(57)【要約】【課題】電極の消耗状態を取得する精度を高めることができる点火制御装置を提供する。【解決手段】点火装置１００は点火プラグ１０及び点火回路２０を有している。点火プラグ１０は中心電極１１及び接地電極１２を有しており、これら電極１１，１２は内燃機関の燃焼室２００に設けられている。エンジンＥＣＵ４０は、点火信号を出力することで１燃焼サイクルにおいて電極１１，１２への電圧印加を１回だけ行わせ、判定用信号を出力することで１燃焼サイクルにおいて電極１１，１２への電圧印加を複数回行わせる。エンジンＥＣＵ４０は、判定用信号による電圧印加の回数に対する電極１１，１２にて発生した放電の回数の割合を放電発生率として取得し、この放電発生率が率閾値より小さいか否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加される電極（１１，１２）を有し、前記電極に電圧が印加されることで内燃機関の燃焼室（２００）において放電を発生可能であり、前記放電により前記燃焼室内の混合気体に点火する点火部（１０）と、
前記電極に電圧を印加する電圧印加部（２０）と、
を備えている点火装置（１００）の動作制御を行う点火制御装置（４０）であって、
前記電圧印加部による前記電極への電圧印加が１回または複数回行われた場合に、各電圧印加に対する前記点火部での放電発生率（Ｄｒ）を取得する発生率取得部（Ｓ２１１）と、
前記発生率取得部により取得された前記放電発生率とあらかじめ定められた判定基準（Ｎ）とを比較する比較部（Ｓ２２１）と、
を備えている点火制御装置。
【請求項２】
前記発生率取得部は、
前記電圧印加部による前記電極への電圧印加が前記内燃機関の１燃焼サイクルにおいて１回または複数回行われた場合に、前記１燃焼サイクルについて前記放電発生率を取得する、請求項１に記載の点火制御装置。
【請求項３】
前記発生率取得部は、
前記電圧印加部による前記電極への電圧印加が前記内燃機関の１燃焼サイクルでの１つの行程において１回または複数回行われた場合に、前記１つの行程について前記放電発生率を取得する、請求項１又は２に記載の点火制御装置。
【請求項４】
前記１つの行程は排気行程又は吸気行程である、請求項３に記載の点火制御装置。
【請求項５】
前記点火部に放電を発生させるために前記電圧印加部に前記電極への電圧印加を実行させる第１実行部（Ｓ１０６）と、
前記発生率取得部に前記点火部での放電発生率を取得させるために前記電圧印加部に前記電極へ第１実行部よりも低い電圧印加を実行させる第２実行部（Ｓ２０５）と、
を備え、
前記発生率取得部は、
前記第２実行部が前記電圧印加部に前記電極への電圧印加を１回または複数回実行させた場合に前記放電発生率を取得する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の点火制御装置。
【請求項６】
前記第２実行部は、
前記内燃機関が停止状態にある場合に、前記電圧印加部に前記電極への電圧印加を１回または複数回実行させる、請求項５に記載の点火制御装置。
【請求項７】
前記第２実行部は、１燃焼サイクルでの特定の１つの行程において前記電圧印加部に前記電極への電圧印加を１回実行させる場合において、複数の燃焼サイクルでの前記特定の１つの行程において前記電圧印加部に前記電極への電圧印加を複数回実行させる請求項５に記載の点火制御装置。
【請求項８】
前記比較部は、
前記発生率取得部により取得された前記放電発生率が前記判定基準（Ｎ）より小さいか否かを判定する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の点火制御装置。
【請求項９】
前記電極への電圧印加が行われた場合に、前記電極に流れる電流（Ｉ２）があらかじめ定められた電流閾値（ＩＢ）に達したか否かを判定する電流判定部（Ｓ２０６）を備え、
前記発生率取得部は、
前記各電圧印加のそれぞれに対する前記電流判定部の判定結果に基づいて前記放電発生率を取得する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の燃焼室において混合気体への点火を制御する制御装置が開示されている。燃焼室には、混合気体への点火を行うために放電を発生させる点火プラグの電極が設けられており、制御装置は、放電発生に伴って電極に流れる放電電流の継続時間である放電時間に基づいて、点火プラグの消耗度合いを推定する。上記特許文献１では、点火プラグの消耗が進むと放電時間が短くなるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６５５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、点火プラグの電極にて放電が発生した場合、燃焼室において、放電の継続しやすさは温度や気流といった環境の影響を受けやすいと考えられる。例えば、点火プラグの消耗がある程度進んでいるにもかかわらず、燃焼室の環境によっては放電時間が比較的長くなることが考えられる。このため、点火プラグの消耗度合いとして電極の消耗状態を放電時間に基づいて取得する構成では、電極の消耗状態の取得精度が低下することが懸念される。
【０００５】
本開示の主な目的は、電極の消耗状態を取得する精度を高めることができる点火制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示された態様は、
電圧が印加される電極（１１，１２）を有し、電極に電圧が印加されることで内燃機関の燃焼室（２００）において放電を発生可能であり、放電により燃焼室内の混合気体に点火する点火部（１０）と、
電極に電圧を印加する電圧印加部（２０）と、
を備えている点火装置（１００）の動作制御を行う点火制御装置（４０）であって、
電圧印加部による電極への電圧印加が１回または複数回行われた場合に、各電圧印加に対する点火部での放電発生率（Ｄｒ）を取得する発生率取得部（Ｓ２１１）と、
発生率取得部により取得された放電発生率とあらかじめ定められた判定基準（Ｎ）とを比較する比較部（Ｓ２２１）と、
を備えている点火制御装置である。
【０００７】
上記態様によれば、電極への電圧印加が１回または複数回行われた場合について、点火部での放電発生率と判定基準とが比較される。このため、電極への電圧印加が１回または複数回行われた場合の放電発生率が電極の消耗状態に応じて変化するということを利用して、放電発生率と判定基準との比較結果に基づいて電極の消耗状態を取得することができる。しかも、１回または複数回の電圧印加に対する放電発生率を放電の有無で取得するので、これらの電圧印加に伴う放電を継続して発生させておく必要がない。換言すれば、燃焼室での混合気体の流れ等によって放電が消えた場合と消えない場合ともに、放電発生として検出できるので、１回または複数回の電圧印加に対する放電発生率は変わらない。このため、電極の消耗状態を取得するためのパラメータとして、電圧印加に対する放電回数で求まる放電発生率と予め電極の消耗状態毎にもとめた判定基準との比較結果を用いることで、電極の消耗状態を精度よく取得することができる。
【０００８】
