(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段と、
筒内ガス密度を推定可能な筒内ガス状態検知手段と、を有し、
点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
点火時期における筒内ガス密度が、上記第１所定値以下となる第２所定値よりも小さくなる運転条件のときには、少なくとも熱プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
内燃機関の回転速度が大きくなるほど、上記第１所定値及び上記第２所定値の値が大きくなることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段と、
筒内ガス密度を推定可能な筒内ガス状態検知手段と、を有し、
点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
内燃機関の回転速度が所定回転速度よりも大きい場合には、点火時期の筒内ガス密度に関わらず熱プラズマを発生させて筒内の混合気に点火することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段と、
筒内ガス密度を推定可能な筒内ガス状態検知手段と、を有し、
点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
点火時期の筒内ガス温度が所定温度より低い場合には、点火時期の筒内ガス密度に関わらず熱プラズマを発生させて筒内の混合気に点火することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項４】
低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段と、
筒内ガス密度を推定可能な筒内ガス状態検知手段と、を有し、
点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
内燃機関の水温または油温が所定温度より低い場合には、点火時期の筒内ガス密度に関わらず熱プラズマを発生させて筒内の混合気に点火することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項５】
低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段と、
筒内ガス密度を推定可能な筒内ガス状態検知手段と、を有し、
点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
上記点火手段は、低温プラズマのみを発生させることが可能な第１点火プラグと、熱プラズマのみを発生させることが可能な第２点火プラグとを有することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項６】
上記点火手段は、通電制御による放電形態の切り替えにより、低温プラズマを発生させる放電形態と熱プラズマを発生させる放電形態とに切り替え可能な一つの点火プラグを有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項７】
上記点火手段は、低温プラズマのみを発生させることが可能な第１点火プラグと、熱プラズマのみを発生させることが可能な第２点火プラグとを有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項８】
点火時期における筒内ガス密度が、上記第１所定値以下となる第２所定値よりも小さくなる運転条件のときには、少なくとも熱プラズマを発生させて筒内の混合気に点火することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項９】
点火時期における筒内ガス密度が上記第１所定値以上となる運転条件のときには低温プラズマのみを発生させて筒内の混合気に点火し、点火時期における筒内ガス密度が上記第２所定値よりも小さくなる運転条件のときには、熱プラズマのみを発生させて筒内の混合気に点火することを特徴とする請求項１または８に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項１０】
低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段と、筒内ガス密度を推定可能な筒内ガス状態検知手段と、を有し、
点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
点火時期における筒内ガス密度が上記第１所定値以下となる第２所定値よりも小さくなる運転条件のときには、少なくとも熱プラズマを発生させて筒内の混合気に点火し、
