(57)【要約】【課題】燃焼室に少なくとも２つの点火プラグを有する火花点火式内燃機関において、燃焼速度を安定化させることのできる点火制御装置を提供する。【解決手段】少なくとも第１及び第２の点火プラグを有する火花点火式内燃機関の点火制御装置であって、第１の点火プラグによって点火された燃料の燃焼状態に基づいて該燃料の燃焼割合を算出する算出手段と、第１及び第２の点火プラグの点火を実行し、かつ、第２の点火プラグの点火については、第１の点火プラグの点火後に算出手段によって算出された燃焼割合が所定の判定基準割合より低い場合に該第２の点火プラグの点火を実行する制御手段と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内の燃料に点火する少なくとも第１及び第２の点火プラグを有する火花点火式内燃機関の点火制御装置であって、
前記第１の点火プラグによって点火された燃料の燃焼状態に基づいて該燃料の燃焼割合を算出する算出手段と、
前記第１及び第２の点火プラグの点火を実行し、かつ、前記第２の点火プラグの点火については、前記第１の点火プラグの点火後に前記算出手段によって算出された燃焼割合が所定の判定基準割合より低い場合に該第２の点火プラグの点火を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする点火制御装置。
【請求項２】
前記判定基準割合は、
前記第１の点火プラグの点火による燃焼の速度を判定する閾値であって、前記算出手段によって算出された燃焼割合が該閾値より低い場合には、該燃焼の速度は低いと判定される閾値であることを特徴とする請求項１に記載の点火制御装置。
【請求項３】
前記火花点火式内燃機関は、
前記燃焼室の中央に前記第１の点火プラグを有し、前記燃焼室の外縁近傍に前記第２の点火プラグを有することを特徴とする請求項１または２に記載の点火制御装置。
【請求項４】
前記火花点火式内燃機関は、
前記燃焼室の外縁近傍に前記第１の点火プラグを有し、前記燃焼室の中央に前記第２の点火プラグを有し、更に第３の点火プラグを有することを特徴とする請求項１または２に記載の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に少なくとも２つの点火プラグを有する火花点火式内燃機関の点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、火花点火式内燃機関（以下、「内燃機関」と称する）、特に自動車用内燃機関においては、経済面や環境面の要請から、より一層の燃費性能が求められている。燃費性能の向上には、圧縮比を増大させて燃焼効率を向上させることが効果的であるが、この場合には、ノッキングなどの異常燃焼が生じやすくなるという問題がある。そこで、例えば特許文献１には、燃焼室に２つの点火プラグを備える２点点火式内燃機関について、ノッキングが発生しやすい低回転かつ高負荷運転時には、燃焼速度増大制御を実行して２つの点火プラグを同時に点火させてノッキングの発生を抑制する一方、騒音やデトネーションが発生しやすい高回転かつ高負荷運転時には、燃焼速度増大制御を実行せずに１つの点火プラグのみを点火させる点火制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の２点点火式内燃機関においては、２点同時点火によって燃焼速度が増大すると、燃焼圧や燃焼温度も上昇するため、例えば、酸素過多な混合気が供給されるリーン燃焼時等には窒素酸化物（ＮＯｘ）が生成されやすいという問題が生じる。一方、燃焼速度の増大を抑制すべく１つの点火プラグのみ（１点点火）で燃焼を発生させると、混合気の状態によっては燃焼速度が過度に低下して燃焼効率が悪化し、燃焼速度の変動幅も大きくなって燃焼が不安定になる。つまり、内燃機関の運転条件に基づいて予め２点同時点火または１点点火を選択する従来の技術では、運転条件によっては燃焼速度を安定化させることが困難であった。
【０００５】