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものにすぎず、技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における点火装置の構成を示す回路ブロック図。
【図２】点火プラグにおけるギャップ周辺の構造を示す図。
【図３】点火プラグが正常状態にある場合について２次電流の変化態様を示すタイミングチャート。
【図４】点火プラグが消耗状態にある場合について２次電流の変化態様を示すタイミングチャート。
【図５】点火制御処理の手順を示すフローチャート。
【図６】消耗判定処理の手順を示すフローチャート。
【図７】消耗フラグ処理の手順を示すフローチャート。
【図８】２次電圧と放電発生率とギャップ長との関係を示す図。
【図９】ＥＧＲ率と要求電圧との関係を示す図。
【図１０】クランク角と筒内圧との関係を示す図。
【図１１】第２実施形態における消耗判定処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】消耗フラグ処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】第３実施形態における点火装置の構成を示す回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１１】
（第１実施形態）
図１に示す点火装置１００は、点火プラグ１０、点火回路２０及びイグナイタ２２を有する。点火プラグ１０はガソリンエンジン等のエンジンが有する燃焼室２００に設けられる。点火回路２０の動作に伴って点火プラグ１０に放電が発生する。これにより燃焼室２００内の混合気体が着火する。本実施形態では、エンジン及び点火装置１００を含んで燃焼システムが構成されており、エンジンが内燃機関に相当する。
【００１２】
＜エンジンの挙動＞
以下、点火装置１００を説明する前に、エンジンの挙動を説明する。このエンジンは４サイクルエンジンである。燃焼駆動状態のエンジンは、以下に示す吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および、排気行程を順次繰り返して実施する。
【００１３】
吸気行程において、エンジンのピストンは、クランクシャフトの回転に連動してシリンダ内を下降する。これによりシリンダとピストンとによって区画される燃焼室２００の容量が増大する。この際に吸気バルブによって燃焼室２００と吸気ポートとが連通され、吸入空気等の気体が吸気ポートから燃焼室２００内に吸入される。またインジェクタから吸気ポートに向かって霧状の燃料が噴射される。これにより燃焼室２００内に吸気ポートの気体と燃料の混ざった混合気体が流入される。
【００１４】
圧縮行程において、ピストンは下死点を通過してシリンダ内を上昇する。それによって燃焼室２００の容量が減少する。この際に吸気バルブによって燃焼室２００と吸気ポートとの連通が遮られる。なおもちろんではあるが、燃焼室２００と排気ポートとの連通は排気バルブによって遮られている。これにより燃焼室２００内の混合気体が圧縮される。
【００１５】
圧縮行程において、ピストンが上昇して上死点へと向かっている際、若しくは、ピストンが上死点を過ぎて下降している際、点火プラグ１０で放電が発生される。それによって混合気体が着火し、燃焼爆発する。膨張行程では、燃焼室２００内の混合気体が膨張し、それによってピストンが押し下げられる。この爆発によるピストンの運動エネルギがクランクシャフトの回転エネルギに変換される。このクランクシャフトの回転エネルギがエンジンの出力として動力伝達装置を介して駆動輪などに出力される。
【００１６】
排気行程において、ピストンが下死点を過ぎて上昇し始める際、排気バルブの駆動によって燃焼室２００と排気ポートとが連通する。それによって燃焼室２００内の排気が排出される。
【００１７】
排気行程後、ピストンが上死点を過ぎて下降し始めると、再び上記の吸気行程が実施される。以上に示したように燃焼駆動状態のエンジンは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および、排気行程の４行程を１燃焼サイクルとして順次実施する。
【００１８】
＜点火装置の構成＞
次に、点火装置１００を説明する。点火装置１００において、点火プラグ１０は中心電極１１と接地電極１２を有しており、これら電極１１，１２の間に放電を発生させることで燃焼室２００内の混合気体に点火することが可能になっている。図１に示すように、中心電極１１は点火回路２０に接続されている。接地電極１２はグランドに接続されることで接地されている。点火プラグ１０が点火部に相当する。
【００１９】
図２に示すように、中心電極１１と接地電極１２は燃焼室２００内において離間して対向配置されている。中心電極１１の一部は接地電極１２側に突起している。これに対して接地電極１２における中心電極１１との対向部位は平板形状を成している。この接地電極１２の平板部位と中心電極１１の突起部位とが離間して対向している。以下においては中心電極１１と接地電極１２との間の空隙をギャップＧと示す。本実施形態では、ギャップＧの大きさを、中心電極１１と接地電極１２との最短離間距離であるギャップ長Ｌｇにて示す。また、点火プラグ１０は、中心電極１１を支持している絶縁碍子１３と、絶縁碍子１３及び接地電極１２を支持しているハウジング１４とを有している。なお、接地電極１２の平板部位における中心電極１１側の面には、放電の発生を促すための溝が複数形成されていてもよく、或いは中心電極１１との対応部位に中心電極に向かう突起を設けても良い。
【００２０】
図１に示すように点火回路２０は、点火コイル２１、イグナイタ２２、ダイオード２３及び２次電流検出抵抗２４を有している。バッテリ３０は、点火回路２０に電力を供給する給電部であり、点火回路２０は、バッテリ３０から電力が供給され、点火コイル２１の電流をイグナイタ２２で制御することで電極１１，１２に電圧を印加する。この場合、点火回路２０が電圧印加部に相当する。
【００２１】
点火コイル２１は、バッテリ３０から電力が供給される１次コイル２１ａと、点火プラグ１０に電力を供給する２次コイル２１ｂを有している。１次コイル２１ａは一端がバッテリ３０に接続され、他端がイグナイタ２２に接続され、２次コイル２１ｂは点火プラグ１０に接続されており、これらコイル２１ａ，２１ｂは互いに磁気結合されている。
【００２２】
点火装置１００にはエンジンＥＣＵ４０が電気的に接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、点火装置１００のイグナイタ２２に電気的に接続されており、イグナイタ２２の動作制御を行うことで点火装置１００の動作制御を行う点火制御装置である。エンジンＥＣＵ４０は、プロセッサ、記憶部、入出力インターフェース等を含んで構成されたコンピュータを有している。記憶部には、ＲＡＭやメモリ等が含まれている。エンジンＥＣＵ４０は、各種センサや各種ＥＣＵに電気的に接続されている。各種センサや各種ＥＣＵは、いずれも車両に搭載されており、各種センサを車載センサと称し、各種ＥＣＵを車載ＥＣＵと称することもできる。
【００２３】