内燃機関の回転速度が大きくなるほど、上記第１所定値及び上記第２所定値の値を大きくすることを特徴とする内燃機関の点火制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火制御装置及び点火制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内の混合気に火花点火するにあたって、コロナ放電による混合気の点火と、アーク放電による混合気の点火を比較すると、コロナ放電は比較的広範囲の放電なのに対し、アーク放電が局所的な放電となる。そのため、コロナ放電による点火では、アーク放電による点火に比べて燃焼室内の燃焼速度を高めることができる。
【０００３】
そこで、特許文献１では、急速燃焼を要するような運転条件、例えば燃焼が比較的不安定になりやすい低負荷、低回転のような運転条件では、コロナ放電による点火を行うことで燃焼速度を高めている。そして、急速燃焼を回避すべき運転条件、例えば燃焼速度が過大になると燃焼騒音等のような運転性を悪化させる虞がある高負荷、高回転のような運転条件では、アーク放電による点火を行うことで燃焼速度が過大になることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２１４６２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、本発明の発明者により、点火時期における筒内ガス密度が比較的に高い領域では、コロナ放電により発生させた低温プラズマによる点火が、アーク放電により発生させた熱プラズマによる点火よりも着火遅れ期間を短縮することができるものの、点火時期における筒内ガス密度が所定値以下の場合や、筒内温度が所定値以下の場合、あるいは内燃機関の回転速度が所定値以上の場合には、コロナ放電により発生させた低温プラズマによる点火が、アーク放電により発生させた熱プラズマによる点火よりも着火遅れ期間を悪化させる（短縮できない）ことが知見された。
【０００６】
そこで、本発明は、低温プラズマによる筒内の混合気の点火と、熱プラズマによる筒内の混合気の点火と、を併用して全運転条件で安定した点火性を確保しつつ、安定した燃焼を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の点火制御装置は、低温プラズマ及び熱プラズマの少なくとも一方を発生させることで筒内の混合気を点火可能な点火手段を有し、点火時期における筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときには、少なくとも低温プラズマを発生させて筒内の混合気に点火することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、筒内ガス密度が第１所定値以上となる運転条件のときに低温プラズマにより混合気の点火を行うことで、熱プラズマによる混合気の点火を行うよりも着火遅れ期間を短縮することができ、良好な点火性が確保され、初期燃焼のばらつきが抑制され安定した燃焼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用された内燃機関の概略構成を模式的に示した説明図。
【図２】点火室の詳細を模式的に示した説明図。
【図３】コロナ放電時の点火室を模式的に示した説明図。
【図４】アーク放電時の点火室を模式的に示した説明図。
【図５】印加電圧及び印加時間と放電形態との関係を示す説明図。
【図６】低温プラズマによる点火特性と熱プラズマによる点火特性とを比較して示した特性図。
【図７】本発明の第１実施例の点火制御装置における制御の流れを示すフローチャート。
【図８】本発明の第２実施例の点火制御装置における制御の流れを示すフローチャート。
【図９】本発明の第３実施例の点火制御装置における制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】点火領域算出マップの他の設定例を示す説明図。
【図１１】点火領域算出マップの他の設定例を示す説明図。
【図１２】点火領域算出マップの他の設定例を示す説明図。
【図１３】本発明の第４実施例における点火制御装置の要部を拡大して示した説明図。
【図１４】本発明の第５実施例における点火制御装置の概略を模式的に示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明が適用された内燃機関の概略構成を模式的に示した説明図である。
【００１１】
内燃機関１の燃焼室２には、吸気弁３介して吸気通路４が接続され、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１２】