上述の課題を解決するべく、本発明は、燃焼室に少なくとも２つの点火プラグを有する火花点火式内燃機関において、燃焼速度を安定化させることのできる点火制御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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る点火制御装置は、
燃焼室内の燃料に点火する少なくとも第１及び第２の点火プラグを有する火花点火式内燃機関の点火制御装置であって、
前記第１の点火プラグによって点火された燃料の燃焼状態に基づいて該燃料の燃焼割合を算出する算出手段と、
前記第１及び第２の点火プラグの点火を実行し、かつ、前記第２の点火プラグの点火については、前記第１の点火プラグの点火後に前記算出手段によって算出された燃焼割合が所定の判定基準割合より低い場合に該第２の点火プラグの点火を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、ある時点における燃焼割合とは、燃焼室内に供給された燃料の全てが燃焼したときに発生される総発熱量に対する、当該時点までに発生した発熱量の割合を意味してい
る。そして、この燃焼割合の単位時間当たりの変化率が、燃焼速度として定義される。つまり、燃焼速度は単位時間当たりにおける燃料の発熱量であるため、燃焼室内に供給された燃料量が等しくても、混合気の混合状態等によっては単位時間当たりに燃焼に供される燃料量に差が生じるため、燃焼速度は燃焼サイクル毎にある程度変動する。
【０００８】
そこで、本発明に係る点火制御装置によれば、第１の点火プラグの点火後に算出された燃焼割合が所定の判定基準割合より低い場合に、第２の点火プラグの点火が実行される。つまり、第１の点火プラグの点火後において、第２の点火プラグの点火が必要な場合のみに第２の点火プラグの点火が実行される。これにより、不要な第２の点火プラグの点火が実行されて燃焼速度が過度に上昇することが回避されるため窒素酸化物の生成が抑制される。
【０００９】
また、本発明に係る点火制御装置の判定基準割合は、前記第１の点火プラグの点火による燃焼の速度を判定する閾値であって、前記算出手段によって算出された燃焼割合が当該閾値より低い場合には、当該燃焼の速度は低いと判定される閾値であるようにしてもよい。つまり、この場合には、第１の点火プラグの点火によって生じた燃焼が十分な燃焼速度で進行しないと想定されるため、第２の点火プラグの点火が実行されて残存している未燃燃料が燃焼される。これにより、燃焼室全体における燃焼速度が増大されて燃焼効率が向上し、また、燃焼サイクル毎の燃焼速度の変動幅が小さくなって燃焼が安定化される。
【００１０】
また、本発明は、火花点火式内燃機関が、前記燃焼室の中央に前記第１の点火プラグを有し、前記燃焼室の外縁近傍に前記第２の点火プラグを有するように構成してもよい。これにより、第１の点火プラグによる点火によって生じた燃焼の火炎を、燃焼室全体に放射状に伝播させることによって効率的な燃焼を実現することができる。また、当該火炎が到達するのが遅い、燃焼室の外縁近傍に第２の点火プラグを配置することによって、２次点火によってより多くの未燃燃料に点火することが可能となって、燃焼速度を効果的に上昇させることができる。
【００１１】
また、本発明は、火花点火式内燃機関が、前記燃焼室の外縁近傍に前記第１の点火プラグを有し、前記燃焼室の中央に前記第２の点火プラグを有し、更に第３の点火プラグを有するように構成してもよい。これにより、燃焼室の外縁近傍における１点を起点に緩慢燃焼を行う場合であっても、安定した燃焼速度で確実に実行することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃焼室に少なくとも２つの点火プラグを有する火花点火式内燃機関において、燃焼速度を安定化させることができるため、燃焼効率の向上と燃焼の安定化が可能になり、更に窒素酸化物の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る内燃機関の燃焼室の構成を示す概略図である。
