(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極（２１）と接地電極（２２）との間に放電火花を発生させる火花放電ギャップを有するスパークプラグ（２）を備えた内燃機関の制御装置（１）であって、
上記スパークプラグ（２）に電圧を印加する電圧印加手段を備え、
上記スパークプラグ（２）と並列接続された定電圧素子（３２１）を備え、上記火花放電ギャップに設定電圧以上の電圧が印加されることを防止する定電圧経路（３２）と、
内燃機関（１０）の運転条件を制御する運転制御回路（４）とを有しており、
該運転制御回路（４）は、上記定電圧経路（３２）に上記設定電圧以上の電圧が印加された際に、上記定電圧経路（３２）に電流が流れる流通時間を計測可能に構成されており、
該流通時間に応じて内燃機関（１０）の運転条件を変更するよう構成されており、
また、上記運転制御回路（４）は、上記設定電圧よりも増大した増大放電電圧と上記設定電圧との電圧差と、上記流通時間との関係を予め求めた関係データを有しており、上記流通時間から上記電圧差を導き、該電圧差に応じて内燃機関（１０）の運転条件を変更す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（１）。
【請求項２】
上記運転制御回路（４）は、上記関係データを基に導かれた関係式を有しており、該関係式を用いて、上記流通時間から上記電圧差を求め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（１）。
【請求項３】
上記運転制御回路（４）は、上記内燃機関（１０）における空燃比と上記スパークプラグ（２）における放電電圧との関係を予め求めた空燃比データと、上記設定電圧に応じて予め定められた限界放電電圧と、を有しており、上記電圧差と空燃比データから、上記スパークプラグ（２）の劣化状態に応じた劣化空燃比データを算出し、該劣化空燃比データと上記限界放電電圧とを用いて、上記スパークプラグ（２）において失火が生じる空燃比の限界値を求め、上記内燃機関（１０）における空燃比を限界値未満とする制御を行うよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置（１）。
【請求項４】
上記電圧印加手段は、互いに磁気結合された一次コイル（３１１）と二次コイル（３１２）とを有する点火コイル（３１０）を備えており、上記一次コイル（３１１）に供給する電気エネルギーを増大させるエネルギー増大処理を行うよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置（１）。
【請求項５】
上記運転制御回路（４）は、上記内燃機関（１０）の燃焼制御用のアクチュエータの制御量を変更し、上記スパークプラグ（２）の放電電圧を低下させる処理を行えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関には、着火手段としてスパークプラグが用いられている。スパークプラグは、中心電極を内側に挿通保持する絶縁碍子と、絶縁碍子の先端側を内側に挿通保持するハウジングと、ハウジングに接合されて中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを有している。
スパークプラグにおいては、点火コイルから高電圧を印加することにより、中心電極と接地電極との間において、火花放電ギャップの絶縁を破壊し放電火花を発生させる。
【０００３】
このようなスパークプラグとしては、特許文献１に示されたものがある。特許文献１のスパークプラグは、絶縁碍子に内蔵された定電圧素子を有している。この定電圧素子は、設定電圧よりも低い電圧では電流が流通せず、設定電圧以上の電圧がかかると抵抗値が減少し電流が流通するものである。この定電圧素子は、スパークプラグの二次側とハウジングとに並列接続されている。定電圧素子を備えることにより、定電圧素子における設定電圧以上の電圧が火花放電ギャップに印加されることを防止し、放電電圧のばらつきの低減が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−８０３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されたスパークプラグには以下の課題がある。
