(57)【要約】【課題】中心電極の消耗による影響、またはエンジンの運転条件、たとえば、燃焼室内の圧力、負荷、空燃費等の影響により、点火プラグの放電ギャップの電気抵抗が増加し、プラズマ放電の抜けが発生する。その結果、所望のプラズマ放電が発生せず、点火プラグの着火安定性が損なわれる虞がある。【解決手段】火花放電用回路部２０からＥＣＵ４０に伝達される第一信号およびプラズマ放電用回路部３０からＥＣＵ４０に伝達される第二信号に関して、ＥＣＵ４０に第一信号が伝達されてから、第二信号が伝達されるまでの時間Δｔが、外因によって所定時間以上となった場合に、プラズマ電流値または二次電流値を増加させるフィードバック制御を実行して、プラズマ放電の抜けを抑制する。【選択図】図１
2010096112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のプラグホールの燃焼室側開口部に固定され、絶縁部材を介し離間して設けられた中心電極と接地電極との間に放電空間を有するプラズマ式点火プラグと、
前記内燃機関の運転条件を基にプラズマ式点火プラグの点火時期を制御する電子制御装置からのトリガー信号に基づいて、一次コイルと二次コイルとの相互誘導作用により前記二次コイルから前記プラズマ式点火プラグに二次電流を通電し、前記放電空間に火花放電を発生させる火花放電回路部と、
前記プラズマ式点火プラグに電気的に接続されるとともに、プラズマ発生用電源により充電されるプラズマ発生用コンデンサを有し、前記プラズマ発生用コンデンサが、前記火花放電の発生によって降下する前記放電空間における前記中心電極と接地電極とのギャップ間電圧が、前記プラズマ発生用コンデンサの充電電圧を下回ると同時に前記プラズマ発生用コンデンサから前記プラズマ式点火プラグにプラズマ電流を通電し、前記放電空間にプラズマ放電を発生させるプラズマ放電回路部と、
前記火花放電回路部に設けられ、前記火花放電の発生時期を検出し、検出された前記火花放電の発生時期に対応する第一信号を前記電子制御装置に伝達する火花放電発生時期検出部と、
前記プラズマ放電回路部に設けられ、前記プラズマ放電の発生時期を検出し、検出された前記プラズマ放電の発生時期に対応する第二信号を前記電子制御装置に伝達するプラズマ放電発生時期検出部と
を備えるプラズマ式点火装置であって、
一つの前記トリガー信号に基づいて前記プラズマ式点火プラグがプラズマ放電を発生するサイクルにおいて、前記第一信号に対して前記第二信号が所定時間以上遅れて前記電子制御装置に伝達された場合に前記電子制御装置では、前記プラズマ発生用電源を昇圧するフィードバック制御が実行されることを特徴とするプラズマ式点火装置。
【請求項２】
内燃機関のプラグホールの燃焼室側開口部に固定され、絶縁部材を介し離間して設けられた中心電極と接地電極との間に放電空間を有するプラズマ式点火プラグと、
前記内燃機関の運転条件を基にプラズマ式点火プラグの点火時期を制御する電子制御装置からのトリガー信号に基づいて、一次コイルと二次コイルとの相互誘導作用により前記二次コイルから前記プラズマ式点火プラグに二次電流を通電し、前記放電空間に火花放電を発生させる火花放電回路部と、
前記プラズマ式点火プラグに電気的に接続されるとともに、プラズマ発生用電源により充電されるプラズマ発生用コンデンサを有し、前記プラズマ発生用コンデンサが、前記火花放電の発生によって降下する前記放電空間における前記中心電極と接地電極とのギャップ間電圧が、前記プラズマ発生用コンデンサの充電電圧を下回ると同時に前記プラズマ発生用コンデンサから前記プラズマ式点火プラグにプラズマ電流を通電し、前記放電空間にプラズマ放電を発生させるプラズマ放電回路部と、
前記火花放電回路部に設けられ、前記火花放電の発生時期を検出し、検出された前記火花放電の発生時期に対応する第一信号を前記電子制御装置に伝達する火花放電発生時期検出部と、
前記プラズマ放電回路部に設けられ、前記プラズマ放電の発生時期を検出し、検出された前記プラズマ放電の発生時期に対応する第二信号を前記電子制御装置に伝達するプラズマ放電発生時期検出部と
を備えるプラズマ式点火装置であって、
一つの前記トリガー信号に基づいて前記プラズマ式点火プラグがプラズマ放電を発生するサイクルにおいて、前記第一信号に対して前記第二信号が所定時間以上遅れて前記電子制御装置に伝達された場合に前記電子制御装置では、二次電流値を増加するフィードバック制御が実行されることを特徴とするプラズマ式点火装置。
【請求項３】
前記所定時間は、前記二次コイルへの通電が開始されてから、前記二次電流値がピークを呈するまでの時間の１／２であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ式点火装置。