【図２】実施例１に係る燃焼室に発生した火炎面の伝播範囲を示す概念図である。
【図３】実施例１に係る点火制御装置の制御原理を説明するグラフである。
【図４】実施例１に係る点火制御処理のフローを示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る内燃機関の燃焼室の構成を示す概略図である。
【図６】実施例２に係る燃焼室に発生した火炎面の伝播範囲を示す概念図である。
【図７】実施例２に係る点火制御装置の制御原理を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
以下、本発明に係る火花点火式内燃機関の点火制御装置の具体的な実施形態について図
面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る点火制御装置が適用される、４サイクル式の自動車用火花点火式内燃機関（以下、「内燃機関」と称する）における燃焼室の構造を示す概略図である。なお、図１は、複数の気筒を有する内燃機関における一の気筒の燃焼室を、内燃機関のクランクシャフトに平行な面で切断したときの断面に、他の構成を追加した概略図である。図１に示されるように、燃焼室１０は、シリンダヘッド１００に設けられた天井面１０１と、シリンダブロック１１０に設けられたシリンダボア１１１と、シリンダボア１１１内において往復運動をするピストン１２０の頂面１２１とによって囲まれる空間である。なお、図１は、ピストン１２０が上死点に位置した状態を示している。
【００１６】
シリンダヘッド１００の天井面１０１には、２つの吸気ポート１１と２つの排気ポート（不図示）が接続されており、両吸気ポート１１の開口を開閉する２つの吸気バルブ１２と、両排気ポートの開口を開閉する２つの排気バルブ１４（図２参照）が設けられている。また、天井面１０１の中央には、電極１５ａを燃焼室１０内に突出させた第１点火プラグ１５が設けられており、天井面１０１の外縁近傍かつ吸気バルブ１２と排気バルブ１４とに挟まれた位置には、電極１６ａを燃焼室１０内に突出させた第２点火プラグ１６が設けられている（図２（ｃ）参照）。両点火プラグは、内燃機関の点火制御を実行する点火制御装置としてのＥＣＵ（Engine Control Unit）２００に電気的に接続されており、Ｅ
ＣＵ２００からの指令に基づいてそれぞれの電極に火花放電を発生させて、燃焼室１０内に供給された燃料（混合気）に点火をする。なお、本実施例においては、燃料はポート噴射によって供給されるが、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する構成としてもよい。
【００１７】
そして、第２点火プラグ１６には、内部に圧電素子を備えた燃焼圧センサ１７が内蔵されており、燃焼室１０内で発生する燃焼の燃焼圧を検出する。検出された燃焼圧は、電気的に接続されたＥＣＵ２００に対して出力される。
【００１８】
また、ＥＣＵ２００には、内燃機関のクランクシャフト（不図示）の回転角を検出するクランクセンサ１８が接続されており、このクランクセンサ１８から出力されるクランク角に基づいて、各種の制御が実行される。
【００１９】
次に、燃焼室１０内で発生する燃焼について説明する。まず初めに、第１点火プラグ１５及び第２点火プラグ１６が同時に点火される場合を説明する。ＥＣＵ２００から第１点火プラグ１５及び第２点火プラグ１６の双方に対して同時に放電指令が出力されると、電極１５ａ、１６ａにおいて同時に火花が発生して燃焼室１０内に存在する混合気が２点同時点火される。このようにして発生された２つの火炎は、各電極を起点にしてそれぞれ略放射状に伝播していく。これにより、伝播する火炎の先端である火炎面は、１点点火の場合に比してより広範囲に伝播していくため、より多くの混合気が燃焼に供されることになる。つまり、単位時間当たりに発生する発熱量が増大して燃焼速度が上昇するため、より高い燃焼圧が発生すると共に、燃焼がより短時間に終了する。
【００２０】
次に、第１点火プラグ１５のみが点火される場合の燃焼について図２（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図２は、燃焼室１０内に供給された混合気が点火されたときにおける、火炎面の伝播範囲を示す概念図である。なお、図２は、燃焼室１０をピストン側から見たときの図であって、点火された点火プラグのみが図示されている。また、第１点火プラグ１５による点火から時間ｔ経過毎の火炎面の伝播範囲が実線で示されており、実線の間隔が広いほど伝播速度が速いことが分かる。また、以降においては、第１点火プラグ１５による点火を１次点火と称し、１次点火によって発生した燃焼を１次燃焼と称する。
【００２１】
図２（ａ）は、燃焼室１０内の混合気が所望の混合状態（燃料の分布状態）にある場合
に、１次点火が実行されたときの火炎面の伝播範囲を示している。図２（ａ）に示されるように、この場合には、１次点火で生じた火炎面が、１次点火から時間３ｔ経過後まもなくして燃焼室１０の外縁に到達している。つまり、時間３ｔ経過後に、燃焼室１０内の燃料が全て燃焼して燃焼割合が１００％に達している。なお、このときの燃焼速度を通常の燃焼速度と称する。
【００２２】
一方、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される場合と同量の燃料を含む燃焼室１０内の混合気が所望の混合状態にない場合に、１次点火が実行されたときの火炎面の伝播範囲を示している。このような場合としては、例えば、理論空燃比よりも薄い空燃比の混合気が供給されるリーン燃焼時において、燃焼室１０内における気流状態に起因して第１点火プラグ１５近傍の混合気が相対的に薄い場合などが考えられる。この場合には、図２（ｂ）に示されるように、１次点火から時間５ｔ経過後に火炎面が燃焼室１０の外縁に到達している。このようにして、火炎面の伝播速度が低い燃焼が発生すると、燃焼速度も低くなるために燃焼が不安定になり、混合気の状態に応じて燃焼サイクル毎の燃焼速度が変動する。
【００２３】
そこで、本実施例においては、１次燃焼が通常よりも低い燃焼速度で進行すると想定される場合には、第２点火プラグ１６による２次点火を実行して残存している未燃燃料を燃焼させる２次燃焼を発生させる。図２（ｃ）は、１次燃焼の燃焼速度が通常よりも低い場合に、１次点火から時間ｔ経過後に２次点火が実行されたときにおける火炎面の伝播範囲を示している。図２（ｃ）に示されるように、２次点火実行後には火炎面がより広範囲に伝播するため、１次点火から時間４ｔ経過後まもなくして火炎面が燃焼室１０の外縁に達して燃焼が終了している。つまり、２次燃焼が実行されることによって燃焼速度が回復され、燃焼が安定化される。
【００２４】
次に、ＥＣＵ２００による、第２点火プラグ１６の点火制御方法について説明する。図３は、ＥＣＵ２００の制御原理を説明するグラフである。なお、横軸がクランクセンサ１８によって検出される上死点後クランク角［ｄｅｇ−ＡＴＤＣ］であり、縦軸が燃料の燃焼割合［％］である。ここで、グラフの傾きは、燃焼割合の単位クランク角当たりの変化率を表わしているため、燃焼速度に実質的に相当すると考えてよい。
【００２５】
グラフＬ１は、１次点火時期θ０において点火された所定量の燃料が、図２（ａ）に示されるような、通常の燃焼速度で燃焼したときにおける燃焼割合の推移を示している。また、グラフＬ２は、同じく１次点火時期θ０において点火された同量の燃料が、図２（ｂ）に示されるような、低い燃焼速度で燃焼したときの燃焼割合の推移を示している。上述のように、この場合には、燃焼圧の上昇も緩慢であるために、燃焼が不安定になる。
【００２６】
そこで、ＥＣＵ２００は、グラフＬ２に示されるような１次燃焼を回避するために、第２点火プラグ１６による２次点火の要否を判断して、必要と判断されれば２次点火を実行する。より具体的には、ＥＣＵ２００は、１次点火の実行後、判定時期θ１において算出された燃焼割合Ｑが所定の判定基準割合Ｑｔｈより低い場合には、当該１次燃焼の燃焼速度が遅いと判定して２次点火は必要と判断する。
【００２７】