エンジンＥＣＵ４０には、車載センサで検出された各種センサ信号が入力される。そしてエンジンＥＣＵ４０は、車載ＥＣＵと車載ネットワークを通じて相互に信号の送受信を行っている。エンジンＥＣＵ４０は、車載センサから入力される各種センサ信号や、車載ＥＣＵから入力される各種車両情報に基づいて、イグナイタ２２に出力する制御信号の生成と出力を決定している。
【００２４】
イグナイタ２２は、１次コイル２１ａへの通電と遮断が制御可能なスイッチング部２２ａと、スイッチング部２２ａを駆動させる駆動部２２ｂと、２次コイル２１ｂに流れる電流を検出する電流検出部２２ｃとを有している。スイッチング部２２ａは、半導体素子を含んで構成された半導体スイッチを有しており、本実施形態では半導体スイッチとしてパワートランジスタを有しているが、これに限られずＩＧＢＴなどを使用しても良い。
【００２５】
駆動部２２ｂ及び電流検出部２２ｃは、いずれもエンジンＥＣＵ４０に電気的に接続されている。駆動部２２ｂは、エンジンＥＣＵ４０から出力された指令信号に応じた信号をスイッチング部２２ａに出力する駆動回路である。電流検出部２２ｃは、２次コイル２１ｂに流れる電流に応じた検出信号をエンジンＥＣＵ４０に対して出力する。
【００２６】
１次コイル２１ａは、スイッチング部２２ａを介して接地されている。スイッチング部２２ａにおいては、コレクタが１次コイル２１ａに接続され、エミッタがグランドに接続され、ベースが駆動部２２ｂに接続されている。スイッチング部２２ａは、エンジンＥＣＵ４０の指令信号が駆動部２２ｂを介してベースに入力されることで、１次コイル２１ａへの通電を行う閉状態と、１次コイル２１ａへの通電を行わない開状態とに切り替えられる。なお、グランドの電位が基準電位に相当し、バッテリ３０の電圧が電源電圧に相当する。
【００２７】
２次コイル２１ｂは、ダイオード２３を介して２次電流検出抵抗２４で接地されている。ダイオード２３は、１次コイル２１ａへの通電が開始される際に２次コイル２１ｂに誘起される電圧、いわゆるＯＮ電圧を抑制するとともに、ＯＮ電圧によって点火プラグ１０に誘導放電電流が流れることを防止する整流素子であり、更には、２次電流検出値をプラス電圧だけに整流して２次電流の計測を容易にしている。また、２次電流検出抵抗２４は、電流検出部２２ｃに２次コイル２１ｂを流れる電流を検出させるための抵抗素子であり、この２次電流検出抵抗２４に対して電流検出部２２ｃが接続されている。
【００２８】
点火回路２０においては、１次コイル２１ａの電流の遮断時に誘起される電圧を１次電圧Ｖ１と称し、１次コイル２１ａに流れる電流を１次電流Ｉ１と称する。また、２次コイル２１ｂから出力される電圧を２次電圧Ｖ２と称し、２次コイル２１ｂに流れる電流を２次電流Ｉ２と称する。２次電圧Ｖ２は、点火プラグ１０において中心電極１１に印加される。
【００２９】
本実施形態の点火回路２０は、点火プラグ１０に誘導放電としてのインダクティブ点火を行わせる誘導放電回路である。点火回路２０では、スイッチング部２２ａが閉状態にある場合に、１次電流Ｉ１が電磁エネルギとして点火コイル２１に蓄えられる。そして、スイッチング部２２ａが開状態に切り替えられることで、２次電圧Ｖ２が２次コイル２１ｂに誘起される。この場合、２次電圧Ｖ２が中心電極１１に印加されることで電極１１，１２にて放電が発生すると、２次電流Ｉ２が２次コイル２１ｂに流れる。
【００３０】
点火コイル２１に蓄えられた電磁エネルギが十分に大きいことに起因して、電極１１，１２にて発生した放電がアーク放電に移行した場合、２次電圧Ｖ２や２次電流Ｉ２がある程度の期間にわたって継続して発生する。このため、点火プラグ１０にて発生した放電により点火し、燃焼室２００の混合気体に着火しやすくなる。
【００３１】
点火プラグ１０においては、電極１１，１２の消耗が進むことでギャップＧが拡大した場合、これら電極１１，１２の間での放電が発生しにくくなる。電極１１，１２は、これら電極１１，１２での放電が繰り返し行われることで、消耗が進みやすくなり、その結果、ギャップＧの拡大が進むことになる。ここでは、ギャップＧのギャップ長Ｌｇが大きくなることをギャップＧの拡大と称しており、ギャップＧの拡大が進むことで、電極１１，１２にて放電が発生しにくくなる。なお、ギャップ長Ｌｇの増加量を電極１１，１２の消耗量と称することもできる。
【００３２】
エンジンＥＣＵ４０は、混合気体を着火させるために点火回路２０の動作制御を行う点火制御部４１と、電極１１，１２の消耗状態を判定するために点火回路２０の動作制御を行う判定制御部４２とを有している。エンジンＥＣＵ４０は、点火回路２０に電極１１，１２への電圧印加を行わせるための印加信号ＩＧｔをイグナイタ２２に対して出力可能になっている。この印加信号ＩＧｔには、混合気体に点火させるための数＋ｋＶの電圧を発生させるための点火信号ＩＧｔａと、消耗判定を行うための数ｋＶ程度の電圧を発生させる判定用信号ＩＧｔｂとが含まれている。
【００３３】
また、エンジンＥＣＵ４０は、判定用信号ＩＧｔｂにより電極１１，１２への電圧印加が行われた場合に放電が発生したか否かを判定する放電判定部４３と、電極１１，１２の消耗状態を判定する消耗判定部４４とを有している。エンジンＥＣＵ４０には、各種情報をユーザに報知する報知部４６が電気的に接続されている。報知部４６は、各種情報を表示パネル等に表示することで報知する表示部や、各種情報をスピーカ等から音で出力することで報知する音出力部などを有している。
【００３４】
点火信号ＩＧｔａは、点火制御部４１から駆動部２２ｂに対して出力されることで、電極１１，１２へ電圧を印加し、点火回路２０に主点火動作を実施させる信号である。エンジンＥＣＵ４０から点火信号ＩＧｔａが出力された場合の２次電圧Ｖ２は、電極１１，１２にて放電を発生させる上で十分に大きい値になっており、ＩＧｔｂにより発生させる２次電圧Ｖ２は、これよりも小さい値になっている。
【００３５】
エンジンＥＣＵ４０は、点火時期に合わせて点火信号ＩＧｔａを出力する。図３に示すように、タイミングｔ１にて排気行程が開始され、タイミングｔ２にて吸気行程が開始され、タイミングｔ３にて圧縮行程が開始され、タイミングｔ４にて膨張行程が開始される場合、点火信号ＩＧｔａはタイミングｔ４を基準に設定される点火時期に合わせて出力される。この場合、点火時期に合わせて、２次電圧Ｖ２が電極１１，１２に印加されるとともに放電形成後に２次電流Ｉ２が流れる。
【００３６】
判定用信号ＩＧｔｂは、判定制御部４２から駆動部２２ｂに対して出力されることで、電極１１，１２への電圧印加を１燃焼サイクルにおいて点火回路２０に１回または複数回行わせる信号である。エンジンＥＣＵ４０から判定用信号ＩＧｔｂが出力された場合の２次電圧Ｖ２は、点火信号ＩＧｔａが出力された場合の２次電圧Ｖ２より小さくなっており、新品のプラグにおいては放電が発生しやすく、消耗したプラグでは放電がしにくい電圧に設定している。
【００３７】
判定用信号ＩＧｔｂが出力された場合の２次電圧Ｖ２により放電が発生した場合には、２次電流Ｉ２が流れ、あらかじめ定められた閾値としての判定電流値ＩＢより大きくなった場合に放電したと判定する。２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢより大きくない場合、本実施形態では電極１１，１２間での放電は発生していないとする。