【請求項４】
前記フィードバック制御は、前記二次コイルへの通電が開始されてから、前記二次電流値が０に収束するまでに実行されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ式点火装置。
【請求項５】
前記フィードバック制御は、前記二次コイルへの通電が開始されてから、前記二次電流値がピークを呈するまでに実行されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ式点火装置。
【請求項６】
前記第一信号に対して前記第二信号が前記所定時間以上遅れるまでは、前記電子制御装置は、前記プラズマ式点火プラグに印加する印加エネルギーを漸減させる制御を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ式点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを形成して混合気への点火を行なう内燃機関用のプラズマ式点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば自動車用の内燃機関の点火装置には、火花放電のみにより混合気への着火を行なうスパークプラグが使用されている。近年、内燃機関の高出力化および低燃費化が求められており、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対しても確実に着火できる着火性の高い点火装置として、プラズマ状態の気体（以下、プラズマガス）を燃焼室内に噴射して混合気に着火するプラズマ式点火装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２８７６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマ式点火プラグには、１００Ａ以上の大電流が通電されるため、プラズマ式点火プラグを構成する中心電極または接地電極の消耗が従来のスパークプラグの数十倍と非常に大きい。そのため、たとえば常時一定量のプラズマ電流をプラズマ式点火プラグに通電する場合には、中心電極または接地電極が消耗し、中心電極と接地電極との間の放電ギャップが大きくなる。その結果、放電ギャップの電気抵抗も増加するため、火花放電およびプラズマ放電が発生しにくくなり、混合気に着火し損ねる現象、所謂プラズマ放電の抜けが起こる虞がある。ここで、たとえば、中心電極が負極となるように構成した場合には、中心電極が消耗しやすく、逆に中心電極が正極となるように構成した場合には、接地電極が消耗しやすいことが実験から証明されている。
【０００４】
また、中心電極または接地電極の消耗による影響だけでなく、エンジンの運転条件、たとえば、燃焼室内の圧力、負荷、空燃比等の影響により、放電ギャップの電気抵抗が増加し、プラズマ放電の抜けが起こる虞もある。
【０００５】
このような課題を考慮して、プラズマ式点火プラグで確実に着火するために、最初からプラズマ式点火プラグに過大なエネルギーを継続的に投入すると、プラズマ放電の抜けを抑制することはできるが、中心電極または接地電極の消耗が加速し、プラズマ式点火プラグの寿命の著しい低下を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明はかかる事情に鑑み、プラズマ式点火プラグの寿命を最適化するとともに、プラズマ放電の抜けを抑制し、プラズマ式点火プラグの着火安定性を向上するプラズマ式点火装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明であるプラズマ式点火装置は、内燃機関のプラグホールの燃焼室側開口部に固定され、絶縁部材を介し離間して設けられた中心電極と接地電極との間に放電空間を有するプラズマ式点火プラグと、内燃機関の運転条件を基にプラズマ式点火プラグの点火時期を制御する電子制御装置からのトリガー信号に基づいて、一次コイルと二次コイルとの相互誘導作用により二次コイルからプラズマ式点火プラグに二次電流を通電し、放電空間に火花放電を発生させる火花放電回路部と、プラズマ式点火プラグに電気的に接続されるとともに、プラズマ発生用電源により充電されるプラズマ発生用コンデンサを有し、プラズマ発生用コンデンサが、火花放電の発生によって降下する放電空間における中心電極と接地電極とのギャップ間電圧が、プラズマ発生用コンデンサの充電電圧を下回ると同時にプラズマ発生用コンデンサからプラズマ式点火プラグにプラズマ電流を通電し、放電空間にプラズマ放電を発生させるプラズマ放電回路部と、火花放電回路部に設けられ、火花放電の発生時期を検出し、検出された火花放電の発生時期に対応する第一信号を電子制御装置に伝達する火花放電発生時期検出部と、プラズマ放電回路部に設けられ、プラズマ放電の発生時期を検出し、検出されたプラズマ放電の発生時期に対応する第二信号を前記電子制御装置に伝達するプラズマ放電発生時期検出部とを備えるプラズマ式点火装置であって、一つのトリガー信号に基づいてプラズマ式点火プラグがプラズマ放電を発生するサイクルにおいて、第一信号に対して第二信号が遅れて電子制御装置に伝達された場合に電子制御装置では、プラズマ発生用電源を昇圧するフィードバック制御が実行されることを特徴とする。
【０００８】
これにより、プラズマ式点火プラグにプラズマ放電を発生させるプラズマ電流値を適宜増加させることが可能となるため、第一信号に対する第二信号の伝達遅れが減少するように補正され、プラズマ放電の抜けを抑制するとともに、プラズマ式点火プラグの寿命を最適化することができる。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、請求項２に記載の発明であるプラズマ式点火装置は、内燃機関のプラグホールの燃焼室側開口部に固定され、絶縁部材を介し離間して設けられた中心電極と接地電極との間に放電空間を有するプラズマ式点火プラグと、内燃機関の運転条件を基にプラズマ式点火プラグの点火時期を制御する電子制御装置からのトリガー信号に基づいて、一次コイルと二次コイルとの相互誘導作用により二次コイルからプラズマ式点火プラグに二次電流を通電し、放電空間に火花放電を発生させる火花放電回路部と、プラズマ式点火プラグに電気的に接続されるとともに、プラズマ発生用電源により充電されるプラズマ発生用コンデンサを有し、プラズマ発生用コンデンサが、火花放電の発生によって降下する放電空間における中心電極と接地電極とのギャップ間電圧が、プラズマ発生用コンデンサの充電電圧を下回ると同時にプラズマ発生用コンデンサからプラズマ式点火プラグにプラズマ電流を通電し、放電空間にプラズマ放電を発生させるプラズマ放電回路部と、火花放電回路部に設けられ、火花放電の発生時期を検出し、検出された火花放電の発生時期に対応する第一信号を電子制御装置に伝達する火花放電発生時期検出部と、プラズマ放電回路部に設けられ、プラズマ放電の発生時期を検出し、検出されたプラズマ放電の発生時期に対応する第二信号を前記電子制御装置に伝達するプラズマ放電発生時期検出部とを備えるプラズマ式点火装置であって、一つのトリガー信号に基づいてプラズマ式点火プラグがプラズマ放電を発生するサイクルにおいて、第一信号に対して第二信号が遅れて電子制御装置に伝達された場合に電子制御装置では、二次電流値を増加するフィードバック制御が実行されることを特徴とする。
【００１０】
つまり、二次電流値を増加するフィードバック制御を実行することにより、プラズマ式点火プラグの放電空間の電気抵抗が減少することによってプラズマ電流が通電され易くなる。これにより、第一信号に対する第二信号の伝達遅れが減少するように補正され、プラズマ放電の抜けを抑制するとともに、プラズマ式点火プラグの寿命を最適化することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によると、請求項１および請求項２に記載の所定時間とは、二次コイルへの通電が開始されてから、二次電流値がピークを呈するまでの時間の１／２である。
【００１２】
これにより、たとえば、第一信号に対して第二信号の伝達が遅れている場合であっても、所定時間を越えることなくプラズマ放電が確実に実行されている場合には、プラズマ発生用電源の昇圧または二次電流値を増加させるフィードバック制御が実行されることはない。したがって、フィードバック制御によってプラズマ式点火プラグに印加されるエネルギーが増加することはなく、中心電極または接地電極が徒に消耗することが抑制される。
【００１３】
