降から点火時期を進角とする制御が開始される（Ｓ８，Ｓ９）。点火時期が進角方向に制御されるにつれて、不規則流れ比率の推定値Ｒｅは減少を始める。なお、図中には、比較対象となるように、２次電圧の平均値に基づき算出される不規則流れ比率Ｒの算出値を一点鎖線Ｌ２で表す。
【０１２０】
（時刻ｔ５）
時刻ｔ５では、不規則流れ比率の推定値Ｒｅが不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを下回る。したがって、ステップＳ７における判定処理の結果を踏まえ、次のサイクル以降から供給エネルギを減少補正するように供給エネルギ補正量ΔＥが変化し、点火通電時間が徐々に減少する。このように、第２の実施形態に係る点火制御部２４Ａが実施する処理により、不規則流れ比率の推定値Ｒｅを用いて、供給エネルギを制御することができる。
【０１２１】
以上説明した第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０においても、点火コイル１６の１次電圧や２次電流の計測を実施することなく、不規則流れ比率の推定値Ｒｅが不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒ以下となる条件で、供給エネルギを減らす制御が実施可能になる。
【０１２２】
また、本実施の形態に係る点火制御部２４Ａは、不規則流れ比率の推定値Ｒｅを求めるする。不規則流れ比率の推定値Ｒｅは、図１７に示したように、不規則流れ比率Ｒの算出値の変化より早く変化する。このため、点火制御部２４Ａが推定した不規則流れ比率の推定値Ｒｅに基づいて供給エネルギを制御することで、点火プラグ１７に適切な電圧をかけて放電させるため、点火プラグ１７の寿命を延ばすことができる。
【０１２３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係るＥＣＵ２０で行われる制御例について説明する。第３の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成は、図１と図２を参照して説明した第１の実施の形態、及び第２の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成と共通である。このため、図１８〜図２３を参照して、第３の実施の形態に係るＥＣＵ２０の構成例及び動作例について説明する。
【０１２４】
図１８は、本発明の第３の実施形態に係る内燃機関ＥＮＧの制御装置であるＥＣＵ２０が備える点火制御部２４Ｂの内部構成例を示すブロック図である。点火制御部２４Ｂにおいても、点火プラグ１７の供給エネルギを制御するために、点火プラグ１７の点火時期、及び点火コイル１６の点火通電時間の少なくとも一つを含む点火操作量が補正される。
【０１２５】
点火制御部２４Ｂは、図３に示した第１の実施の形態に係る点火制御部２４のうち、供給エネルギ補正部３６を湿度対応供給エネルギ補正部１８１に置換え、点火操作量補正部３７を湿度対応点火操作量補正部１８２に置換えた構成としている。
【０１２６】
湿度対応供給エネルギ補正部１８１は、進角・エネルギ補正判定部３５から入力された判定結果と、ＥＧＲ弁１０１の開度を検出するセンサから入力されたＥＧＲ弁開度、湿度センサ３ａ，３ｂの湿度検出値に基づき供給エネルギの減少補正量を算出し、当該サイクルの供給エネルギ目標値を算出する。供給エネルギ目標値は、湿度対応点火操作量補正部１８２に入力される。
【０１２７】
湿度対応点火操作量補正部１８２は、進角・エネルギ補正判定部３５から入力された判定結果と、湿度対応供給エネルギ補正部１８１から入力された供給エネルギ目標値、入力されたＥＧＲ弁開度、湿度算出値に基づき、点火進角量を算出し、点火時期を補正する。また、湿度対応点火操作量補正部１８２は、点火通電時間（Ｄｗｅｌｌ）の補正値を設定する。そして、湿度対応点火操作量補正部１８２は、算出された点火時期の補正値と、点火通電時間の補正値とを点火コイル１６に出力する。
【０１２８】
図１８の各ブロックで実行される処理は、図４に示したフローチャートと基本的に同一である。ただし、供給エネルギ補正部３６により行われるステップＳ１１の処理が、湿度対応供給エネルギ補正部１８１により行われ、点火操作量補正部３７により行われるステップＳ８の処理が、湿度対応点火操作量補正部１８２により行われる点が異なる。以下、ステップＳ１１とステップＳ８における処理の内容について、図１９から図２２を参照して説明する。
【０１２９】
まず、図４のステップＳ１１にて、湿度対応供給エネルギ補正部１８１が行う処理の内容について、図１９と図２０を参照して説明する。
図１９は、湿度対応供給エネルギ補正部１８１が行う処理の例を示すフローチャートである。
【０１３０】
始めに、湿度対応供給エネルギ補正部１８１は、入力された湿度検出値とＥＧＲ弁開度に基づいて、気筒内に導入される吸入ガスの希釈度を推定する（Ｓ３１）。例えば、ガスの燃料組成がＣｎＨｍ（炭素原子ｎ個、水素原子ｍ個）であると仮定する。また、湿度センサ３ａは大気湿度ｚ（水分密度／乾燥空気密度）を検出し、湿度センサ３ｂは吸入ガスにおける水分密度と全ガス密度の比Ｘを検出し、量論混合比での内燃機関ＥＮＧでの燃焼が実施されている、という状況を想定する。この場合、希釈度を空気以外のガスの質量と、空気を含む全ガスの質量の比で定義すると、希釈度Ｙｄは以下の式（１３）で与えられる。
【０１３１】
Ｙｄ＝｛（１＋ｙ）Ｍｗ＋ｙＭｂ｝／｛Ｍａ＋（１＋ｙ）Ｍｗ＋ｙＭｂ｝…（１３）
ただし、ｙ、Ｍａ、Ｍｗ、Ｍｂは以下に示すように与えられる量である。ここで、Ｗａｉｒは空気のモル質量、Ｗｃｏ２は二酸化炭素のモル質量、Ｗｈ２ｏは水のモル質量、Ｗｎ２は窒素分子のモル質量である。
ｙ＝｛（１−Ｘ）Ｍｗ−ＸＭａ｝／｛Ｘ（Ｍｗ＋Ｍｂ）−Ｍｗ−ｍＷｈ２ｏ｝
Ｍａ＝５（ｎ＋０．５ｍ）Ｗａｉｒ
Ｍｗ＝５（ｎ＋０．５ｍ）ｚＷａｉｒ
Ｍｂ＝ｎＷｃｏ２＋ｍＨ２Ｏ＋（４ｎ＋２ｍ）Ｗｎ２
【０１３２】
このように、湿度対応供給エネルギ補正部１８１は、湿度検出値（吸入ガスにおける水分密度と全ガス密度の比）に基づき、吸入ガスの希釈度（空気以外のガスの質量と全ガスの質量の比）を推定できる。このため、湿度から算出した希釈度を制御に適用できる。なお、以上の式（１３）は一例であり、想定した状況が成立しない場合には、異なる方法で湿度対応供給エネルギ補正部１８１が希釈度を推定してよい。
【０１３３】
次に、湿度対応供給エネルギ補正部１８１は、希釈度や湿度に基づく供給エネルギ補正量ΔＥを算出する（Ｓ３２）。ここで、湿度対応供給エネルギ補正部１８１は、供給エネルギＥ、設定供給エネルギＥｃ及び供給エネルギ補正量倍率ｒＥに基づいて、供給エネルギ補正量ΔＥを決定する。なお、供給エネルギＥを徐々に目標値である設定供給エネルギＥｃへ漸近させるため、例えば以下の式（１４）にて供給エネルギ補正量ΔＥを求めることができる。
ΔＥ＝（Ｅ−Ｅｃ）／Ｎｉｔｅｒ×ｒＥ…（１４）
【０１３４】
ここで、供給エネルギ補正量倍率ｒＥについて説明する。
図２０は、湿度や希釈度に対する供給エネルギ補正量倍率ｒＥの関係を示すチャート図である。
供給エネルギ補正量倍率ｒＥは、図２０に示すように希釈度や湿度の関数として与えられる。吸入ガスの希釈度や湿度が高いほど、混合気に供給される供給エネルギの減少により、急激に燃焼安定性が変化する可能性がある。そこで、点火操作量補正部（湿度対応点火操作量補正部１８２）は、湿度検出部（湿度センサ３ａ，３ｂ）により検出されたガス（吸入ガス）の湿度が高いほど、供給エネルギ補正部（湿度対応供給エネルギ補正部１８１）により算出された供給エネルギ補正量を小さく設定する。このため、希釈度や湿度が高いほど、供給エネルギ補正量ΔＥが小さくなるように、供給エネルギ補正量倍率ｒＥが設定される。
【０１３５】