燃焼室２は、シリンダヘッド７の下面とシリンダブロック８のシリンダ９内壁面と、シリンダ９内を往復運動するピストン１０の冠面によって画成される。そして、この燃焼室２の中央頂部には、燃焼室２内の混合気を点火する点火手段としての点火プラグ１１が配置されている。
【００１３】
本実施例における点火プラグ１１は、図１及び図２に示すように、棒状の中心電極１２と、中心電極１２の周囲を全周に亙って覆う円筒状の側方電極１３と、中心電極１２を保持する絶縁碍子１４と、を有している。この点火プラグ１１は、側方電極１３の一端が、燃焼室２の中央頂部に開口するようにシリンダヘッド７に取り付けられており、側方電極１３の内側の空間である点火室１５が燃焼室２の中央頂部と連通している。
【００１４】
そして、中心電極１２は、図２に示すように、外周に複数の突起部１６が形成されている。この突起部１６は、中心電極１２の軸直角方向に突出するものであって、点火室１５内の電界強度を不均一にして、図３に示すように突起部１６の先端と側方電極１３との間で後述するストリーマを生成させる。
【００１５】
この点火プラグ１１は、ディストリビュータ１７、高電圧発生装置１８、パルスジェネレータ１９を介してＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０に接続されている。パルスジェネレータ１９は、ＥＣＵ２０によって適切な時期にパルスが生じるように制御され、このパルスに応じて高電圧発生装置１８で発生した電圧は、ディストリビュータ１７によって点火時期となる気筒に印加される。
【００１６】
ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関１の種々の制御を行うものであり、内燃機関１の回転速度（エンジン回転速度）を検知する回転速度センサ２１、吸入空気量を検知するエアフローメータ２２、冷却水温度を検知する冷却水温度センサ２３、吸気通路４内の吸気圧を検知する吸気圧センサ２４、吸気通路４内の吸気温度を検知する吸気温度センサ２５、アクセル開度から内燃機関１への要求負荷を検知するアクセルペダルセンサ２６等の各種センサからの信号が入力されている。
【００１７】
そして、ＥＣＵ２０は、運転条件に応じて、燃料噴射弁２７による燃料噴射時期や燃料噴射量を制御するとともに、点火プラグ１１による点火タイミング等を制御している。またＥＣＵ２０は、内燃機関１の回転速度や負荷等に応じて、点火プラグ１１の放電形態を制御する。詳述すると、ＥＣＵ２０は、点火プラグ１１への印加電圧や印加する電圧のパルス幅等を制御することにより、その放電形態をコロナ放電もしくはアーク放電に切り替え可能となっている。
【００１８】
点火プラグ１１の電極間に高電圧を印加した場合、負極より偶発的に遊離した電子は正極に向かって加速しつつ進行し、その過程で衝突によって雰囲気ガスを電離させ、さらに遊離電子を生む（これを電子なだれという）。電子が正極に達する過程で電離した電子は、速やかに正極に向かい、質量の大きな正イオンのみが取り残されて、正イオン群と負極間に生じた電位差によってさらなる電子なだれが誘起され、ストリーマと呼ばれる正イオンと電子とが混在したプラズマを形成する。この過程が低温プラズマと呼ばれるもので、ストリーマが生成された状態の放電形態をコロナ放電と呼ぶ。低温プラズマは、比較的広い範囲に発生する。そのため、低温プラズマによる点火では、比較的広い範囲で混合気が点火される。
【００１９】
ストリーマは正極の複数の部位で生成されるが、いずれかのストリーマが負極に到達して電気的に正負極が短絡すると、短絡された部位を通して大電流が流れ、図４に示すように一本のアークが生成される。このアークは高温を発生するものであり、このアークを形成する過程が熱プラズマと呼ばれる。そして、この熱プラズマが生成される放電形態をアーク放電と呼ぶ。つまり、コロナ放電は電圧印加開始からアーク放電へと遷移するまでの過渡状態において発生するものである。
【００２０】
放電形態がコロナ放電からアーク放電へ遷移すると、アークにより短絡された部位を通して大電流が流れることによって電圧降下が生じ、結果的に電力消費量が増大する。また、アーク放電では、電極の限られた部位に放電が起こるので、混合気の着火は局所的なものとなり、燃焼室２全体に火炎が拡がるまでに要する距離（火炎伝播距離）が相対的に長くなる。
【００２１】
一方、電力消費量を抑制するために印加電圧を小さくすると、ストリーマの生成量が少なくなったり、あるいはストリーマが生成されない暗流状態となる。
【００２２】
アーク放電への遷移を防止し、着火が生じるまでストリーマによって混合気の電子温度が高めることができれば、中心電極１２の周囲には複数のストリーマが生成されるので、着火する部位も複数となる。つまり、比較的広範囲の放電であるコロナ放電での低温プラズマにより混合気を点火すれば、局所的な放電であるアーク放電での熱プラズマにより混合気を点火する場合に比べて、燃焼室２内の燃焼速度を高めることができる。