請求項４に記載の発明によると、電子制御装置によるフィードバック制御は、二次コイルへの通電が開始されてから、二次電流値が０に収束するまでの間に実行される。つまり、プラズマ放電が発生し、次のプラズマ放電が発生するまでに、フィードバック制御を実行することにより、プラズマ放電の抜けを抑制するとともに、プラズマ式点火プラグの寿命を最適化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によると、電子制御装置によるフィードバック制御は、二次コイルへの通電が開始されてから、二次電流値がピークを呈するまでの間に実行される。二次電流値がピークを呈するまでの時間の１／２から二次電流値がピークを呈するまでの期間は、プラズマ放電の抜けが発生しやすいこと、また、二次電流値がピークを呈した後には、プラズマ放電の抜けが頻繁に発生することが実験的に判明していることから、この期間にフィードバック制御することによって、効果的にプラズマ放電の抜けを抑制することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明によると、第一信号に対して第二信号が所定時間以上遅れるまでは、電子制御装置は、プラズマ式点火プラグに印加する印加エネルギーを漸減させる制御を実行する。
【００１６】
具体的には、第一信号に対して第二信号が所定時間以上遅れることなく電子制御装置に伝達され、プラズマ式点火プラグにてプラズマ放電の抜けが発生していない場合において、電子制御装置は、プラズマ発生用電源の電圧、または二次電流値を絞る制御を実行する。これにより、プラズマ式点火プラグでは確実な着火が実現されるとともに、プラズマ式点火プラグに印加されるエネルギー量が最適化され、中心電極または接地電極の消耗を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るプラズマ式点火装置１００の回路構成を示すブロック図である。図１に示すように、プラズマ式点火装置１００は、プラズマ放電を発生するプラズマ式の点火プラグ１０と、プラズマ放電を発生するために、後述する点火プラグ１０の中心電極と接地電極との間の放電ギャップ１４に火花放電を発生させるための火花放電回路部２０と、該火花放電後の所定のタイミングで点火プラグ１０にプラズマ電流を通電し、該点火プラグ１０にプラズマ放電を発生させるプラズマ放電回路部３０、および点火プラグ１０の点火制御等を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵ４０と称す）とからなる。以下、プラズマ式点火装置を構成する点火プラグ１０、火花放電回路部２０、プラズマ放電回路部３０、およびＥＣＵ４０について詳述する。
【００１９】
図２は、点火プラグ１０の模式断面図である。以下簡単のため、図２中、上方を基端側、下方を先端側とする。エンジンブロック（図示せず）のプラグホールの燃焼室側開口部に固定される点火プラグ１０は、中心電極１１と、中心電極１１を覆うように絶縁保持する略筒状の絶縁碍子１２と、絶縁碍子１２を覆うように略環状に形成された金属製の接地電極１３とで構成される。中心電極１１の先端と接地電極１３の先端との間には、火花放電が発生する、約２ｍｍの放電ギャップ１４が形成されている。また、絶縁碍子１２で包囲されてなる空間であって、放電ギャップ１４を含むプラズマ放電が発生する放電空間１５が形成されている。そして、点火プラグ１０の中心電極１１に１００Ａ以上のプラズマ電流が印加されると、放電空間１５に高温のプラズマガスが発生し、該プラズマガスにより放電空間１５内部の気体が膨張することで高圧となり燃焼室に噴射され、燃料と空気との混合気に着火する。ここで、プラズマガスとは、数千℃以上の高温で、正イオンと電子とに電離した状態で、電気的中性を示す気体を指す。
【００２０】
中心電極１１の先端側は、例えば、イリジウム、イリジウム合金、白金、白金合金等の導電性材料によって長軸状に形成されている。中心電極１１の内部にはニッケル材料等の良導電性で且つ高熱伝導性の金属材料からなる中心電極中軸１１ａが形成され、その基端側は、絶縁碍子１２から露出し、後述する火花放電回路部２０およびプラズマ放電回路部３０に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、中心電極１１を負極として構成している。
【００２１】
絶縁碍子１２は、耐熱性、機械的強度、高温における絶縁耐力、熱伝導率などに優れた高純度のアルミナ等からなり、中心電極１１を保持する略筒状を呈する。
【００２２】
接地電極１３は、その基端側が絶縁碍子１２を保持するハウジングを構成し、接地電極１３が燃焼室内に露出するよう、エンジンブロックに点火プラグ１０が固定されるとともに、接地電極１３とエンジンブロックとを電気的に接地状態にするためのネジ部１３ａが形成されている。また、接地電極１３のネジ部１３ａ基端側にはネジ部１３ａを締め付けるためのハウジング六角部１３ｂが形成されている。なお、接地電極１３を含むハウジングは、ニッケル、鉄等の金属材料によって形成されている。
【００２３】
上述の点火プラグ１０には、以下詳述する火花放電回路部２０とプラズマ放電回路部３０とが電気的に接続されている。