近年、燃費改善やコスト低減等の要望によって小型の過給器付き内燃機関が採用されている。このような内燃機関においては、圧縮比が高く設定され、筒内圧も高圧となり、スパークプラグの放電電圧が高くなる。
【０００６】
また、内燃機関を駆動させると、燃焼室内の高温化、酸化雰囲気で発生する材料の酸化、火花発生時のスパッタによる体積減少等により中心電極及び接地電極の消耗が発生する。これにより、中心電極と接地電極との間における火花放電ギャップが増大し、スパークプラグにおける放電電圧がさらに高くなる。
【０００７】
そのため、定電圧素子を備え、設定電圧を超える電圧が印加されない特許文献１のスパークプラグにおいては、放電火花の発生までに時間がかかったり、着火にいたる放電火花が発生しなくなり、内燃機関における失火につながるおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、スパークプラグの劣化時においても、定電圧素子を備えた点火システムでその着火性能を維持することができる内燃機関の制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、中心電極と接地電極との間に放電火花を発生させるスパークプラグを備えた内燃機関の制御装置であって、
上記スパークプラグと該スパークプラグに電圧を印加する電圧印加手段とを接続する接続経路と、
該接続経路から分岐され上記スパークプラグと並列接続された定電圧素子を備え、上記火花放電ギャップに設定電圧以上の電圧が印加されることを防止する定電圧経路と、
内燃機関の運転条件を制御する運転制御回路とを有しており、
該運転制御回路は、上記定電圧経路に上記設定電圧以上の電圧が印加された際に、上記定電圧経路に電流が流れる流通時間を計測可能に構成されており、
該流通時間に応じて内燃機関の運転条件を変更するよう構成されており、
また、上記運転制御回路は、上記設定電圧よりも増大した増大放電電圧と上記設定電圧との電圧差と、上記流通時間との関係を予め求めた関係データを有しており、上記流通時間から上記電圧差を導き、該電圧差に応じて内燃機関の運転条件を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記内燃機関の制御装置は、上記流通時間に応じて内燃機関の運転条件を変更することができる。つまり、上記スパークプラグの劣化により、上記流通時間が変化することを利用し、上記スパークプラグの劣化度合いを判断することができる。そして、上記スパークプラグの劣化度合いに応じて、該スパークプラグの劣化に伴う着火性の低下を抑制するように、上記内燃機関の運転条件を変更することができる。これにより、上記スパークプラグの劣化時における失火を防ぐと共に着火性を維持し、該スパークプラグの燃焼環境を最適な状態に近づけることができる。
【００１１】
以上のごとく、上記内燃機関の制御装置によれば、スパークプラグの劣化時においても、その着火性能を維持し、内燃機関を安定して駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における、内燃機関の構成を示す説明図。
【図２】実施例１における、内燃機関の制御装置を示す回路図。
【図３】実施例１における、（ａ）点火信号の出入力を示すグラフ、（ｂ）スパークプラグにかかる電圧を示すグラフ、（ｃ）抵抗体に流通する電流を示すグラフ。
【図４】実施例１における、電圧差と流通時間との関係を示すグラフ。
【図５】実施例１における、放電電圧と筒内圧との関係を示すグラフ。
【図６】実施例１における、流通時間と筒内圧との関係を示すグラフ。
【図７】実施例２における、（ａ）点火信号の出入力を示すグラフ、（ｂ）スパークプラグにかかる電圧を示すグラフ、（ｃ）抵抗体に流通する電流を示すグラフ。