【００２３】
図５を用いて、印加電圧、印加時間（パルス幅）及び放電形態の相関について説明する。ここで、アーク領域とはアーク放電に遷移した領域、コロナ領域とはアーク放電に遷移する前のコロナ放電を維持する領域、暗流領域とはストリーマが発生しない領域である。
【００２４】
図５に示すように、印加電圧が大きくなるにしたがって暗流領域からコロナ領域、アーク領域と移行する。また、印加時間が長くなるにしたがって暗流領域からコロナ領域、アーク領域と移行する。但し、印加電圧が所定電圧（図５中のＥ０）以下では、印加時間に関わらず暗流領域であり、コロナ領域、アーク領域へ移行することはない。
【００２５】
このように、同じ電極間距離、電極形状であっても高電圧印加時間によりアーク放電になる場合と、コロナ放電になる場合とがある。つまり、高電圧印加時間を短くしてアーク領域へ遷移する以前に電界を遮断すればアーク放電に至らず、コロナ放電のまま高電圧を電極間に印加することができる。例えば、印加電圧がＥの場合は、印加時間がｔｃ未満であれば暗流領域、印加時間がｔｃ以上、ｔａ以下であればコロナ領域、印加時間がｔａよりも大きくなればアーク領域となるの。そのため、例えば、印加電圧Ｅでコロナ放電を行う場合には、図５（ａ）に示すように、印加時間をｔ１（ｔｃ≦ｔ１≦ｔａ）とし、印加電圧Ｅでアーク放電を行う場合には、図５（ｂ）に示すように、印加時間ｔ２（ｔ２＞ｔａ）とすればよい。
【００２６】
また、ディストリビュータ１７と点火プラグ１１との間に、点火プラグ１１の中心電極に印加する電圧の極性を切り替えることが可能なスイッチ機構（図示せず）を設け、印加電圧の極性を切り替えることによって、同一パルス波形のままコロナ放電とアーク放電とを切り替えることも可能である。点火プラグ１１の側方電極１３にプラスの電圧が印加され、中心電極１２にマイナスの電圧が印加された状態で発生するストリーマを負ストリーマとし、点火プラグ１１の側方電極１３にマイナスの電圧が印加され、中心電極１２にプラスの電圧が印加された状態で発生するストリーマを正ストリーマとすれば、プラズマの特性上、正ストリーマの方が負ストリーマよりもその進展速度が速い。
【００２７】
これは、ストリーマが正極に向かって進行する負ストリーマでは、電子の進行とともに生じる電子なだれによって、その進展とともに電子電荷集積部分が拡散により拡がっていくのに対し、正ストリーマでは、ストリーマが負極に向かって進み、電子なだれ自体はストリーマ内部に向かって進行するためストリーマ先端が細く、電界を維持したまま進むため、進展速度が高くなることによる。この進展速度の違いより、同一の印加電圧、印加時間であっても、印加電圧の極性を切り替えることで、コロナ放電とアーク放電とを切り替えることが可能となる。
【００２８】
ここで、点火時期における筒内ガス密度が比較的に高い領域では、コロナ放電により発生させた低温プラズマによる点火が、アーク放電により発生させた熱プラズマによる点火よりも着火遅れ期間を短縮することができるものの、点火時期における筒内ガス密度が所定密度以下のときや、筒内温度が所定温度以下のとき、あるいは内燃機関の回転速度が所定回転速度以上のときには、コロナ放電により発生させた低温プラズマによる点火が、アーク放電により発生させた熱プラズマによる点火よりも着火遅れ期間を短縮できない（点火性が悪化する）ことが発明者によって知見された。
【００２９】
図６は、一例として、縦軸を着火遅れ期間、横軸を点火時の筒内ガス密度として、低温プラズマによる点火特性と熱プラズマによる点火特性とを比較して示した特性図である。この図６に示すように、点火時の筒内ガス密度が比較的高い領域では、低温プラズマによる点火は、熱プラズマによる点火よりも着火遅れ期間を短縮することができるが、点火時の筒内ガス密度が小さいと、熱プラズマに対して点火性が悪化する。また、低温プラズマの点火性能と熱プラズマの点火性能が同じとなる筒内ガス密度をρ１とすれば、内燃機関の回転速度が速くなるほど、このρ１は大きくなる傾向がある。
【００３０】
そこで、第１実施例における点火制御装置では、点火時の筒内ガス密度が所定密度以上の場合に、点火時の筒内ガス温度が所定温度以上で、かつ内燃機関１の回転速度が所定回転速度以下であれば、低温プラズマによる混合気の点火が行われるように点火プラグ１１を制御する。そして、点火時の筒内ガス密度が上記所定密度よりも小さい場合や、点火時の筒内ガス温度が上記所定温度よりも小さい場合や、内燃機関１の回転速度が上記所定回転速度よりも大きい場合には、熱プラズマによる混合気の点火が行われるように点火プラグ１１を制御する。
【００３１】