そして、２次点火が必要と判断された場合には、ＥＣＵ２００は、２次点火時期θ２において２次点火を実行して２次燃焼を発生させて、グラフＬ３に示されるように、燃焼割合をグラフＬ１に近づくように上昇させる。このようにして燃焼割合が回復させられることによって、燃焼速度の低い燃焼が回避される。
【００２８】
一方、判定時期θ１において算出された燃焼割合Ｑが、判定基準割合Ｑｔｈ以上の場合には、当該１次燃焼の燃焼速度は十分に速いと判定して２次点火は不要と判断する。つまり、この場合には２次燃焼は発生されないが、１次燃焼が十分な燃焼速度で進行するため
に問題はない。
【００２９】
このようにして、第２点火プラグ１６の点火制御が実行されることにより、燃焼速度が低いと判定される場合にのみ燃焼速度が増大されるため、燃焼速度を安定化させることができる。
【００３０】
なお、判定基準割合Ｑｔｈは、判定時期θ１以降の１次燃焼の燃焼速度を判定する際に用いる閾値であって、算出された燃焼割合Ｑが判定基準割合Ｑｔｈよりも低い場合には、１次燃焼の燃焼速度は低いと判定される閾値である。この判定基準割合Ｑｔｈは、一の燃焼サイクルに供給される燃料量や内燃機関の回転数等の諸条件に対応付けて実験などによって予め求めておくのがよく、通常は供給された燃料から発生される総発熱量の２〜８％が好ましい。
【００３１】
また、判定時期θ１及び２次点火時期θ２は、供給された燃料量や内燃機関の回転数等の諸条件に基づいて適宜定めればよい。ただし、２次点火が早すぎる場合には、２次燃焼によって燃焼速度が過度に増大して窒素酸化物が生成しやすくなる虞があり、一方、２次点火が遅すぎる場合には、２次燃焼によって燃焼速度が十分に上昇しない虞がある。したがって、２次点火時期θ２は一定の範囲内に限定される。また、判定時期θ１が早すぎる場合には、２次点火の要否判断が可能な程度まで１次燃焼が進行しない虞があり、一方、遅すぎる場合には、２次点火の要否判断のための処理時間が２次点火時期θ２の前に確保できない虞がある。したがって、判定時期θ１も一定の範囲内に限定される。
【００３２】
次に、本実施例に係る点火制御装置が行う点火制御処理についてフローチャートを用いて説明する。図４は、本実施例に係る点火制御装置に相当するＥＣＵ２００が行う点火制御処理の一例を示したフローチャートである。なお、この点火制御処理は、各燃焼サイクルに実行されることを前提にしている。
【００３３】
点火制御処理が開始されると、ＥＣＵ２００は、まずステップＳ１０１において、今回の点火制御処理開始時における、車速、エンジン回転数、アクセル開度等に基づいてリーン燃焼中であるか否かを判定する。ここで、リーン燃焼中でないと判定されると、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１１２に進んで２次点火制御を実行しないと判断し、ステップＳ１１３に進んで通常の２点同時点火制御を実行して本燃焼サイクルにおける点火制御処理を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ１０１においてリーン燃焼中と判定された場合には、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１０２に進んで２次点火制御の実行を判断し、ステップＳ１０３に進む。
【００３５】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２００は、本燃焼サイクルにおいて燃焼室１０内に供給された燃料の量から、この燃料の全てが燃焼したときに発生される総発熱量Ｑ０を算出する。また、ＥＣＵ２００は、混合気の空燃比やエンジン回転数等の諸条件に基づいて、１次点火時期θ０、２次点火の実行の要否判断を行う判定時期θ１、及び２次点火時期θ２を設定する。さらに、ＥＣＵ２００は、これらの諸条件に基づいて、２次点火の実行の要否判断に用いる判定基準割合Ｑｔｈを設定する。上述のように、この判定基準割合Ｑｔｈは、総発熱量Ｑ０の２〜８％が好ましいが、本点火制御処理においては５％に設定する。なお、これらの値の設定は、ＥＣＵ２００が諸条件から演算してもよいし、予め用意された数値マップから諸条件に対応する値を取得してもよい。