【図８】実施例３における、放電電圧と空燃比との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記内燃機関の制御装置においては、上記流通時間に応じて、上記内燃機関の運転条件の変更を随時行ってもよいし、一定の流通時間毎に閾値を設定し、閾値を超えた際に運転条件の変更を行うこととしてもよい。尚、閾値を設ける場合には、複数の閾値を設定し、最適な燃焼条件により近づけることが好ましい。
【００１４】
また、上記運転制御回路は、上記スパークプラグ劣化により上記設定電圧よりも増大した増大放電電圧と上記設定電圧との電圧差と、上記流通時間との関係を予め求めた関係データを有しており、上記流通時間から上記電圧差を導き、該電圧差に応じて内燃機関の運転条件を変更する。これにより、上記スパークプラグにおける電圧を直接的に監視することなく、上記電圧差を得ることができる。従来、スパークプラグにおける電圧を直接的に監視し、これに応じて内燃機関の運転条件を制御する手法が用いられていたが、内燃機関の小型化等により、電圧を直接的に監視することが難しい場合がある。このような場合においても、上記流通時間から上記電圧差を導くことにより、該電圧差を基に、内燃機関の運転条件を制御することが可能となる。
【００１５】
また、上記運転制御回路は、上記関係データを基に導かれた関係式を有しており、該関係式を用いて、上記流通時間から上記電圧差を求めることが好ましい。この場合には、上記運転制御回路における、変換テーブルやマップデータで構成するデータを利用することができる。また、上記関係式によれば、上記流通時間と上記電圧差との関係を、切れ間なく連続的に表すことができる。これにより、上記流通時間に応じた上記電圧差を精度よく導くことができる。
【００１６】
また、上記運転制御回路は、上記内燃機関における空燃比と上記スパークプラグにおける放電電圧との関係を予め求めた空燃比データと、上記設定電圧に応じて予め定められた限界放電電圧と、を有しており、上記電圧差と空燃比データから、上記スパークプラグの劣化状態に応じた劣化空燃比データを算出し、該劣化空燃比データと上記限界放電電圧とを用いて、上記スパークプラグにおいて失火が生じる空燃比の限界値を求め、上記内燃機関における空燃比を限界値未満とする制御を行うよう構成されていることが好ましい。小型の過給器付き内燃機関においては、燃費向上のために、空燃比における燃料比率を下げて過給リーンバーン（希薄燃焼）を行う場合がある。過給リーンバーンにおいては、筒内圧の高圧化と、燃料比率の低下に伴って、スパークプラグの放電電圧が上昇し、失火に至りやすくなるという課題がある。上記運転制御回路においては、上記空燃比データと上記関係データとの両方を用いることにより、上記スパークプラグの劣化状態に応じた空燃比制御を行うことができる。これにより、過給リーンバーンを行う内燃機関においても、上記スパークプラグの着火性を維持すると共に、より最適な燃焼環境に近づけることができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
上記内燃機関の制御装置にかかる実施例について、図１〜図６を参照して説明する。
図１及び図２に示すごとく、内燃機関の制御装置１は、中心電極２１と接地電極２２との間に放電火花を発生させる火花放電ギャップを有するスパークプラグ２を備えた内燃機関１０の制御を行うためのものである。
制御装置１は、スパークプラグ２とスパークプラグ２に電圧を印加する電圧印加手段としての点火コイル３１０とを接続する接続経路３１と、火花放電ギャップに設定電圧ＶＺ以上の電圧が印加されることを防止する定電圧経路３２と、内燃機関１０の運転条件を制御する運転制御回路４とを有している。定電圧経路３２は、接続経路３１から分岐されスパークプラグ２と並列接続された定電圧素子３２１を備えている。
【００１８】
運転制御回路４は、接続回路３１に設定電圧ＶＺ以上の電圧が印加された際に、定電圧経路３２に電流が流れる流通時間ｔを計測可能に構成されており、流通時間ｔに応じて内燃機関１０の運転条件を変更する。
【００１９】
以下、さらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、本例に示す内燃機関の制御装置１は、内燃機関１０としてのガソリンエンジンの制御を行うためのものである。