これによって、熱プラズマよりも低温プラズマによる点火性が良くなる運転条件のときには、低温プラズマによる点火を行うことで、熱プラズマによる混合気の点火を行うよりも着火遅れ期間を短縮することができ、良好な点火性が確保され、初期燃焼のばらつきが抑制され安定した燃焼を実現することができる。
【００３２】
そして、低温プラズマによる点火では熱プラズマによる点火よりも点火性が悪化する運転条件のときには、熱プラズマによる点火を行うことで、低温プラズマによる混合気の点火を行うよりも着火遅れ期間を短縮することができる。
【００３３】
また、一本の点火プラグ１１で、低温プラズマによる混合気の点火と、熱プラズマによる混合気の点火を実現することができる。
【００３４】
なお、筒内ガス密度は、例えば、点火時期、吸入空気量、内燃機関１の回転速度から筒内ガス密度が算出されるマップを実験を通して予め作成し、ＥＣＵ２０内のＲＯＭに格納しておくことで、このマップを参照して推定可能である。但し、筒内ガス密度の算出方法は、この方法に限定されるものではなく、例えば、筒内ガス圧力と筒内ガス温度から気体の状態方程式を利用して算出するようにしてもよい。点火時期における筒内ガス圧力Ｐｉｇｎは、吸気圧をＰ１、点火時期における有効圧縮比をεｉｇｎ、比熱比ｋとすれば、Ｐｉｇｎ＝Ｐ１×εｉｇｎkとなる。また、点火時期のおける筒内ガス温度Ｔｉｇｎは、吸気温度Ｔ１、吸気温度の補正項をα、点火時期における有効圧縮比をεｉｇｎ、比熱比ｋとすれば、Ｔｉｇｎ＝（Ｔ１＋α）×εｉｇｎ(k-1)となる。
【００３５】
図７は、第１実施例の点火制御装置における制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ１では、ＥＣＭ２０に入力された各種情報に基づいて目標トルク、エンジン回転速度（内燃機関１の回転速度）、点火時期を算出する。Ｓ２では、上述したような既知の方法で点火時の筒内ガス密度を算出し、算出された筒内ガス密度が予め設定された上記所定密度以上であるか否かを判定する。筒内ガス密度が上記所定密度以上であればＳ３へ進み、そうでない場合にはＳ６へ進む。Ｓ３では、上述したような既知の方法で点火時の筒内ガス温度を算出し、算出された筒内ガス温度が予め設定された上記所定温度以上であるか否かを判定する。筒内ガス温度が上記所定温度以上であればＳ４へ進み、そうでない場合にはＳ６へ進む。Ｓ４では、現在のエンジン回転速度が予め設定された上記所定回転速度以下であるか否かを判定する。エンジン回転速度が上記所定回転速度以下の場合にはＳ５へ進み、そうでない場合にはＳ６へ進む。Ｓ５では、低温プラズマによる混合気の点火を実施する。Ｓ６では、熱プラズマによる混合気の点火を実施する。
【００３６】
以下、本発明の他の実施例について説明するが、上述した本発明の第１実施例と同一の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３７】
本発明の第２実施例における点火制御装置は、上述した第１実施例の点火制御装置と略同一構成となっているが、低温プラズマによる点火と熱プラズマによる点火との切り替えにあたって、筒内ガス密度と内燃機関１の回転速度のみを考慮している。
【００３８】
図８は、第２実施例の点火制御装置における制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ１１では、ＥＣＭ２０に入力された各種情報に基づいて目標トルク、エンジン回転速度（内燃機関１の回転速度）、点火時期を算出する。Ｓ１２では、上述したような既知の方法で点火時の筒内ガス密度を算出し、算出された筒内ガス密度が予め設定された上記所定密度以上であるか否かを判定する。筒内ガス密度が上記所定密度以上であればＳ１３へ進み、そうでない場合にはＳ１５へ進む。Ｓ１３では、現在のエンジン回転速度が予め設定された上記所定回転速度以下であるか否かをを判定する。エンジン回転速度が上記所定回転速度以下の場合にはＳ１４へ進み、そうでない場合にはＳ１５へ進む。Ｓ１４では、低温プラズマによる混合気の点火を実施する。Ｓ１５では、熱プラズマによる混合気の点火を実施する。
【００３９】
このような第２実施例においても、上述した第１実施例と略同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
次に、本発明の第３実施例における点火制御装置について説明する。第３実施例における点火制御装置は、上述した第１実施例の点火制御装置と略同一構成となっているが、低温プラズマによる点火と熱プラズマによる点火との切り替えの判定に、筒内ガス密度の代わりにエンジン負荷（目標トルク）を用いている。つまり、この第３実施例は、点火時の筒内ガス密度としてエンジン負荷（目標トルク）を使用した例である。点火時の筒内ガス密度は、簡易的にはエンジン負荷で代表させてもよい。
【００４１】