【００３６】
そして、クランクセンサ１８から出力されるクランク角が上述の１次点火時期θ０に達すると、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１０４において第１点火プラグ１５による点火を実行して１次燃焼を発生させる。
【００３７】
１次点火後、クランクセンサ１８から出力されるクランク角が判定時期θ１に達すると、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１０５において、判定時期θ１における燃焼割合Ｑを算出する。この燃焼割合Ｑは、まず、判定時期θ１における燃焼圧センサ１７よって検出された燃焼圧、燃焼室１０の容積、エンジン回転数等に基づいて判定時期θ１までに発生した発熱量ｑを算出し、この発熱量ｑとステップＳ１０３で求めた総発熱量Ｑ０との割合を求めることで算出される。
【００３８】
そして、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１０６において、算出された燃焼割合Ｑが判定基準割合Ｑｔｈ未満であるかを判定する。否定的な判定がなされた場合は、本燃焼サイクルにおける燃焼速度は遅くないと想定されるため、ステップＳ１１７に進んで第２点火プラグ１６による２次点火は不要と判断されて、本燃焼サイクルにおける点火制御処理を終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ１０６において肯定的な判定がなされた場合は、本燃焼サイクルにおける燃焼速度が遅いと想定されるため、ＥＣＵ２００は、クランク角が２次点火時期θ２に達したときに、第２点火プラグ１６による２次点火を実行し（ステップＳ１０７）、本燃焼サイクルにおける点火制御処理を終了させる。
【００４０】
なお、本実施例では、ステップＳ１０５において燃焼割合Ｑを算出するＥＣＵ２００が本発明における算出手段に相当し、ステップＳ１０７において２次点火を実行するＥＣＵ２００が本発明における制御手段に相当する。
【００４１】
本実施例によれば、１次点火後に算出された燃焼割合Ｑが判定基準割合Ｑｔｈより低い場合には、２次点火が実行される一方、燃焼割合Ｑが判定基準割合Ｑｔｈより低くない場合には、２次点火は実行されない。これにより、不要な２次点火が実行されて燃焼速度が過度に上昇することが回避されるため窒素酸化物の生成が抑制される。
【００４２】
また、本実施例によれば、判定基準割合Ｑｔｈは、１次燃焼の速度を判定する閾値であって、算出された燃焼割合Ｑが当該閾値より低い場合には、当該１次燃焼の燃焼速度は低いと判定される。つまり、この場合には、１次燃焼が十分な燃焼速度で進行しないと想定されるため、２次点火が実行されて残存している未燃燃料が燃焼される。これにより、燃焼室１０全体における燃焼速度が増大されて燃焼効率が向上し、また、燃焼サイクル毎の燃焼速度の変動幅が小さくなって燃焼が安定化される。
【００４３】
また、本実施例によれば、燃焼室１０の中央に第１点火プラグ１５を有し、燃焼室１０の外縁近傍に第２点火プラグ１６を有している。これにより、１次点火によって生じた燃焼の火炎を、燃焼室１０の全体に放射状に伝播させることによって効率的な燃焼を実現することができる。また、当該火炎が到達するのが遅い、燃焼室１０の外縁近傍に第２点火プラグ１６が配置されるため、２次点火によってより多くの未燃燃料に点火することが可能となって、燃焼速度を効果的に上昇させることが可能になる。
【００４４】
なお、本実施例においては、燃焼室１０内の燃焼状態を検出する検出手段として、燃焼圧を検出する燃焼圧センサ１７を用いているが、例えば、燃焼時に発生するイオン電流を検出する検出回路を用いて燃焼状態を検出してもよい。イオン電流は、混合気が燃焼した際に発生する燃焼ガスがイオン化することによって発生する電流であり、燃焼時の燃焼圧と相関関係があることが知られている。具体的な検出方法としては、第２点火プラグ１６の電極１６ａに高電圧を印加する点火コイルの二次側コイルにイオン検出回路を設置して電極１６ａに電圧を印加することにより、燃焼開始から燃焼終了に至るまでに発生するイオン電流を検出することができる。なお、当該イオン電流は微小であるため、通常はアン