【００３８】
判定用信号ＩＧｔｂにより行われる１回の電圧印加については、スイッチング部２２ａが閉状態になっていることで点火コイル２１が充電される充電時間が、点火信号ＩＧｔａによる行われる１回の電圧印加に比べて短くなっている。このため、点火コイル２１に蓄えられた電磁エネルギが比較的小さいことに起因して、仮に電極１１，１２にて放電が発生したとしても点火コイル２１に蓄えた電磁エネルギが小さいため放電が速やかに終了する。
【００３９】
本実施形態では、未使用である新品の電極１１，１２のギャップ長Ｌｇに対して、電極１１，１２の消耗が進んでギャップ長Ｌｇが大きくなるほど放電が発生しにくくなるように、かつ、エンジンの燃焼に影響を与えないように、判定用信号ＩＧｔｂにより印加される２次電圧Ｖ２は極力小さい値になるように設定している。具体的には、判定用信号ＩＧｔｂにより２次電圧Ｖ２が電極１１，１２に１回または複数回印加された場合に、電極１１，１２の消耗が進んでいるほど２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢに達しない回数が多くなる。例えば、未使用の電極１１，１２については、図３に示すように、判定用信号ＩＧｔｂによる全ての電圧印加に対して２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢ以上に流れ、この場合の、放電発生率は１００％となる。一方、消耗が進んだ電極１１，１２については、図４に示すように、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加に対して２次電流Ｉ２が流れないことがある。この例では、放電発生率は、５回の電圧印加に対して２回の２次電流Ｉ２は、判定電流値ＩＢを越えているため放電発生率は４０％となる。以上のように、予め電極１１，１２の消耗判定のための放電率を使用して、ギャップ長Ｌｇが判定できるように、放電回数および放電電圧を繰り返し実験し所定の値に設定する。これにより消耗判定のための放電回数や放電電圧、電圧印加条件を決定し放電率を設定する。以下、放電発生率を放電率とも言う。
【００４０】
燃焼室２００においては、混合気体に含まれる自由電子の数が多いほど、電極１１，１２への電圧印加に伴って放電が発生しやすいと考えられる。電極１１，１２への電圧印加が行われた場合、燃焼室２００においては中心電極１１の近傍に位置する混合気体がイオン化してプラズマが発生し、プラズマ雰囲気が生成される。この場合、電極１１，１２への１回の電圧印加では電極１１，１２に放電が発生しなかったとしてもプラズマは発生し、電圧印加の実行回数が増えるほど、燃焼室２００においてプラズマでの自由電子の数が増えていって放電が生じやすい環境になっていく。電極１１，１２においては、消耗が進んでギャップ長Ｌｇが長くなるほど、放電が発生するために必要な自由電子の数が多くなり、それだけの数の自由電子を発生させるために必要な電圧印加の回数が多くなる。このため、上述したように、電極１１，１２への電圧印加が複数回行われた場合に、電極１１，１２の消耗が進んでいるほど２次電流Ｉ２が流れない回数が多くなる。このため、消耗量毎に予め求めた放電率と、内燃機関の運転による消耗量の確認回数は、一致させた方が、より判定精度が高くなり好適となる。
【００４１】
燃焼室２００においては、混合気体の流速が速くなったり混合気体の温度が高くなったりしても、短期間では自由電子が移動しにくくなるということが生じにくいと考えられる。このため、電極１１，１２への電圧印加が短期間に複数回行われることで燃焼室２００において自由電子の数が十分に増えた状態では、電極１１，１２にて放電が発生する場合に、燃焼室２００の温度や流速といった環境の影響を受けにくいといえる。このことから、電圧印加回数は、１回よりは複数回実施した方が環境の影響を受けにくくなり、判定精度をあげることができる。
【００４２】
本実施形態とは異なり、電極１１，１２にて発生した放電の継続時間を計測する構成が考えられる。ところが、燃焼室２００においては、混合気体の流速が速いほど、放電発生に伴って形成されたストリーマが電極１１，１２の間で流されて消滅しやすくなってしまう。このため、放電発生の継続時間は、燃焼室２００での流速に応じて変化しやすいことが懸念される。なお、放電の継続時間は、燃焼室２００の環境のうち流速以外の温度や圧力といった項目によっても変化することが懸念される。
【００４３】
図３に示すように、エンジンＥＣＵ４０は、予め定めた検出方法のとおり吸気行程の開始に合わせて判定用信号ＩＧｔｂを出力する。この場合、判定用信号ＩＧｔｂによる電極１１，１２への電圧印加は、吸気行程が開始されるタイミングｔ２に合わせて開始され、吸気行程が終了するタイミングｔ３到達前に終了する。なお、判定用信号ＩＧｔｂにより行われる電圧印加の回数は予め求めた放電発生率の回数と同じ回数、例えば５０回に設定されている。また、判定用信号ＩＧｔｂにより行われる複数回の電圧印加については、今回の電圧印加に伴って放電が発生してもその放電が次の電圧印加の開始までには終了するように、今回の電圧印加の開始から次の電圧印加の開始までのインターバルが適宜設定されている。
【００４４】
印加信号ＩＧｔは、電圧レベルがハイレベルとローレベルに切り替わるパルスを複数有するパルス信号になっている。印加信号ＩＧｔにおいては、点火信号ＩＧｔａが１燃焼サイクルにおいて１つのパルスを有しており、判定用信号ＩＧｔｂが１燃焼サイクルにおいて１回または複数のパルスを有している。この場合、１燃焼サイクルでは、点火信号ＩＧｔａによる電圧印加が１回だけ行われ、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加が１回または複数回行われることになる。
【００４５】
＜点火制御処理＞
エンジンＥＣＵ４０は、点火装置１００の動作制御を行う点火制御処理を行う。ここでは、点火制御処理について図５〜図７のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４６】
図５において、ステップＳ１０１では、エンジンの運転状態に関する運転情報を取得する。ここでは、運転情報として、エンジン回転速度やエンジン負荷情報を車載センサや車載ＥＣＵから読み込む。ステップＳ１０２では、電極１１，１２の消耗状態を判定する消耗判定処理を行う。この消耗判定処理については図６のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４７】
図６において、ステップＳ２０１では、電極１１，１２が消耗の進んだ消耗状態にあることを示す消耗フラグがセットされているか否かを判定する。消耗フラグは、過去の放電率により判定され、エンジンＥＣＵ４０の記憶部等にセットされるフラグである。
【００４８】