また、式（１４）に用いられるＮｉｔｅｒは、供給エネルギＥを目標値である設定供給エネルギＥｃへ漸近させる速度を何サイクルかけるか規定する変数であり、１より大きい実数である。湿度対応供給エネルギ補正部１８１が供給エネルギ補正量ΔＥを決定した後、ステップＳ１２に進む。このように供給エネルギ補正量ΔＥが設定されることで、湿度の増加を考慮して供給エネルギＥの減少補正を行うことが可能となる。また、供給エネルギ補正量ΔＥが設定されることで、燃焼が不安定化しやすい高湿度条件（吸気の湿度が高い条件）であっても、エネルギ減少量が過大なことで燃焼不安定に至る状態を防ぐことができる。
【０１３６】
次に、図４のステップＳ８にて、湿度対応点火操作量補正部１８２が行う処理の内容について、図２１と図２２を参照して説明する。
図２１は、湿度対応点火操作量補正部１８２が行う処理の例を示すフローチャートである。
【０１３７】
始めに、湿度対応点火操作量補正部１８２は、入力した湿度検出値に基づいて希釈度を推定する（Ｓ４１）。このとき、湿度対応点火操作量補正部１８２は、図１９のステップＳ３１における処理を行い、式（１３）を用いることで希釈度を推定することが可能である。
【０１３８】
次に、湿度対応点火操作量補正部１８２は、希釈度や湿度に応じた点火進角量ΔＡＤＶを算出する（Ｓ４２）。このとき、湿度対応点火操作量補正部１８２は、適合運転条件において固定値として与えられる進角量［ｄｅｇ．］や進角速度［ｄｅｇ．／ｍｓ］の適合値ΔＡＤＶｒｅｆ、点火進角量補正倍率ｒＡを用いて、以下の式（１５）で点火進角量ΔＡＤＶを求める。このように第３の実施の形態では、点火進角量ΔＡＤＶが、希釈度や湿度に応じて決める値となる。
ΔＡＤＶ＝ｒＡ×ΔＡＤＶｒｅｆ…（１５）
【０１３９】
ここで、点火進角量補正倍率ｒＡについて説明する。
図２２は、湿度や希釈度に対する点火進角量補正倍率ｒＡの関係を示すチャート図である。
点火進角量補正倍率ｒＡは、図２２に示すように希釈度や湿度の関数として与えられる。湿度や希釈度が高いほど、点火時期が遅角時に不安定になる可能性が高いので、通常に比べて早く進角して安定条件に持っていくことが有効である。そこで、点火操作量補正部（湿度対応点火操作量補正部１８２）は、湿度検出部（湿度センサ３ａ，３ｂ）により検出されたガスの湿度が高いほど、点火プラグ（点火プラグ１７）の点火時期を進角に補正する進角補正量を大きくする。このため、点火進角量補正倍率ｒＡは湿度や希釈度が高いほど大きな値となるように設定される。湿度対応点火操作量補正部１８２が点火進角量ΔＡＤＶを算出すると、ステップＳ９に進み、以降の処理が行われる。
【０１４０】
このように点火進角量ΔＡＤＶが算出されるため、燃焼が不安定化しやすい高湿度条件であっても、点火遅角を設定する期間を短くすることができ、より安定して内燃機関ＥＮＧを運転することが可能となる。
【０１４１】
図２３は、第３の実施形態に係る点火制御部２４Ｂが算出した値と、点火操作量との関係を表すタイミングチャートである。図２３を参照して、高湿度条件下における第３の実施形態に係る点火制御部２４Ｂの動作例及び効果を説明する。
【０１４２】
なお、図２３に示すタイミングチャートには、高湿度条件であることを表す項目が追加される。そして、図２３には、比較のため低湿度条件としたときの図１３に対応するチャートを二点鎖線で表し、高湿度条件としたときの本実施の形態に係るチャートを実線で表す。
【０１４３】
（時刻ｔ１）
初期状態における各値は、図１３に示したタイミングチャートと同様であるため、時刻ｔ１から説明する。図２３においても、時刻ｔ１より、目標トルクが一定の条件において、ノック発生やその他の要因に伴い、点火遅角制御が実施されることを想定する。点火時期が遅角で実施されると、算出した不規則流れ比率が増加を始める。図９に示したように、点火時期が遅角方向に制御されると要求エネルギが増加するため、供給エネルギも増加する。