内燃機関１０は、混合気を燃焼させる燃焼室１１と、燃焼室１１に混合気を供給する吸気通路１２と、燃焼室１１内の排気ガスを排気する排気通路１３とを備えている。
【００２０】
燃焼室１１は、円柱状のピストン１１１と、ピストン１１１をその軸方向において移動可能に内包するシリンダ１１３とによって形成されている。ピストン１１１は、コネクティングロッド１１２及びクランクシャフト（図示略）と接続されており、ピストン１１１における直線運動をクランクシャフトにおける回転運動に変換可能に構成されている。また、クランクシャフトには、回転角度を検出する角度センサー（図示略）が配されている。
また、シリンダ１１３には、中心電極２１及び接地電極２２を燃焼室１１内に露出するように、スパークプラグ２が配されている。中心電極２１と接地電極２２との間には火花放電ギャップが形成されており、中心電極２１に電圧を印加することにより、放電火花を発生するよう構成されている。
【００２１】
燃焼室１１と連通した吸気通路１２には、過給器の吸気コンプレッサ１４１、スロットルバルブ１２１、吸気圧センサー１２２及び燃料噴射弁１２３が配されている。
スロットルバルブ１２１は、電子制御式であり、その開度を調節することにより、内燃機関１０の燃焼室１１に供給される空気量を調節することができる。
燃料噴射弁１２３は、電磁駆動式であり、燃料噴射弁１２３から噴射された燃料と吸気流路内の空気とが混合されることで混合気が形成される。混合気は、燃焼室１１に配された吸気バルブを開放することにより、燃焼室１１へと供給される。
【００２２】
燃焼室１１と連通した排気通路１３には、過給器の排気タービン１４２及び空燃比センサー１３１が設けてある。空燃比センサー１３１は、排気中の酸素濃度や未燃成分（ＣＯ，ＨＣ及びＨ２等）を検出し、検出結果に応じた電気信号を出力するよう構成されている。
【００２３】
図１に示すごとく、内燃機関１０における過給器は、吸気通路１２に設けられた吸気コンプレッサ１４１と、排気通路１３に設けられた排気タービン１４２と、これらを連結する回転軸（図示略）とを備えている。過給器は、排気通路１３を流れる排気によって排気タービン１４２が回転し、その回転エネルギーは、回転軸を介して吸気コンプレッサ１４１に伝達され、吸気コンプレッサ１４１によって吸気が圧縮される。すなわち、過給器によって吸気が過給される。なお、本例においては、過給器として、吸気の過給圧を調節可能に構成されている。具体的には、例えば、過給器が有する可変ベーン（図示略）の開度調節によって過給圧が調節可能なものがある。
【００２４】
図２に示すごとく、内燃機関の制御装置１は、スパークプラグ２と点火コイル３１０とを接続する接続経路３１と、火花放電ギャップに設定電圧ＶＺ以上の電圧が印加されることを防止する定電圧経路３２と、内燃機関１０の運転条件を制御する運転制御回路４とを有している。
【００２５】
接続経路３１は、スパークプラグ２の中心電極２１と点火コイル３１０とを電気的に接続している。
点火コイル３１０は、互いに磁気結合された一次コイル３１１と二次コイル３１２とを有し、一次コイル３１１及び二次コイル３１２は、それぞれ、電線を複数回巻回して形成されている。
【００２６】
図２に示すごとく、一次コイル３１１の一端は、車両が有するバッテリー５の正極側に接続され、他端は、スイッチング経路３３に接続されている。
スイッチング経路３３は、電子制御式の開閉手段であるスイッチング素子３３１を備えており、スイッチング素子３３１の一端は、一次コイル３１１と接続されており、他端は接地されている。本例においては、スイッチング素子３３１としてＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００２７】
二次コイル３１２の一端は、低圧側経路３４を介してバッテリー５の正極側に接続され、他端は、接続経路３１を介してスパークプラグ２の中心電極２１に接続されている。また、バッテリー５の負極側は接地されている。
なお、本例においては、バッテリー５として、１２Ｖの端子電圧を有する鉛蓄電池を用いている。また、接地電位は０Ｖとする。