プによって増幅された後にＥＣＵ２００に対して出力される。
【００４５】
なお、本実施例において、燃焼圧センサ１７がイオン電流検出回路に置換された場合には、２次点火の要否判断が実行される時期を第２点火プラグ１６の電極１６ａに１次燃焼の火炎が到達した時点としてもよい。この場合には、検出されたイオン電流値に基づいて、この時点における燃焼割合が算出される。
【００４６】
［実施例２］
次に本発明に係る他の実施例である実施例２について図面を用いて説明する。なお、実施例２の説明においては、上述の実施例１における構成と同一の構成については、同一の符号を用いると共に説明を省略する。図５は、実施例２に係る点火制御装置が適用される４サイクル式の自動車用内燃機関における燃焼室の構造を示す概略図である。なお、図５は、複数の気筒を有する内燃機関における一の気筒の燃焼室を、内燃機関のクランクシャフトに平行な面で切断したときの断面に、他の構成を追加した概略図である。図５に示されるように、シリンダヘッド１００に設けられた天井面１０２には、天井面１０２の外縁近傍かつ吸気バルブ１２と排気バルブ１４とに挟まれた一方側（図５における左側）の位置に第１点火プラグ２１が設けられており、天井面１０２の中央には、第２点火プラグ２２が設けられている。そして、天井面１０２の外縁近傍かつ吸気バルブ１２と排気バルブ１４とに挟まれた他方側（図５における右側）の位置には、第３点火プラグ２３が設けられている（図６（ｃ）参照）。なお、これら３つの点火プラグ２１、２２、２３は、それぞれ電極２１ａ、２２ａ、２３ａを燃焼室内２０に突出させており、電気的に接続されたＥＣＵ２００からの指令に基づいて所望のタイミングで火花放電を実行して燃焼室２０内の混合気に点火する。
【００４７】
次に、燃焼室２０内で進行する燃焼について図６を用いて説明する。図６は、燃焼室２０内に供給された混合気が点火されたときにおける、火炎面の伝播範囲を示す概念図である。なお、図６は、燃焼室２０をピストン側から見たときの図であって、点火された点火プラグのみが図示されている。また、第１点火プラグ２１による点火から時間ｔ経過毎の火炎面の伝播範囲が実線で示されている。
【００４８】
図６（ａ）は、燃焼室２０内の混合気が所望の混合状態にある場合に、第１点火プラグ２１によって１次点火が実行されたときの火炎面の伝播範囲を示している。このときには、１次点火で生じた火炎面が、１次点火から時間５ｔ経過後まもなくして燃焼室２０の外縁に到達している。なお、このときの燃焼速度を通常の燃焼速度と称する。
【００４９】
一方、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示される場合と同量の燃料を含む混合気が１次点火された際に発生した火炎が、低い速度で伝播したときの伝播範囲を示している。この場合には、図６（ｂ）に示されるように、火炎面が燃焼室２０の全体に達するまでに時間８ｔ以上経過している。つまり、燃焼室２０の外縁近傍に設けられた第１点火プラグ２１によって１次点火が実行された場合には、火炎の伝播距離が長くなるため、混合気の混合状態によって伝播速度が低下すると燃焼終了までの時間が著しく長くなる。したがって、燃焼サイクル毎の燃焼速度の変動幅が大きくなるために燃焼が不安定になる。
【００５０】
そこで、本実施例においては、１次燃焼が通常よりも低い燃焼速度で進行すると想定される場合には、第２点火プラグ２２による２次点火を実行して２次燃焼を発生させ、さらに必要であれば、第３点火プラグ２３による３次点火を実行して３次燃焼を発生させる。図６（ｃ）に示されるように、１次点火から時間２ｔ経過後に２次点火が実行され、更に、１次点火から時間４ｔ経過後に３次点火が実行された場合には、１次点火から時間６ｔ経過後まもなくして火炎面が燃焼室２０の全体に達して燃焼が終了する。つまり、２次及び３次燃焼が実行されることによって、燃焼速度が増大されるため、緩慢燃焼時における