図９は、第３実施例の点火制御装置における制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ２１では、ＥＣＭ２０に入力された各種情報に基づいて目標トルク、エンジン回転速度（内燃機関１の回転速度）、点火時期を算出する。Ｓ２２では、上述したような既知の方法で点火時の筒内ガス温度を算出し、算出された筒内ガス温度が予め設定された上記所定温度以上であるか否かを判定する。筒内ガス温度が上記所定温度以上であればＳ２３へ進み、そうでない場合にはＳ２５へ進む。Ｓ２３では、エンジン負荷とエンジン回転速度に応じて低温プラズマによる点火領域と熱プラズマによる点火領域とが割り付けられた点火領域算出マップを用いて、現在の運転条件が低温プラズマによる点火領域であるか熱プラズマによる点火領域であるかの判定を実施する。
【００４２】
Ｓ２３で用いる点火領域算出マップは、エンジン回転速度が低回転速度でエンジン負荷が低、中、高負荷とき、エンジン回転速度が中回転速度でエンジン負荷が中、高負荷とき、エンジン回転速度が高回転速度でエンジン負荷が高負荷のときに低温プラズマによる点火領域となるよう設定され、エンジン負荷が極低負荷のとき、エンジン回転速度が中回転速度でエンジン負荷が低負荷のとき、エンジン回転速度が高回転速度でエンジン負荷が低、中負荷のとき、エンジン回転速度が極高回転速度ときに熱プラズマによる点火領域となるよう設定されている。
【００４３】
Ｓ２３での判定結果が、低温プラズマによる点火領域である場合にはＳ２４へ進み、熱プラズマによる点火領域である場合にはＳ２５へ進む。そしてＳ２４では、低温プラズマによる混合気の点火を実施する。一方、Ｓ２５では、熱プラズマによる混合気の点火を実施する。
【００４４】
このような第３実施例においても、上述した第１実施例と略同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
なお、この第３実施例においては、点火時の筒内ガス温度に代えて、点火時の冷却水温度またはエンジンオイルの油温を用いてもよい。すなわち、図９のＳ２２において、例えば、冷却水温度が予め設定された所定水温以上の場合や、油温が予め設定された所定油温以上の場合には、Ｓ２３へ進み、そうでない場合にはＳ２５へ進むようにしてもよい。
【００４６】
また、この第３実施例で用いる上記点火領域算出マップは、低温プラズマによる混合気の点火性能に応じて変更されるものであり、例えば、図１０、図１１に示すような点火領域算出マップを用いることも可能である。
【００４７】
上述した各点火領域算出マップは、エンジン負荷とエンジン回転速度に応じて低温プラズマによる点火領域と熱プラズマによる点火領域とが割り付けられているが、図１２に示すように、点火時の筒内ガス密度とエンジン回転速度に応じて低温プラズマによる点火領域と熱プラズマによる点火領域とが割り付けられた点火領域算出マップを用いることも可能である。図１２に示すような点火領域算出マップを用いれば、低温プラズマによる点火領域であるのか熱プラズマによる点火領域であるのかをより正確に推定することが可能となる。
【００４８】
図１２に示す点火領域算出マップは、エンジン回転速度が低回転速度で筒内ガス密度が低、中、高密度とき、エンジン回転速度が中回転速度で筒内ガス密度が中、高密度とき、エンジン回転速度が高回転速度で筒内ガス密度が高密度のときに低温プラズマによる点火領域となるよう設定され、筒内ガス密度が極低密度のとき、エンジン回転速度が中回転速度で筒内ガス密度が低密度のとき、エンジン回転速度が高回転速度で筒内ガス密度が低、中密度のとき、エンジン回転速度が極高回転速度ときに熱プラズマによる点火領域となるよう設定されている。
【００４９】
また、一本の点火プラグで低温プラズマによる点火と熱プラズマによる点火とを切り替える場合には、上述した点火プラグ１１に代えて図１３に示すような点火プラグ３１を用いることも可能である。
【００５０】
図１３は、本発明の第４実施例における点火制御装置の要部を拡大して示した説明図である。
【００５１】
この第４実施例における点火制御装置は、上述した第１実施例の点火制御装置と略同一構成となっているが、この第４実施例における点火プラグ３１は、燃焼室２の頂部壁面よりも燃焼室２内に突出するよう配置された中心電極３２と、中心電極３２の外周側に位置し、燃焼室２に対して先端が露出するよう配置された外側電極（アース）３３と、中心電極３２を保持する絶縁碍子３４と、を有している。
【００５２】
そして、この第４実施例においては、高周波のＬＣ共振により発生する電圧を変えることで低温プラズマによる点火と熱プラズマによる点火を切り替える。低温プラズマにより燃焼室２内の混合気を点火する場合には、点火プラグ３１に印加する電圧を相対的に低くすることで、図１３（ａ）に示すように、中心電極３２の周囲にストリーマを生成させる。そして、熱プラズマにより燃焼室２内の混合気を点火する場合には、点火プラグ３１に印加する電圧を相対的に高くすることで、図１３（ｂ）に示すように、中心電極３２と外側電極３３とを短絡させる一本のアーク（アークチャンネル）を生成させる。