【００２８】
図２に示すごとく、接続経路３１には、一端が接地された定電圧経路３２が接続されている。定電圧経路３２には、接続経路３１側から順に、定電圧素子３２１としてのツェナーダイオードと、電流検出用の抵抗体３２２とが備えられている。定電圧素子３２１は、アノードが接続経路３１側に接続され、カソードが抵抗体３２２の一端に接続されており、中心電極２１と並列に接続されている。
【００２９】
運転制御回路４は、マイクロコンピュータを主体とし、内燃機関１０の運転条件を制御可能に構成されたＥＣＵ（電子制御装置）からなり、電圧差ＶＹと流通時間ｔとの関係式Ｆ１、Ｆ２を記憶している。また、定電圧経路３２に電流が流れる流通時間ｔを計測可能であると共に、関係式Ｆ１、Ｆ２を用いて流通時間ｔから電圧差ＶＹを導きだし、電圧差ＶＹに応じて、内燃機関１０の運転条件を制御可能に構成されている。本例においては、関係式Ｆ１、Ｆ２を用いて電圧差ＶＹを導き出した。これ以外にも、流通時間ｔを電圧差ＶＹに変換する変換テーブルやマップデータを用いることができる。また、運転制御回路４は、スイッチング経路３３のスイッチング素子３３１の開閉制御端子３３２（ゲート）に対して点火信号ＩＧｔを出力する点火制御を行うことができる。
【００３０】
本例に示す関係式Ｆ１、Ｆ２は、スパークプラグ２が劣化することにより設定電圧ＶＺよりも増大した増大放電電圧ＶＸと設定電圧ＶＺとの電圧差ＶＹと、流通時間ｔとの関係を予め求めた関係データを基に導き出されたものである。本例においては、図５及び図６に示すごとく、関係データは、筒内圧（ＭＰa）を変化させた際の放電電圧Ｖ（ｋＶ）及び流通時間ｔ（μｓ）の変化をそれぞれ計測したものである。
【００３１】
図５は、縦軸を放電電圧Ｖとし、横軸を筒内圧として、筒内圧の変化に対する放電電圧Ｖの推移を示すグラフである。実線Ｌ１は、定電圧素子３２１を設けた場合のスパークプラグ２における放電電圧Ｖの推移を示すものであり、破線Ｂ１は、定電圧素子３２１を設けていない場合のスパークプラグ２における放電電圧Ｖの推移を示すものである。
また、図６は、縦軸を流通時間ｔとし、横軸を筒内圧として、筒内圧の変化に対する流通時間ｔの推移を示すグラフである。実線Ｌ２は、定電圧素子３２１を設けた場合の流通時間ｔの推移を示すものであり、破線Ｂ２は、定電圧素子３２１を設けていない場合の流通時間ｔの推移を示すものである。
本例においては、筒内圧の変化に対する筒内圧及び放電電圧の変化により関係データを求めたが、筒内圧に代えて、火花放電ギャップ、空燃比等を変化させて、関係データを求めることもできる。
【００３２】
電圧差ＶＹと流通時間ｔとの関係式Ｆ１、Ｆ２は、上述の図５及び図６にそれぞれ示す２つの関係データを基に導いた。図４は、縦軸を電圧差ＶＹとし、横軸を流通時間ｔとして、電圧差ＶＹと流通時間ｔとの関係を示したものである。スパークプラグ２における関係式Ｆ１、Ｆ２は、流通時間ｔが０＜ｔ≦２５μｓの範囲においては、Ｖ＝ａｔ（関係式Ｆ１）、流通時間ｔが２５＜ｔ≦１５０μｓの範囲においては、Ｖ＝ｂｌｎ（ｔ）＋ｃ（関係式Ｆ２）となることが明らかとなった。尚、ａ、ｂ、ｃは定数であり、スパークプラグ２及び内燃機関１０の種類により変化するものである。
【００３３】
また、運転制御回路４は、内燃機関１０の燃焼制御用のアクチュエータの制御量を変更し、スパークプラグ２の放電電圧Ｖを低下させる処理を行うことができる。放電電圧Ｖを低下させる処理としては、例えば、混合気の空燃比を燃料リッチとする処理、過給圧低下処理、点火時期進角処理、混合気の空燃比を燃料リッチとする処理等がある。
【００３４】
過給圧低下処理は、過給器の過給圧を低下させることで、内燃機関１０の筒内圧を低下させるものである。筒内圧が低いほど、スパークプラグ２の放電電圧Ｖを低くすることができる。
点火時期進角処理は、スパークプラグ２の火花放電ギャップに放電火花を発生させるタイミングを圧縮上死点に対して早める処理である。放電火花の発生するタイミングを早めることにより、筒内圧が低くなり、スパークプラグ２の放電電圧Ｖを低くすることができる。
混合気の空燃比を燃料リッチとする処理は、燃料噴射弁１２３の燃料噴射量を増量させることで行われる。混合気の空燃比が低いほど、スパークプラグ２の放電電圧Ｖを低くすることができる。