消耗フラグがセットされていない場合、ステップＳ２０２，Ｓ２０３にて、電極１１，１２の消耗判定を行うか否かの判定をエンジンの運転状態に基づいて行う。ステップＳ２０２では、エンジンの運転状態が高負荷状態にあるか否かを判定する。エンジンの運転状態としては、高負荷状態の他に少なくとも低負荷状態や中負荷状態があり、高負荷状態は低負荷状態及び中負荷状態のいずれよりも負荷が高い状態になっている。エンジンの運転状態が高負荷状態になる場合としては、車両が登り坂を走行している場合や加速時など、エンジンへの吸入空気量が急激に増加した場合などが挙げられ、放電率が変化しやすい状況であると判断し、放電率の検出を実施しないようにしている。
【００４９】
ステップＳ２０３では、エンジンが暖機運転を行っているか否かを判定する。ここでは、エンジンの冷却水温が所定温度より低いか否かの判定や、エンジン油温が所定温度より低いか否かの判定を行う。そして、冷却水温が所定温度より低い場合や、エンジン油温が所定温度より低い場合は、エンジンが暖機運転を行っていると判断する。なお、エンジンが暖機運転を行っている場合は、エンジンが暖機途中にあることになる。
【００５０】
エンジンの運転状態が高負荷状態ではなく、且つエンジンの暖機運転中でもない場合、予め求めてある放電率を使用して、電極１１，１２の消耗判定を行うことが可能であるとして、ステップＳ２０４〜Ｓ２１３の処理を行う。
【００５１】
ステップＳ２０４では、予め設定した放電率と同様の気流条件となる吸気行程が開始されたか否かを判定する。吸気行程が開始されていない場合には、この判定を繰り返し行うことで、ステップＳ２０４にて待機する。吸気行程が開始された場合、ステップＳ２０５に進む。
【００５２】
ステップＳ２０５では、イグナイタ２２に対して予め定めた判定用信号ＩＧｔｂを出力し、判定用信号ＩＧｔｂによる電極１１，１２への電圧印加を１回行う。
【００５３】
判定用信号ＩＧｔｂで電極１１，１２に印加される回数や２次電圧Ｖ２の値は試験等によりあらかじめ定めており、検出回数データとＩＧｔｂのオン時間に変換されて記憶部等に記憶されている。予めＩＧｔｂによる２次電圧Ｖ２の値を設定する場合、まず、点火プラグ１０のギャップ長Ｌｇについて、点火プラグ１０が消耗状態になったか否かの判定の閾値を設定する。各ギャップ長Ｌｇのプラグをエンジンに取り付けて吸気行程において印加電圧を変更しながら各５０回試験した結果を図８に示す。電極１１，１２に対する印加電圧が任意の値にある場合、ギャップ長Ｌｇが大きいほど、判定用信号ＩＧｔｂにより行われた５０回の電圧印加に対して電極１１，１２にて放電が発生した確率である放電発生率Ｄｒは低下し、放電発生率Ｄｒが任意の値にある場合、ギャップ長Ｌｇが大きいほど放電に必要な印加電圧が大きい値になる。なお、印加回数や印加タイミング、印加電圧は予め実施する判定値決定の試験等で適宜、設定する。
【００５４】
例えば、新品の点火プラグ１０のギャップ長Ｌｇが０．８ｍｍである場合に、ギャップ長Ｌｇが１．１ｍｍまで増加した場合には点火プラグ１０が消耗状態にあるとする。この場合、２次電圧Ｖ２を２．６ｋＶに設定すると、放電発生率Ｄｒは、５０％になり、この５０％が、電極１１，１２が消耗状態になったか否かの判定を放電発生率Ｄｒで行うための閾値である率閾値Ｎになる。このようにして、判定用信号ＩＧｔｂにより電極１１，１２に印加される２次電圧Ｖ２と、率閾値Ｎとを予め設定する。なお、図８においては、２次電圧Ｖ２を２．４ｋＶに設定して、率閾値Ｎを１５％に設定して、２次電圧Ｖ２の設定値を下げるとともに、放電発生率の差を広げることで感度を高めることが、より好ましい。なお、率閾値Ｎを放電率閾値Ｎとも言う。
【００５５】
図６の説明に戻り、ステップＳ２０６では、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加に伴って電極１１，１２に放電が発生したか否かを２次電流Ｉ２と判定電流値ＩＢで判定する。ここでは、電流検出部２２ｃからの検出信号を用いて２次電流Ｉ２を取得し、この２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢより大きいか否かを判定する。２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢより大きい場合、放電が発生したと判断し、２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢより大きくない場合、放電が発生していないと判断する。なお、判定電流値ＩＢが電流閾値に相当する。
【００５６】
放電が発生した場合、ステップＳ２０７に進み、電極１１，１２への電圧印加により放電が発生した回数をカウントする放電カウンタＳＰＣをインクリメントする。一方、放電が発生していない場合、ステップＳ２０８に進み、電極１１，１２への電極印加が行われたにもかかわらず放電が発生しなかった回数をカウントするＮＳＰＣをインクリメントする。
【００５７】
ＳＰＣまたはＮＳＰＣのカウンタ操作の後、ステップＳ２０９に進み、電圧印加回数の判定を実施する。ここでは、放電カウンタＳＰＣとＮＳＰＣとの和を電圧印加回数として算出し、この電圧印加回数があらかじめ定められた所定回数に達したか否かを判定する。電圧印加回数が所定回数に達していない場合には、ステップＳ２１０に進み、所定回数に達した場合には、ステップＳ２１１に進む。
【００５８】
ステップＳ２１０で、吸気行程が終了したか否かを判定する。電圧印加が所定回数に達しておらずかつ、吸気行程が終了していない場合、ステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理を繰り返し行う。ここで、所定回数に達しておらず、吸気行程が終了していない場合、あらかじめ定められた待機時間だけ待機した後にステップＳ２０５の処理を開始する。この待機時間は、今回のステップＳ２０５での電圧印加により電極１１，１２にて放電が発生した場合に、この放電が終わるまでに要する時間より長い時間に設定されている。これにより、前回の放電のためのエネルギが点火コイルに残った状態で、今回の点火動作を開始することで印加電圧値が高くなるのを防止している。このため、ステップＳ２０６により、複数回の電圧印加のそれぞれについて、放電が発生したか否かの判定を確実に行うことができる。
【００５９】
吸気行程が終了した場合、ステップＳ２１１に進み、放電発生率Ｄｒを算出する。ここでは、放電カウンタＳＰＣの値とＮＳＰＣの値との和で放電カウンタＳＰＣの値を除することで放電発生率Ｄｒを算出する。算出式は、ＳＰＣ／（ＳＰＣ＋ＮＳＰＣ）で示すことができる。すなわち、放電発生率Ｄｒは、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加の回数に対する放電が発生した回数の割合である。なお、放電発生率Ｄｒを算出することが、１回または複数回の電圧印加に対する放電の発生状況を取得することに相当する。
【００６０】
ステップＳ２１２では、消耗フラグをセットするか否かを判定する消耗フラグ処理を行う。消耗フラグ処理については、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。図７において、ステップＳ２２１では、放電発生率Ｄｒがあらかじめ定められた所定の放電発生率である率閾値Ｎより小さいか否かを判定する。率閾値Ｎはこの場合は印加電圧２．６ｋＶで放電率５０％、つまり０．５に設定されている。なお、放電発生率Ｄｒが放電発生状況の取得結果に相当し、率閾値Ｎが判定基準に相当し、放電発生率Ｄｒが率閾値Ｎより小さいか否かを判定することが、放電発生状況の取得結果と判定基準とを比較することに相当する。