【００５３】
このような第４実施例の点火制御装置においても、上述した第１実施例のように、筒内ガス密度、筒内ガス温度及びエンジン回転速度を考慮して、低温プラズマによる点火と、熱プラズマによる点火とを切り替えることで、上述した第１実施例と略同様の作用効果を得ることができる。また、この第４実施例の点火制御装置においても、低温プラズマによる点火と熱プラズマによる点火との切り替えにあたって、上述した第２実施例のように、筒内ガス密度とエンジン回転速度のみを考慮したり、上述した第３実施例のように、筒内ガス温度、エンジン回転速度及びエンジン負荷を考慮するようにしてもよい。
【００５４】
そして、図１４に示す第５実施例のように、低温プラズマによる点火用の点火プラグと、熱プラズマによる点火用の点火プラグとを、個別に設けるようにしてもよい。
【００５５】
この第５実施例における点火制御装置は、上述した第１実施例の点火制御装置と略同一構成となっているが、この第５実施例においては、燃焼室２の頂部中央に低温プラズマにより混合気を点火する第１点火プラグ４１が配置され、燃焼室２の頂部外周側に熱プラズマにより混合気を点火する第２点火プラグ５１が配置されている。つまり、この第５実施例では、第１点火プラグ４１及び第２点火プラグ５１が点火手段に相当する。
【００５６】
第１点火プラグ４１は、燃焼室２の頂部壁面よりも燃焼室２内に突出するよう配置された中心電極４２と、中心電極４２の外周側に位置し、燃焼室２に対して露出するよう配置された外側電極（アース）４３と、中心電極４２を保持する絶縁碍子４４とを有している。この第１点火プラグ４１は、高電圧のＲＦ電源により電圧が印加されることで、低温プラズマにより混合気を点火する。
【００５７】
第２点火プラグ５１は、燃焼室２の頂部壁面よりも燃焼室２内に突出するよう配置された中心電極５２と、中心電極５２先端と対向する外側電極５３と、を有し、中心電極５２と外側電極５３との間で放電して火花（熱プラズマ）を発生させることで混合気を点火するものである。
【００５８】
このような第５実施例の点火制御装置においても、上述した第１実施例のように、筒内ガス密度、筒内ガス温度及びエンジン回転速度を考慮して、低温プラズマによる点火と、熱プラズマによる点火とを切り替えることで、上述した第１実施例と略同様の作用効果を得ることができる。また、この第５実施例の点火制御装置においても、低温プラズマによる点火と熱プラズマによる点火との切り替えにあたって、上述した第２実施例のように、筒内ガス密度とエンジン回転速度のみを考慮したり、上述した第３実施例のように、筒内ガス温度、エンジン回転速度及びエンジン負荷を考慮するようにしてもよい。
【００５９】
そして、低温プラズマによる点火用の第１点火プラグ４１と、熱プラズマによる点火用の第２点火プラグ５１とが個別に設けられた第５実施例においては、点火時の筒内ガス密度が上記所定密度以上の場合には、少なくとも低温プラズマによる混合気の点火が行われるようにし、点火時の筒内ガス密度が上記所定密度よりも小さい場合には、少なくとも熱プラズマによる混合気の点火が行われるようにしてもよい。すなわち、点火時の筒内ガス密度が上記所定密度以上の場合には、第１点火プラグ４１を使って低温プラズマによる混合気の点火を行う際に、同時に第２点火プラグ５１を使って熱プラズマによる混合気の点火を行うようにしてもよく、点火時の筒内ガス密度が上記所定密度よりも小さい場合には、第２点火プラグ５１を使って熱プラズマによる混合気の点火を行う際に、同時に第１点火プラグ４１を使って低温プラズマによる混合気の点火を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…内燃機関
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…シリンダヘッド
８…シリンダブロック
９…シリンダ
１０…ピストン
１１…点火プラグ
１２…中心電極
１３…側方電極
１４…絶縁碍子
１５…点火室
１６…突起部
１７…ディストリビュータ
１８…高電圧発生装置
１９…パルスジェネレータ
２０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２１…回転速度センサ
２２…エアフローメータ
２３…冷却水温度センサ
２４…吸気圧センサ
２５…吸気温度センサ
２６…アクセルペダルセンサ
２７…燃料噴射弁
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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