【００３５】
次に、スパークプラグ２の点火制御及び内燃機関１０の運転制御について説明する。
図３（ａ）に示すごとく、まず、運転制御回路４は、スイッチング素子３３１に対して点火信号ＩＧｔとしてのＯＮ信号を入力する。図３（ｂ）に示すごとく、スイッチング素子３３１がオン状態とされることにより、バッテリー５から一次コイル３１１へと、電流の流通が行われ、点火コイル３１０へ磁気エネルギーが蓄えられる。尚、本例においては、一次コイル３１１に通電された際に、二次コイル３１２における中心電極２１と接続された側の一端が正極となり、他端が負極となる。
【００３６】
次に、図３（ａ）に示すごとく、運転制御回路４は、スイッチング素子３３１に対して点火信号ＩＧｔとしてのＯＦＦ信号を入力する。スイッチング素子３３１がオフ状態とされることにより、一次コイル３１１への通電が停止され、二次コイル３１２においては、両端における極性が反転されると共に、高電圧が誘起される。図３（ｂ）に示すごとく、二次コイル３１２において誘起された電圧は、接続経路３１を介して、スパークプラグ２の火花放電ギャップに印加される。
【００３７】
このとき、スパークプラグ２の火花放電ギャップにおける印加電圧が、定電圧素子３２１における設定電圧ＶＺを超える場合、定電圧素子３２１においては、電流が流通し電圧降伏が生じる。これにより、印加電圧は、設定電圧ＶＺに維持される。そして、電圧が印加された火花放電ギャップにおいて、絶縁破壊が生じることで放電火花が発生する。尚、定電圧素子３２１における印加電圧は、新品のスパークプラグ２における放電電圧Ｖよりも大きく、かつ、スパークプラグ２の放電電圧Ｖの許容上限値未満の電圧に設定している。この許容上限値は、点火装置の信頼性を維持可能な放電電圧Ｖの上限値であり、内燃機関１０の運転状態を様々な状態に変更して行われる試験によって決定する。
【００３８】
図３（ｂ）に示すごとく、スパークプラグ２が新品である場合、印加電圧が設定電圧ＶＺに到達する前の段階（ｔ２）で、火花放電ギャップの絶縁破壊が生じ放電火花が発生する。
スパークプラグ２における使用期間が延びるのに従い、火花放電ギャップが拡大され、中心電極２１における消耗が進み、放電電圧Ｖが増大する。これにより、図３に示したｔ３及びｔ５のように、放電火花の発生時期に遅れが生じる。
【００３９】
図３（ｂ）におけるｔ４以降においては、放電電圧Ｖが定電圧素子３２１における設定電圧ＶＺを超えた増大放電電圧ＶＸに達する。定電圧素子３２１においては、電流が流通し電圧降伏が生じ、定電圧経路３２に電流が流通される。
このとき、運転制御回路４は、抵抗体３２２への電流の流通を検知すると共に流通時間ｔを計測する。そして、計測された流通時間ｔを基に、関係式Ｆ１、Ｆ２を用いて電圧差ＶＹを算出し、電圧差ＶＹに応じて、内燃機関１０の燃焼制御用のアクチュエータの制御量を変更し、スパークプラグ２の放電電圧Ｖを低下させる処理を行う。放電電圧Ｖを低下させる処理としては、上述した混合気の空燃比を燃料リッチとする処理、過給圧低下処理、点火時期進角処理等がある。
【００４０】
次に、本例における作用効果を説明する。
内燃機関の制御装置１は、流通時間ｔに応じて内燃機関１０の運転条件を変更することができる。つまり、スパークプラグ２の劣化により、流通時間ｔが変化することを利用し、スパークプラグ２の劣化度合いを判断することができる。そして、スパークプラグ２の劣化度合いに応じて、スパークプラグ２の劣化に伴う着火性の低下を抑制するように、内燃機関１０の運転条件を変更することができる。これにより、スパークプラグ２の劣化時における、着火性を維持し、スパークプラグ２の燃焼環境を最適な状態に近づけることができる。
【００４１】