燃焼速度が過度に低下することが抑制される。
【００５１】
次に、ＥＣＵ２００による、第２点火プラグ２２及び第３点火プラグ２３の点火制御方法について説明する。図７は、実施例２に係る点火制御装置の制御原理を説明するグラフである。なお、横軸がクランクセンサ１８によって検出される上死点後クランク角［ｄｅｇ−ＡＴＤＣ］であり、縦軸が燃料の燃焼割合［％］である。また、グラフの傾きが燃焼速度に実質的に相当すると考えてよい。
【００５２】
グラフＬ６は、１次点火時期θ０において点火された所定量の燃料が、図６（ａ）に示されるような、通常の燃焼速度で燃焼したときにおける燃焼割合の推移を示している。また、グラフＬ７は、同じく１次点火時期θ０において点火された同量の燃料が、図６（ｂ）に示されるような、低い燃焼速度で燃焼したときの燃焼割合の推移を示している。
【００５３】
ＥＣＵ２００は、グラフＬ７に示されるような燃焼割合で１次燃焼が推移することを回避するために、判定時期θ１において、第２点火プラグ２２による２次点火の要否を判断する。なお、このときにおける２次点火の要否判断は、実施例１と同様であるので説明は省略する（ただし、燃焼割合Ｑ１と判定基準割合Ｑｔｈ１を用いる）。
【００５４】
２次点火が必要と判断されて、２次点火時期θ２において２次点火が実行されると、グラフＬ８の実線部で示されるように、燃焼割合がグラフＬ６に近づくように上昇する。しかしながら、２次燃焼が発生しても、グラフＬ８の破線部のように、燃焼速度が十分に上昇しない場合がある。したがって、ＥＣＵ２００は、グラフＬ８の破線部で示されるような燃焼割合で２次燃焼が推移することを回避するために、判定時期θ３において、第３点火プラグ２３による３次点火の要否を判断する。なお、このときのおける３次点火の要否判断は、上述した２次点火の要否判断と同様であるので説明は省略する（ただし、燃焼割合Ｑ２と判定基準割合Ｑｔｈ２を用いる）。
【００５５】
３次点火が必要と判断されて、３次点火時期θ４において３次点火が実行されると、グラフＬ９で示されるように、燃焼割合がグラフＬ６に近づくように更に上昇する。このようにして燃焼割合が２段階で増大させられることによって、緩慢燃焼時において燃焼速度が過度に低下することが抑制されるため、燃焼速度を安定化させることができる。
【００５６】
なお、実施例２においては、第１、第２、第３の点火プラグを順に点火する点火制御を例にしているが、燃焼室２０内における燃焼状態に基づいて必要と判断されれば、２次点火及び３次点火を同時に実行してもよい。
【００５７】
また、実施例１及び２に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。例えば、燃焼圧センサ１７は、燃焼室１０、２０に設けられた全ての点火プラグに内蔵させてもよい。また、リーン燃焼中であっても、窒素酸化物の生成の懸念が無い場合などは、全ての点火プラグを同時に点火させる点火制御を行ってもよい。一方、リーン燃焼中や緩慢燃焼中以外においても、必要に応じて２次点火制御や３次点火制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０、２０    燃焼室
１５、２１    第１点火プラグ
１６、２２    第２点火プラグ
２３          第３点火プラグ
１７          燃焼圧センサ
１００        シリンダヘッド
１１０        シリンダブロック
１２０        ピストン
２００        ＥＣＵ
【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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【図６】
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【図７】
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