【００２４】
火花放電回路部２０は、一次コイル２１および一次コイル２１に接続される一次側回路、二次コイル２２および二次コイル２２に接続される二次側回路とから構成され、二次コイル２２に発生する二次電流を点火プラグ１０に通電し、放電空間１５に火花放電を発生させる。
【００２５】
一次コイル２１は、たとえば直径が０．３ｍｍ〜０．８ｍｍのエナメル線を１００〜２３０ターン巻回して形成される。一方、二次コイル２２は、たとえば直径が４０μｍ〜５０μｍのエナメル線を１００００〜２００００ターン巻回して形成される。一次コイル２１には、後述するＥＣＵ４０から伝達されるトリガー信号に基づいて一次電流が通電される。そして、一次電流が一次コイル２１に通電されたときの磁束変化によって生じる相互誘導作用によって、二次コイル２２に二次電流が発生する。
【００２６】
まず、一次コイル２１に一次電流を通電する一次側回路は、図１に示されるように、火花放電用コンデンサ２３、火花放電用電源２４、サイリスタ２５、およびダイオード２６等で構成される。
【００２７】
火花放電用コンデンサ２３は、たとえば、１〜３μＦの電気容量を有するものであって、バッテリー（図示せず）に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ等からなる火花放電用電源２４に接続され、所定の電圧、たとえば２００〜４００Ｖに充電される。
【００２８】
火花放電用電源２４と火花放電用コンデンサ２３の正極（図１中、左方の電極）との間には、スイッチング素子であるサイリスタ２５がグランドに対して順方向に設けられており、後述するＥＣＵ４０から伝達されるトリガー信号に基づいて、オンされる。そして、サイリスタ２５がオンしたときには、所定の電気量が蓄えられた火花放電用コンデンサ２３は、サイリスタ２５を介して放電し、一次コイル２１に一次電流が通電される。火花放電用コンデンサ２３の負極に接続されるダイオード２６は、この一次電流を整流し、後述する二次コイル２２に所望の二次電圧を発生させる。
【００２９】
続いて、二次コイル２２に二次電流を通電する二次側回路は、図１に示されるように、ダイオード２７、電気抵抗２８、および電流センサ２９等で構成される。一次コイル２１と二次コイル２２との相互誘導作用によって、二次コイル２２に発生する二次電流は、ダイオード２７および電気抵抗２８を介して点火プラグ１０に通電される。ダイオード２７は、後述するプラズマ放電回路部３０からプラズマ電流が二次コイル２２側に流れることを防止し、一方、ダイオード２７の下流側に設けられる電気抵抗２８は、後述するプラズマ放電回路部３０を流れる火花放電電流に由来するノイズを除去する。
【００３０】
また、電流センサ２９は、二次コイル２２とダイオード２７との間に設けられ、二次コイル２２から点火プラグ１０に通電される二次電流値の変化分を表す波形を検出し、火花放電の発生時期に対応するこの検出波形を第一信号としてＥＣＵ４０に出力する。なお、電流センサ２９としては、二次電流の変化分を精度良く検出可能な電磁ピックアップ式のセンサを用いることが好ましい。
【００３１】
次に、プラズマ放電回路部３０は、プラズマ放電用コンデンサ３１、プラズマ放電用電源３２、抵抗器３３、および二つのダイオード３４、３５等で構成され、点火プラグ１０にプラズマ電流を通電し、放電空間１５にプラズマ放電を発生させる。
【００３２】
プラズマ放電用コンデンサ３１は、たとえば、０．２〜２μＦの電気容量を有するものであって、バッテリーに接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ等からなるプラズマ放電用電源３２により所定の電圧、たとえば６００〜９００Ｖが印加される。プラズマ放電用コンデンサ３１の充電は、たとえば、一次電流の通電開始時（トリガー信号がサイリスタ２５に伝達された時）にプラズマ放電用電源３２をオフすることで終了する。その後、点火プラグ１０に発生する火花放電によってギャップ間電圧が降下し、プラズマ放電用コンデンサ３１の電圧を下回ると同時にプラズマ放電用コンデンサ３１から点火プラグ１０に、たとえば２００Ａ、１００ｍＪのプラズマ電流が通電される。二つのダイオード３４、３５は、火花放電回路部２０の二次電圧がプラズマ放電用コンデンサ３１及びプラズマ放電用電源３２に印加されて破壊される事を防止している。
【００３３】