【００６１】
放電発生率Ｄｒが率閾値Ｎより小さい場合、電極１１，１２が消耗状態にあるとして、ステップＳ２２２に進み、消耗対策処理を行う。この処理では、電極１１，１２が消耗状態にあることや、点火プラグ１０の交換を推奨することなどを報知部４６に報知させる処理を行う。そして、消耗フラグをセットするか否かを判定するための判定カウンタとしての消耗フラグカウンタを、放電発生率Ｄｒの判定結果に応じて、インクリメントまたはデクリメントする。
【００６２】
具体的には、放電発生率Ｄｒが率閾値Ｎより小さい場合、ステップＳ２２３にて消耗フラグカウンタをインクリメントする。放電発生率Ｄｒが率閾値Ｎより小さくない場合、ステップＳ２２４にて正常処理を行い、ステップＳ２２５にて消耗フラグカウンタをデクリメントする。正常処理では、電極１１，１２が正常状態にあるとして、消耗対策処理を行わない。電極１１，１２が正常状態にある場合としては、電極１１，１２の消耗が進行していない場合や、消耗が進行していても消耗状態までは進行していない場合が挙げられる。なお、正常処理では、電極１１，１２が正常状態にあることを報知部４６により報知させてもよい。
【００６３】
ステップＳ２２６では、消耗フラグカウンタがあらかじめ定められた所定回数以上になったかを判定する。そして、所定回数以上になった場合にはステップＳ２２７にて消耗フラグをセットし、消耗フラグをエンジンＥＣＵ４０の記憶部等に記憶する。所定回数以上になっていない場合には、消耗フラグをセットせずにそのまま本消耗フラグ処理を終了する。本消耗フラグ処理を実行した後は、図６のステップＳ２１３にて、放電カウンタＳＰＣ及びＮＳＰＣをゼロにクリアして次回の判定に備える。
【００６４】
消耗判定処理においては、電極１１，１２が消耗状態にあるか否かを判定する処理として、ギャップ長Ｌｇがギャップ閾値より小さいか否かの判定を行うこともできる。この処理では、まず、判定用信号ＩＧｔｂによる２次電圧Ｖ２の値とステップＳ２１０にて取得した放電発生率Ｄｒから、予め設定した放電率とを用いてギャップ長Ｌｇを取得する。ここでは、２次電圧Ｖ２の値と放電発生率Ｄｒとギャップ長Ｌｇとの関係を示す図８のようなデータを用いてギャップ長Ｌｇを推定する。例えば、放電発生率Ｄｒが８０％であり、２次電圧Ｖ２の値が２．６ｋＶである場合、ギャップ長Ｌｇはほぼ０．９ｍｍであると推定できる。また、放電発生率Ｄｒが２２％であり、２次電圧Ｖ２が２．６ｋＶである場合、ギャップ長Ｌｇは、ほぼ１．２ｍｍであると推定できる。
【００６５】
図５の説明に戻り、ステップＳ１０２の消耗判定処理を行った後、ステップＳ１０３に進み、消耗フラグがセットされているか否かを判定する。消耗フラグがセットされている場合、ステップＳ１０４に進み、電極１１，１２での放電発生を促進する放電促進処理を行う。この処理では、エンジン制御として、放電発生率Ｄｒやギャップ長Ｌｇに応じてＥＧＲ率を低減する処理や、点火制御として、放電発生率Ｄｒやギャップ長Ｌｇに応じて点火時期を変更する処理などを行う。
【００６６】
本実施形態の燃焼システムにおいては、エンジンからの排気の一部がＥＧＲガスとして吸気側に還流される。そして、燃焼室２００に流入する吸入空気に含まれるＥＧＲガスの割合をＥＧＲ率と称し、点火信号ＩＧｔａにより電極１１，１２に印加される２次電圧Ｖ２によって放電した電圧を要求電圧と称すると、これらＥＧＲ率と要求電圧とは、図９に示すように相関関係にある。この関係においては、ＥＧＲ率が小さいほど要求電圧が小さくなる。これは、ＥＧＲ率が小さいほど電極１１，１２にて放電が発生しやすくなることを示している。このため、電極１１，１２が消耗状態にあると判定した場合に、ギャップ長Ｌｇが大きくなっていることで放電が発生しにくくなっていることに対して、ＥＧＲ率を低減することで燃焼室２００において放電が発生しやすい環境をつくり出すことができる。
【００６７】
燃焼室２００内の圧力を筒内圧と称すると、筒内圧が低いほど電極１１，１２にて放電が発生しやすくなる。また、図１０に示すように、筒内圧は１燃焼サイクルにおいてクランク角度に応じて変化する。そして、エンジンにおいて、ピストンが上死点ＴＤＣに移動するよりも前のタイミングで混合気体への点火が行われる場合は、点火信号ＩＧｔａにより電極１１，１２に電圧を印加する時期が早いほど筒内圧が低くなっている。これは、点火時期を進角させることで電極１１，１２にて放電が発生しやすくなることを示している。このため、電極１１，１２が消耗状態にある場合に、ギャップ長Ｌｇが大きくなっていることで放電が発生しにくくなっていることに対して、点火時期を進角することで電極１１，１２にて放電が発生しやすくすることができる。
【００６８】
図５においてステップＳ１０５では、点火時期になったか否かを判定する。点火時期になっていない場合、放電促進処理を繰り返し点火時期タイミングになるまで待つ。点火時期になった場合、ステップＳ１０６で、上記ステップＳ１０４にて行った放電促進処理の内容に応じて、イグナイタ２２に対して点火信号ＩＧｔａを出力することで、点火信号ＩＧｔａによる電極１１，１２への電圧印加を行い点火動作を実施する。ここでは、消耗状態になってしまった電極１１，１２について、そのギャップ長Ｌｇに応じたＥＧＲ率や点火時期に合わせて点火信号ＩＧｔａを出力する。これにより、電極１１，１２が消耗状態にある場合でも、電極１１，１２にて放電が発生しやすくなり着火させることができるようになる。
【００６９】
一方、ステップＳ１０３にて消耗フラグがセットされていないと判断された場合、電極１１，１２が正常状態であるとして、そのままステップＳ１０６に進み、点火信号ＩＧｔａによる電極１１，１２への電圧印加を行い点火動作を実施する。この場合、電極１１，１２が正常状態であることに起因して、放電促進処理を行わなくても電極１１，１２にて適正に放電が発生する。
【００７０】
エンジンＥＣＵ４０は、点火制御処理の各ステップを実行する機能を有している。ステップＳ１０６を実行する機能が第１実行部及び点火制御部４１に相当し、ステップＳ２０５を実行する機能が第２実行部及び判定制御部４２に相当し、ステップＳ２０６を実行する機能が電流判定部及び放電判定部４３に相当する。ステップＳ２１１を実行する機能が発生率取得部に相当し、ステップＳ２２１を実行する機能が比較部及び消耗判定部４４に相当する。
【００７１】
＜作用効果＞
ここまで説明した本実施形態によれば、判定用信号ＩＧｔｂにより電極１１，１２への電圧印加が１回または複数回行われた場合について、放電発生率Ｄｒと率閾値Ｎとが比較されるため、この比較結果に基づいて電極１１，１２の消耗状態を取得できる。しかも、電極１１，１２への１回または複数回の電圧印加に対する放電の発生回数は、燃焼室２００において流速等の環境の影響を受けにくくなっているため、電極１１，１２の消耗状態の取得精度を高めることができる。