また、運転制御回路４は、スパークプラグ２が劣化することにより設定電圧ＶＺよりも増大した増大放電電圧ＶＸと設定電圧ＶＺとの電圧差ＶＹと、流通時間ｔとの関係を予め求めた関係データを有しており、流通時間ｔから電圧差ＶＹを導き、電圧差ＶＹに応じて内燃機関１０の運転条件を変更することができる。そのため、スパークプラグ２における電圧を直接的に監視することなく、電圧差ＶＹを得ることができる。従来、スパークプラグ２における電圧を直接的に監視し、これに応じて内燃機関１０の運転条件を制御する手法が用いられていたが、内燃機関１０の小型化等により、電圧を直接的に監視することが難しい場合がある。このような場合においても、流通時間ｔから電圧差ＶＹを導くことにより、電圧差ＶＹを基に、内燃機関１０の運転条件を制御することが可能となる。
【００４２】
また、運転制御回路４は、関係データを基に導かれた関係式Ｆ１、Ｆ２を有しており、関係式Ｆ１、Ｆ２を用いて、流通時間ｔから電圧差ＶＹを求めることができる。そのため、運転制御回路４における、データ量を低減することができる。また、関係式Ｆ１、Ｆ２によれば、流通時間ｔと電圧差ＶＹとの関係を、切れ間なく連続的に表すことができる。これにより、流通時間ｔに応じた電圧差ＶＹを精度よく導くことができる。
【００４３】
また、運転制御回路４は、内燃機関１０の燃焼制御用のアクチュエータの制御量を変更し、スパークプラグ２の放電電圧Ｖを低下させる処理を行うことができる。そのため、スパークプラグ２において放電火花を容易に発生させることができる。これにより、内燃機関１０の失火を抑制することができる。
【００４４】
以上のごとく、本例の内燃機関の制御装置１によれば、スパークプラグ２の劣化時においても、その着火性能を維持し、内燃機関１０を安定して駆動することができる。
【００４５】
（実施例２）
本例は、実施例１の内燃機関の制御装置１における構成を一部変更した例を示すものである。
本例において、運転制御回路４は、一次コイル３１１に供給する電気エネルギーを増大させるエネルギー増大処理を行うよう構成されている。図７（ａ）に示すごとく、一次コイル３１１への通電開始時期を、新品通電時期ｔ０から、Δｔ（μｓ）早めた劣化通電時期ｔｓへと変更することにより、通電時間を延長させる処理を行うように構成されている。
また、一次コイル３１１に供給する電気エネルギーを増大させる方法として、バッテリー５と一次コイル３１１との接続経路に、バッテリー電圧を昇圧する装置を設け、同じ通電時間において１次コイル３１１への電流の流通量を増やし、点火コイル３１０への電気エネルギーの蓄積量を増大させることもできる。バッテリー電圧を昇圧する装置の一例としては、ＤＣ−ＤＣコンバータ等が挙げられる。
尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
（実施例３）
本例は、図８に示すごとく、空燃比と電圧差との関係を示す空燃比データ及び限界放電電圧ＶＬを有する内燃機関の制御装置に関するものである。
図８は、内燃機関１０における空燃比とスパークプラグ２の放電電圧Ｖとの関係を示すグラフであり、縦軸を放電電圧Ｖとし、横軸を空燃比（Ａ／Ｆ）としてある。また、実線Ｌ３は、定電圧素子３２１を設けた場合の新品時のスパークプラグ２における放電電圧Ｖの推移を示すものであり、破線Ｂ３は、定電圧素子３２１を設けていない場合の新品時のスパークプラグ２における放電電圧Ｖの推移を示すものである。また、実線Ｌ４は、定電圧素子３２１を設けた場合の劣化時のスパークプラグ２における放電電圧Ｖの推移を示すものであり、破線Ｂ４は、定電圧素子３２１を設けていない場合の劣化時のスパークプラグ２における放電電圧Ｖの推移を示すものである。
【００４７】
限界放電電圧ＶＬは、設定電圧ＶＺに到達した後、放電を待っても、適正なタイミングで有効放電とならない放電電圧Ｖを指すものである。つまり、放電電圧Ｖが限界放電電圧ＶＬを超えるとスパークプラグ２において放電にいたらない場合や点火タイミングが遅れエンジンの出力異常にいたる場合がある。限界放電電圧ＶＬは、関係式Ｆ２から算出してもよいし試験等により予め求めてもよい。関係式Ｆ２によって求める場合は、放電電圧Ｖが収束した値が限界放電電圧ＶＬとなる。尚、限界放電電圧ＶＬと設定電圧ＶＺとの電圧差ＶＹを１０ＫＶ以内で設定するのが好ましい。また、限界放電電圧ＶＬと設定電圧ＶＺとの電圧差ＶＹを５ＫＶ以内で設定するのがより好ましい。この場合には、スパークプラグ２によって、適正なタイミングで点火を行うことができる。
【００４８】