また、プラズマ放電用コンデンサ３１の負極とグランドとの間に直列に設けられた抵抗器３３は、プラズマ電流を検出するための電気素子であって、抵抗器３３とプラズマ放電用コンデンサ３１との間に設けられた信号線を介してプラズマ放電用コンデンサ３１の放電電圧波形（プラズマ電流波形）である第二信号をＥＣＵ４０に出力する。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体に構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転条件に応じて点火制御等を行う。点火制御として具体的に、ＥＣＵ４０は、エンジンのクランク軸近傍に取り付けられたクランク角センサや吸気管圧力センサ等から随時入力される各種の検出信号に基づいて点火タイミングを演算し、その演算結果に基づいてサイリスタ２５にトリガー信号を出力する。
【００３４】
また、ＥＣＵ４０は、プラズマ放電用電源３２を駆動制御することで、プラズマ放電用コンデンサ３１の充電制御を実行する。この充電制御として詳しくは、ＥＣＵ４０は、点火タイミングから所定の待機時間が経過し、プラズマ放電が完了した時点にてプラズマ放電用電源３２をオンすることでプラズマ放電用コンデンサ３１の充電を開始し、次回の点火タイミング前のある時期（たとえば、一次コイル２１への通電開始時）にてプラズマ放電用電源３２をオフすることでプラズマ放電用コンデンサ３１の充電を停止する。つまり、プラズマ放電用コンデンサ３１では、点火タイミング間での充電と点火タイミングでの放電とが繰り返し実行される。本実施形態の点火タイミングとは、火花放電用回路部２０のサイリスタ２５にトリガー信号が伝達される時期のことである。
【００３５】
以下、本発明の第一実施形態の特徴的作動について詳細に説明する。
【００３６】
図３は、一つのトリガー信号に基づいて点火プラグ１０にプラズマ放電を発生するサイクルにおいて、横軸に時刻Ｔ、縦軸にそれぞれ（ａ）二次電流値、（ｂ）ギャップ間電圧値、（ｃ）二次電流値の変化分、および（ｄ）プラズマ電流値をとったものである。
【００３７】
トリガー信号に基づいて火花放電用コンデンサ２３の放電が開始され、二次電流の通電が開始される時刻をＴ＝０としたとき、時刻Ｔ＝Ｔ１で放電ギャップ１４に火花放電が発生し、ギャップ間電圧値が急激に減少する。このとき、電流センサ２９は、図３（ｃ）に示す第一信号を検出してＥＣＵ４０に伝達する。
【００３８】
図４は、図３中の（ｃ）二次電流値の変化分および（ｄ）プラズマ電流値を示すグラフを一部拡大した模式図である。図４に示すように、ＥＣＵ４０に予め第一信号に対する閾値Ｋｔｈを設けておき、この閾値Ｋｔｈを越える波形がＥＣＵ４０で検出される時刻ｔ１を、放電ギャップ１４に火花放電が発生した時刻Ｔ１とみなす。
【００３９】
また、図３に示すように、Ｔ１以降も二次電流は通電され続け、時刻Ｔ＝Ｔ２でピークを呈した後に二次電流値は減少し、時刻Ｔ＝Ｔ３で火花放電用コンデンサ２３に蓄えられた電荷が全て放電されて二次電流の通電が終了する。ここで、火花放電が発生する時刻Ｔ１と二次電流の変化分検出波形が閾値Ｋｔｈを越える時刻ｔ１とは厳密には異なるが、図４に示される第一信号の山一つの幅は数ｎｓｅｃオーダーであることから、以下簡単のため、本実施形態中ではＴ１≒ｔ１として説明する。
【００４０】
一方、時刻Ｔ１でギャップ間電圧が急激に降下し、この降下するギャップ間電圧がプラズマ放電用コンデンサ３１の電圧を下回ると同時に、プラズマ放電用コンデンサ３１から点火プラグ１０にプラズマ電流が通電される。このとき、プラズマ電流が抵抗器３３を通ることによってプラズマ放電用コンデンサ３１の放電電圧波形である第二信号が検出され、ＥＣＵ４０に伝達される。このプラズマ電流波形がピークを呈する時刻、言い換えると、プラズマ電流値がピークを呈する時刻Ｔを、ＥＣＵ４０ではプラズマ電流の発生時刻ｔ２とみなす。
【００４１】
上述の第一信号および第二信号が伝達されるＥＣＵ４０では、以下の制御が実行される。
【００４２】
ＥＣＵ４０には、時刻ｔ１（Ｔ１）に第一信号が、時刻ｔ２に第二信号が伝達される。ここで、図３，４中の（ｄ）にて実線で示される波形のように、放電空間１５に火花放電が発生してからプラズマ電流値がピークを呈するまでの時間、すなわち、ｔ２とｔ１との差Δｔは数μｓｅｃ以下と非常に短く、このとき放電空間１５では所望のプラズマ放電が発生し、混合気に確実に着火する。
【００４３】
一方、図３，４中の（ｄ）にて破線で示される波形は、点火制御を繰り返し実行したときの、プラズマ電流値を示したものであるが、ＥＣＵ４０において、第一信号に対する第二信号の伝達時期の遅れが発生し、Δｔが増加していることが分かる。この原因として、プラズマ放電が繰り返し実行されることによって、主として中心電極１１が消耗してギャップ間距離が増加すること、または、エンジンの運転条件（筒内圧、負荷、空燃費等）等の影響が考えられる。