【００７２】
本実施形態とは異なり、判定用信号ＩＧｔｂによる複数回の電圧印加が複数回の燃焼サイクルに跨るように行われる構成では、燃焼サイクルごとにエンジンの運転状態が変化することが考えられる。この構成では、燃焼サイクルごとに燃焼室２００の圧力などが異なることで放電の発生しやすさが異なると、それに伴って放電発生率Ｄｒも燃焼サイクルごとに異なり、その結果、電極１１，１２の消耗状態の取得精度が低下しやすくなることが懸念される。これに対して、本実施形態によれば、電極１１，１２への複数回の電圧印加が１燃焼サイクルにおいて行われるため、燃焼室２００での放電発生しやすさが大きくは変化しない環境で放電発生率Ｄｒを取得できる。このため、電極１１，１２の消耗状態に応じた放電発生率Ｄｒを精度良く取得でき、その結果、電極１１，１２の消耗状態を精度良く取得できる。
【００７３】
本実施形態によれば、判定用信号ＩＧｔｂによる１回または複数回の電圧印加が１燃焼サイクルにおいて吸気行程という１つの行程において行われる。そのため、これら電圧印加が複数の行程に跨って行われる構成に比べて、判定用信号ＩＧｔｂによる複数回の電圧印加中のエンジン筒内環境変動を抑制することができる。しかも、これら電圧印加が行われる行程が吸気行程であるため、判定用信号ＩＧｔｂによる１回または複数回の電圧印加のうち、複数回の電圧印加を実施する場合には、電圧印加に伴って発生したプラズマが燃焼室２００に閉じ込められることになる。この場合、燃焼室２００からプラズマが流出することに起因して電極１１，１２にて放電が発生しにくくなるということが生じにくいため、電極１１，１２の消耗状態に応じた放電発生率Ｄｒを精度良く取得できる。
【００７４】
本実施形態によれば、判定用信号ＩＧｔｂにより行われた１回または複数回の電圧印加を対象として放電発生率Ｄｒが取得される。この場合、点火信号ＩＧｔａにより行われた電圧印加は、放電発生率Ｄｒを取得する際に電圧印加の回数に含まれないため、判定用信号ＩＧｔｂに応じた放電発生率Ｄｒの取得精度が点火信号ＩＧｔａにより低下するということを回避できる。
【００７５】
本実施形態によれば、放電発生率Ｄｒが率閾値Ｎより小さいか否かの判定が行われる。この場合、判定用信号ＩＧｔｂに応じて行われる電圧印加の回数を極力多くすることで、放電発生率Ｄｒの取得精度を高めることができ、その結果、電極１１，１２の消耗状態の判定精度を高めることができる。
【００７６】
本実施形態によれば、判定用信号ＩＧｔｂに対応した２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢより大きいか否かの判定が行われる。この場合、判定用信号ＩＧｔｂによる１回または複数回の電圧印加のそれぞれについて、電極１１，１２にて放電が発生したか否かの判定を個別に行うことができるため、放電発生率Ｄｒの取得精度を高めることができる。
【００７７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、判定用信号ＩＧｔｂに対する放電の発生状況を放電発生率Ｄｒとして取得したが、第２実施形態では、放電の発生状況として放電発生回数である放電カウンタＳＰＣの値を取得する。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７８】
エンジンＥＣＵ４０は、図１１においてステップＳ３０１では、上記第１実施形態のステップＳ２０１と同様に消耗フラグがセットされているか否かを判定する。そして、消耗フラグがセットされていない場合、ステップＳ３０２にてエンジンが停止状態にあるか否かを判定し、ステップＳ３０３にてイグニッションスイッチがオン状態にあるか否かを判定する。イグニッションスイッチは車両の電源スイッチであり、オン状態とオフ状態とに切り替え可能になっている。エンジンが停止状態にあり且つイグニッションスイッチがオン状態にある場合としては、駐車している車両のエンジンを始動する直前や、車両がアイドリングストップにある場合などが挙げられる。
【００７９】
エンジンが停止状態にあり且つイグニッションスイッチがオン状態にある場合、ステップＳ３０４〜Ｓ３０７にて、上記第１実施形態のステップＳ２０５〜Ｓ２０８と同様に電圧印加などの処理を行う。なお、エンジンが停止状態にある場合に、イグニッションスイッチがオン状態にあるか否かに関係なくステップＳ３０４〜Ｓ３０７の処理を行ってもよい。
【００８０】
ステップＳ３０８では、判定用信号ＩＧｔｂにより行われた電圧印加回数ＳＣを取得し、この電圧印加回数ＳＣがあらかじめ定められた印加回数閾値Ｍ１より大きくなったか否かを判定する。ここでは、放電カウンタＳＰＣとＮＳＰＣとの和を電圧印加回数ＳＣとして取得する。なお、ステップＳ３０４にて電極１１，１２への電圧印加が行われるたびに、電圧印加回数ＳＣをカウントする印加カウンタをインクリメントすることで電圧印加回数ＳＣをカウントしてもよい。この場合には、所定の印加回数に達しないうちにエンジンが始動された場合などの放電率の算出時に電圧印加回数ＳＣでＳＰＣを除してもよく、また電圧印加回数が０のときには放電率を求めないなどとしてもよい。
【００８１】
ステップＳ３０９では、消耗フラグをセットするか否かを判定する消耗フラグ処理を行う。消耗フラグ処理については、図１２のフローチャートを参照しつつ説明する。図１２においてステップＳ３２１では、放電カウンタＳＰＣの値があらかじめ定められた発生閾値Ｍ２より小さいか否かを判定する。発生閾値Ｍ２は、電極１１，１２が消耗進行状況になったか否かの判定を行うための閾値である。なお、放電カウンタＳＰＣが放電発生状況の取得結果に相当し、発生閾値Ｍ２が判定基準に相当する。また、発生閾値Ｍ２を放電発生回数閾値Ｍ２とも言う。
【００８２】
放電カウンタＳＰＣの値が発生閾値Ｍ２より小さい場合、電極１１，１２が消耗状態にあるとしてステップＳ３２２，Ｓ３２３に進み、上記第１実施形態のステップＳ２２２，Ｓ２２３と同様に、消耗フラグカウンタをインクリメントする処理などを行う。一方、放電カウンタＳＰＣの値が発生閾値Ｍ２より小さくない場合、電極１１，１２が正常状態にあるとしてステップＳ３２４，Ｓ３２５に進み、上記第１実施形態のステップＳ２２４，Ｓ２２５と同様に、消耗フラグカウンタをデクリメントする処理などを行う。また、ステップＳ３２６，Ｓ３２７では、上記第１実施形態のステップＳ２２６，Ｓ２２７と同様に、消耗フラグカウンタが所定回数以上になったか否かを判定する処理や、消耗フラグをセットする処理を行う。
【００８３】
本実施形態によれば、エンジンが停止状態にある場合に判定用信号ＩＧｔｂによる所定回数の電圧印加が電極１１，１２に対して行われる。このため、エンジンが停止状態にあることで、混合空気の流れや温度変化、圧力変化が発生しない燃焼室２００において電極１１，１２での放電発生しやすさとして放電カウンタＳＰＣの値を取得できる。この場合、電極１１，１２が正常状態にあるにもかかわらず、燃焼室２００の環境に起因して電極１１，１２にて放電が発生しにくくなる、ということが生じにくいため、放電カウンタＳＰＣの値の取得精度を高めることができる。したがって、電極１１，１２の消耗状態の取得精度を高めることができる。尚、上記第１実施形態の如く放電発生率Ｄｒと率閾値Ｎの比較で消耗度合いを判定しても良い。