本例において、運転制御回路４は、図４に示すごとく、関係データを基に導いた関係式Ｆ１、Ｆ２と、図８に示すごとく、放電電圧Ｖと空燃比との関係を予め求めた空燃比データとを備えている。
図８における実線Ｌ３及び破線Ｂ３に示すごとく、内燃機関１０における空燃比の空気比率が大きく（リーン側に）なるにつれ、放電電圧Ｖは比例的に上昇する。そして、放電電圧Ｖが設定電圧ＶＺを超えた増大放電電圧ＶＸとなると、接続回路３１に低電圧素子３２１を設けていない場合には設定電圧ＶＺ以上の電圧が印加されるようになる。
【００４９】
また、図８における実線Ｌ４及び破線Ｂ４に示すごとく、スパークプラグ２の劣化により、火花放電ギャップが増大すると、新品時に対して、同じ空燃比でも放電電圧Ｖが増大する。尚、劣化時のスパークプラグ２における放電電圧Ｖと空燃比との比例関係は、新品時と同様であることが明らかとなっている。
【００５０】
次に、上記空燃比データ（実線Ｌ３及び破線Ｂ３）を用いて劣化空燃比データ（実線Ｌ４及び破線Ｂ４）を求める手順について説明する。
運転制御回路４は、スパークプラグ２における放電電圧Ｖが増大放電電圧ＶＸに達し、定電圧経路３２に電流が流通すると流通時間ｔの計測を開始する。尚、図８において、放電電圧Ｖが増大放電電圧ＶＸに達するタイミングは、図３におけるｔ４に相当する。
【００５１】
次いで、運転制御回路４は、関係式Ｆ１、Ｆ２を用いて、流通時間ｔから電圧差ＶＹを求める。これと同時に、運転制御回路４は、流通時間ｔを計測した際の内燃機関１０における空燃比の情報を取得する。空燃比は、空燃比センサー１３１によって得ることができる。ここでは、得られた空燃比をＡｔとして示す。
【００５２】
これにより、図８に示すごとく、空燃比がＡｔであって、電圧差がＶＹｔとなるポイントＰｔが得られる。このポイントＰｔを通り、新品時のスパークプラグ２における空燃比データを示す実線Ｌ３及び破線Ｂ３と平行な直線を描くことにより、劣化時のスパークプラグ２における劣化空燃比データを示す実線Ｌ４及び破線Ｂ４が得られる。
【００５３】
また、運転制御回路４は、得られた劣化空燃比データ（実線Ｌ４及び破線Ｂ４）と限界放電電圧ＶＬを用いて、劣化時のスパークプラグ２における空燃比の限界値を求める。空燃比の限界値は、劣化空燃比データにおいて、放電電圧Ｖが限界放電電圧ＶＬとなるときの値である。したがって、本例に示す劣化時のスパークプラグ２における空燃比の限界値は、Ａｔｍａｘとなる。これにより、運転制御回路４は、内燃機関における空燃比が限界値Ａｔｍａｘ以下となるように燃料噴射弁１２３の燃料噴射量を制御する。尚、新品時における空燃比の限界値は、Ａｎｍａｘとなる。
【００５４】
本例の運転制御回路４においては、上述のごとく、空燃比データと関係データとの両方を用いることにより、スパークプラグ２の劣化状態に応じた空燃比制御を行うことができる。これにより、過給リーンバーンを行う内燃機関１０においても、スパークプラグ２の着火性を維持すると共に、より最適な燃焼環境に近づけることができる。
【００５５】
尚、内燃機関の制御装置に、放電電圧と空燃比との変換テーブル、マップデータ又は関係式等を記憶しておくことで、上述の制御をより速やかに行うことが可能となる。
また、本例においては、空燃比データを用いたが、これ以外にも、エンジン回転数やスロットル開度に関するデータを予め設定しておき、これらのデータを用いて、内燃機関１０の制御を行ってもよい。また、流通時間ｔ又は電圧差を基にスパークプラグの劣化状態を検出、報知し、ユーザにスパークプラグの交換を促すこともできる。
【符号の説明】
【００５６】
１  内燃機関の制御装置
１０  内燃機関
２  スパークプラグ
２１  中心電極
２２  接地電極
３１  接続経路
３２  定電圧経路
３２１  定電圧素子
４  運転制御回路
【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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【図８】
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