【００４４】
そこで、中心電極１１の消耗およびエンジンの運転条件に依るプラズマ放電の抜けを抑制するために、本実施形態では、プラズマ電流値をＥＣＵ４０にて制御する。具体的には、たとえば、ＥＣＵ４０にて検出されるΔｔが数μｓｅｃから１４μｓｅｃ以上へと変化したときに、プラズマ放電用電源３２の電源電圧を昇圧するフィードバック制御を実行する。これにより、フィードバック制御後は、プラズマ放電用コンデンサ３１に蓄えられる電気量が増加するため、点火プラグ１０に通電されるプラズマ電流値も増加し、点火プラグ１０の着火安定性が向上する。換言すると、Δｔが１４μｓｅｃよりも長くなることを抑制することによって、プラズマ放電の抜けを抑制する。
【００４５】
なお、本実施形態においては、二次電流値がピークを呈する時刻Ｔ２は約３０μｓｅｃであり、上記フィードバック制御をこの半分の時間（１５μｓｅｃ）よりも短い１４μｓｅｃとなったときに実行したが、プラズマ放電の抜けが発生し始めるのは、図３，４中、破線で示される波形のように、Ｔ２／２以降であることが実験的に証明されており、たとえば、Δｔ＝１５〜２９μｓｅｃにて上記フィードバック制御を実行することは、エンジン性能を損ねることなく、必要最小限の印加エネルギーでプラズマ放電の着火安定性を向上できる点で好ましい。本実施形態とは異なるエンジン、およびエンジン運転条件においても、第二信号がＥＣＵ４０に伝達される時刻ｔ２が、Ｔ２／２＝ｔ２となる直前に上記フィードバック制御を実行し、プラズマ放電の抜けを抑制することが、点火プラグの寿命および着火安定性の両面から好ましい。
【００４６】
また、本実施形態では、図３に示すように、時刻Ｔ２以降（Ｔ≧３０μｓｅｃ）に第二信号がＥＣＵ４０に伝達される場合は、プラズマ放電の抜けが頻発し、エンジンが所望の性能を発揮できなくなることが判明している。したがって、この場合、プラズマガスによって混合気に着火しないことから、遅くとも時刻Ｔ２までに上記フィードバック制御を実行し、プラズマ放電の抜けを効果的に抑制することが好ましい。ここで、本実施形態において、プラズマ放電の抜けを抑制するとは、プラズマ放電の抜けを実質的に発生させないことを意味している。
【００４７】
なお、本実施形態においては、時刻ｔ２を抵抗器３３にてプラズマ電流値のピーク値が検出される時刻として設定したが、ｔ２はそもそも第二信号が伝達されるＥＣＵ４０側で予め設定するものであるから、ピーク値に限らず任意のプラズマ電流値が検出される時刻としてもよい。たとえば、図４（ｄ）に示すプラズマ電流値を示す波形の立ち上がり時刻をｔ２とし、上記第一実施形態と同様にして、最適なΔｔでフィードバック制御を実行してもよい。
【００４８】
またさらに、ＥＣＵ４０は一つである必要はなく、たとえば、トリガー信号を出力する電子制御装置と、Δｔを演算する電子制御装置とを別個に設けてもよい。
（第二実施形態）
以下、第二実施形態について述べるが、基本的な構成は上記第一実施形態と同様であることから、特筆すべき相違点についてのみ説明する。また、上記第一実施形態と同一の部材に関しては、第一実施形態と同一の符号を付すものとする。
【００４９】
上記第一実施形態においては、第一信号がＥＣＵ４０に伝達される時刻ｔ１と第二信号がＥＣＵ４０に伝達される時刻ｔ２との差Δｔが増大してプラズマ放電の抜けが発生する虞が生じたとき、プラズマ放電用電源３２の電源電圧を昇圧するフィードバック制御を実行したが、本実施形態においては、Δｔが増大してプラズマ放電の抜けが発生する虞が生じたときに、二次電流値を増加するフィードバック制御を実行する。すなわち、図５に示すように、ＥＣＵ４０と火花放電用電源２４とを信号線で接続し、ＥＣＵ４０から火花放電用電源２４にフィードバック制御を実行する。具体的には、火花放電用電源２４の電源電圧を昇圧し、火花放電用コンデンサ２３に蓄えられる電気量を増加させる。これにより、火花放電用コンデンサ２３の放電によって一次コイル２１に流れる一次電流値が増加し、その結果、二次電流値が増加する。このようにしてフィードバック制御によって二次電流値を増加することにより、放電ギャップ１４の電気抵抗が減少し、該放電ギャップ１４並びに放電空間１５にプラズマ電流が通電され易くなる。したがって、本実施形態に係るプラズマ式点火装置２００では、ＥＣＵ４０において、第一信号に対する第二信号の伝達遅れが短くなるように補正されて、プラズマ放電の抜けが抑制され、点火プラグ１０の着火安定性が向上する。
（第三実施形態）