【０１４４】
（時刻ｔ２）
時刻ｔ２では、供給エネルギＥが増加したことに伴い、不規則流れ比率Ｒが、不規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを超える。このタイミングで、図４のステップＳ７における判定処理を経て、点火時期を進角とする制御が開始する（Ｓ８，Ｓ９）。点火時期が進角方向に制御されるにつれて、不規則流れ比率Ｒが低下する。
【０１４５】
（時刻ｔ６）
高湿度条件では、点火時期の進角量は低湿度条件に比べて大きく設定される。この結果、低湿度条件に比べて点火時期の進角が早く進む。このため、算出される不規則流れ比率Ｒが低下をはじめ、時刻ｔ６において不規則流れ比率Ｒが規則流れ比率の設定比率値Ｔｒを下回る。また、供給エネルギを減少補正するように供給エネルギ補正量ΔＥが増加するため、点火通電時間が徐々に減少する。ここで、吸気の湿度を考慮し、供給エネルギ補正量が低湿度条件に比べて小さく設定される。このため、低湿度条件に比べて点火通電時間が緩やかに減少する。
【０１４６】
（時刻ｔ３）
時刻ｔ３は、図１３に示したように低湿度条件における各値が変化する様子を示す。図２３より、高湿度条件で各値が変化するタイミングは、低湿度条件で各値が変化するタイミングよりも早まることが示される。
【０１４７】
以上説明した第３の実施の形態に係るＥＣＵ２０が備える点火制御部２４Ｂでは、湿度の増加による点火時期と安定燃焼状態の関係変化を考慮し、点火進角量と供給エネルギを操作することができる。この結果、湿度の高い条件においても、燃焼状態を不安定化することなく、供給エネルギを減らせるため、点火コイル１６の発熱や点火プラグ１７の摩耗を抑制することができる。
【０１４８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために内燃機関システムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０１４９】
１…エアフローセンサ、２…電子制御スロットル、５…可変弁、８…タンブル制御弁、１３…インジェクタ、１４…シリンダ、１６…点火コイル、１７…点火プラグ、２０…ＥＣＵ、２４…点火制御部、２５…吸気弁、３１…２次電圧算出部、３２…不規則流れ比率算出部、３３…エネルギ供給量算出部、３４…目標値算出部、３５…進角・エネルギ補正判定部、３６…供給エネルギ補正部、３７…点火操作量補正部
【図１】
2020112055.tif 000003
【図２】
2020112055.tif 000004
【図３】
2020112055.tif 000005
【図４】
2020112055.tif 000006
【図５】
2020112055.tif 000007
【図６】
2020112055.tif 000008
【図７】
2020112055.tif 000009
【図８】
2020112055.tif 000010
【図９】
2020112055.tif 000011
【図１０】
2020112055.tif 000012
【図１１】
2020112055.tif 000013
【図１２】
2020112055.tif 000014
【図１３】
2020112055.tif 000015
【図１４】
2020112055.tif 000016
【図１５】
2020112055.tif 000017
【図１６】
2020112055.tif 000018
【図１７】
2020112055.tif 000019
【図１８】
2020112055.tif 000020
【図１９】
2020112055.tif 000021
【図２０】
2020112055.tif 000022
【図２１】
2020112055.tif 000023
【図２２】
2020112055.tif 000024
【図２３】
2020112055.tif 000025