本実施形態においては、Δｔが増大してプラズマ放電の抜けが発生する虞が生じたときに、プラズマ放電用電源３２および火花放電用電源２４の両方の電源電圧を昇圧し、プラズマ電流値および二次電流値を増加させるフィードバック制御を実行する。これにより、本実施形態におけるプラズマ式点火装置３００は、上記第一実施形態および上記第二実施形態と同様にして、プラズマ放電の抜けが抑制され、点火プラグ１０の着火安定性が向上する。
（その他の実施例）
上記第一〜第三実施形態では、ＥＣＵ４０に入力される第一信号および第二信号の入力時刻の差を以って、フィードバック制御の時期を決定したが、たとえば、ＥＣＵ４０からトリガー信号がサイリスタ２５に出力される時刻ｔ０と、第二信号がＥＣＵ４０に入力される時刻ｔ２との差Δｔ´を基準として、フィードバック制御の時期をＥＣＵ４０で演算し、所定のΔｔ´にてフィードバック制御を実行してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態においては、接地電極１３をニッケル、鉄等の金属材料で構成したが、少なくとも接地電極１３の放電部分には、中心電極１１と同様に、耐消耗性に優れたイリジウム合金や白金合金等の貴金属を採用しても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、中心電極１１を負極としたために、主として中心電極１１が消耗したが、逆に中心電極１１を正極として、接地電極１３が主に消耗するような構成としてもよい。このとき、接地電極１３の体積は中心電極１１のそれよりも一般的に大きいため、このように優先して接地電極１３が消耗する構成は、点火プラグ１０の寿命を良好にする点で好ましい。
【００５２】
またさらに、上記第一〜第三実施形態においては、ＥＣＵ４０への第一信号の伝達に対して第二信号の伝達が所定時間以上遅れた場合には、プラズマ放電用電源３２および／または火花放電用電源２４の電圧を昇圧したが、上記第二信号が上記第一信号に対して所定時間以上遅れるまでの間、ＥＣＵ４０は、点火プラグ１０に印加する印加エネルギーを漸減させる制御を実行してもよい。
【００５３】
具体的には、第一信号に対して第二信号が所定時間を隔てることなく発生する場合には、プラズマ放電用電源３２および／または火花放電用電源２４の電圧を徐々に絞る制御信号をＥＣＵ４０からプラズマ放電用電源３２、火花放電用電源２４それぞれに伝達する制御を実行する。このような制御を実施、継続することにより、プラズマ放電の抜けが発生する虞のある状態となったとき、つまり、第一信号に対して第二信号が上記所定時間以上遅れて発生した場合には、上記第一実施形態〜第三実施形態に記載されるプラズマ放電用電源３２および／または火花放電用電源２４を昇圧するフィードバック制御を実行し、プラズマ放電の抜けの発生を抑制する。これにより、中心電極１１または接地電極１３の消耗が抑制しつつ、プラズマ放電の抜けを抑制することが可能となり、点火プラグ１０の寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るプラズマ式点火装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】点火プラグの断面図である。
【図３】横軸に時刻Ｔ、縦軸にａ）二次電流値、（ｂ）ギャップ間電圧値、（ｃ）二次電流値の変化分（ｄ）プラズマ電流値をとったグラフである。
【図４】図３の（ｃ）二次電流値の変化分および（ｄ）プラズマ電流値を拡大した模式図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係るプラズマ式点火装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…点火プラグ、
１１…中心電極、
１１ａ…中心電極中軸
１２…絶縁碍子、
１３…接地電極、
１３ａ…ネジ部、
１３ｂ…ハウジング六角部、
１４…放電ギャップ、
１５…放電空間、
２０…火花放電用回路部、
２１…一次コイル、
２２…二次コイル、
２３…火花放電用コンデンサ、
２４…火花放電用電源
２５…サイリスタ、
２６，２７…ダイオード、
２８…電気抵抗、
２９…電流センサ（火花放電発生時期検出部）、
３０…プラズマ放電用回路部、
３１…プラズマ放電用コンデンサ、
３２…プラズマ放電用電源、
３３…抵抗器（プラズマ放電発生時期検出部）、
３４，３５…ダイオード、
４０…ＥＣＵ（電子制御装置）、
１００…プラズマ式点火装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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