【００８４】
（第３実施形態）
上記第１実施形態の点火回路２０は、点火プラグ１０に誘導放電を発生させる誘導放電回路になっていたが、第３実施形態の点火回路２０は、点火プラグ１０に容量放電を発生させる容量放電回路になっている。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８５】
本実施形態では、点火回路２０により点火プラグ１０のＣＤＩ点火が行われる。図１３に示すように、点火回路２０は、上記第１実施形態のイグナイタ２２に代えて設けられたＣＤＩ装置５１と、蓄電部としてのコンデンサ５２と、スイッチング素子としてのサイリスタ５３と、ダイオード５４，５５とを有している。
【００８６】
ＣＤＩ装置５１は、図示しないコンバータ等の昇圧部を有しており、コンデンサ５２及びダイオード５４を介して１次コイル２１ａに接続されている。昇圧部はコンデンサ５２に所望の電荷を蓄えることができる。ＣＤＩ装置５１は、上記第１実施形態の駆動部２２ｂ及び電流検出部２２ｃと同様の駆動部５１ａ及び電流検出部５１ｂを有している。ダイオード５５は、コンデンサ５２に対して１次コイル２１ａと並列に接続されている。サイリスタ５３においては、アノードがコンデンサ５２及びダイオード５４に接続され、カソードが接地され、ゲートが駆動部５１ａに接続されている。サイリスタ５３は、エンジンＥＣＵ４０の指令信号が駆動部５１ａを介してゲートに入力されることで、ＣＤＩ装置５１の昇圧部により昇圧されたバッテリ３０の電力をコンデンサ５２に蓄える。そして、コンデンサ５２に蓄えられた電力が１次コイル２１ａに放出されることで、２次コイル２１ｂに高電圧が発生し、点火プラグ１０にて容量放電が発生する。放電率検出は昇圧部で充電するコンデンサ５２に蓄える電荷を制御することで、低い２次電圧Ｖ２を所定の回数、発生させることができる。
【００８７】
（他の実施形態）
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００８８】
変形例１として、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加は、１燃焼サイクルにおいて吸気行程ではなく排気行程や圧縮行程において１回または複数回行われてもよい。また、この電圧印加は、１燃焼サイクルにおいて複数の行程に跨るようにして複数回行われてもよい。例えば、判定用信号ＩＧｔｂによる複数回の電圧印加のうち、一部が排気行程にて行われ、残りが吸気行程にて行われる構成としても良い。
【００８９】
変形例２として、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加は、複数回の燃焼サイクルにおいて少なくとも１回ずつ行われてもよい。この場合でも、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加が複数回の燃焼サイクルを対象として行ない、放電発生率Ｄｒを取得しても良い。例えば、１燃焼サイクルでの特定の１つの行程において判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加を１回実行させる場合において、複数の燃料サイクルでの特定の１つの行程において判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加を複数回実行させる、という構成にする。この構成では、判定用信号ＩＧｔｂによる電圧印加が行われる特定の１つの行程を例えば吸気行程とする。この構成でも、複数回の燃焼サイクルに跨って行われた複数回の電圧印加について、放電発生率Ｄｒを取得することができる。
【００９０】
変形例３として、判定用信号ＩＧｔｂにより複数回の電圧印加が行われた場合、電極１１，１２にて放電が発生するまでに要した電圧印加の回数を取得し、この回数に基づいて電極１１，１２の消耗状態を判定してもよい。電極１１，１２がある程度消耗してギャップ長Ｌｇが比較的大きくなっている場合、燃焼室２００にプラズマが発生してある程度の数の自由電子が存在することで放電が発生しやすくなると考えられる。このため、放電が発生するまでに要する電圧印加の回数とギャップ長Ｌｇと２次電圧Ｖ２との相関関係を用いることで、放電が発生するまでに要する電圧印加の回数に基づいて電極１１，１２の消耗状態を判定することができる。
【００９１】
変形例４として、電極１１，１２に放電が発生したか否かの判定に２次電流Ｉ２の積算値や積分値を用いても良い。ここで、電極１１，１２で放電が発生した場合には２次電流Ｉ２が発生するが、放電が発生していない場合には２次電流Ｉ２が発生しない。このため、放電発生率に応じて２次電流Ｉ２の積算値や積分値が異なることになる。そこで、２次電流Ｉ２の積算値や積分値を演算し、これら積算値や積分値を閾値と比較することによって放電発生率を検出しても良い。
【００９２】
変形例５として、電極１１，１２に放電が発生したか否かの判定に用いる判定パラメータは、１次電圧Ｖ１や２次電圧Ｖ２とされてもよい。例えば、判定用信号ＩＧｔｂによる電極１１，１２への電圧印加が行われた場合に、１次電圧Ｖ１があらかじめ定められた１次電圧閾値より大きくなったか否かを判定する構成とする。この構成によれば、判定パラメータとして、２次電圧Ｖ２よりも低い１次電圧Ｖ１が用いられるため、１次電圧Ｖ１が１次電圧閾値より大きいか否かの判定を行う判定回路を容易に実現できる。また、点火回路２０において１次電圧Ｖ１を直接的に検出できるため、電流を検出するために必要な検出抵抗２４を点火回路２０に設ける必要がない。
【００９３】
また、判定用信号ＩＧｔｂによる電極１１，１２への電圧印加が行われた場合に、２次電圧Ｖ２が判定電圧値ＶＢより大きくなったか否かを判定する構成とする。この構成では、２次電圧Ｖ２が判定電圧値ＶＢより大きくなった場合に放電が発生しなかったと判断される。この構成によれば、電極１１，１２に印加される２次電圧Ｖ２を直接的に検出できるため、放電が発生したか否かの判定精度を高めることができる。
【００９４】
変形例６として、判定用信号ＩＧｔｂによる複数回の電圧印加は、吸気行程や排気行程、エンジン始動前、エンジン停止後の少なくとも１つを対象として選択的に行われてもよい。選択的に行う場合には、それぞれの電圧印加条件に応じた放電率を予め求めて使用しても良い。例えば、電圧印加が行われる行程やタイミングごとに２次電圧Ｖ２や率閾値Ｎ、１次コイル２１ａへの通電時間が個別に設定される構成とする。この構成では、エンジン回転数やエンジン負荷といったエンジンの運転状態によって電極１１，１２にて放電が発生する放電電圧が変化しても、エンジンの運転状態に応じて２次電圧Ｖ２を変更することで、精度よく電極１１，１２の消耗状態を判定できる。
【００９５】
変形例７として、２次電流Ｉ２の有無の取得や放電発生率Ｄｒの取得、ギャップ長Ｌｇの推定について統計処理を行ってもよい。例えば、１燃焼サイクルについて複数回の電圧印加が行われた場合に、放電発生率Ｄｒについて、複数回の燃焼サイクルでの平均値を算出したり分散処理などの統計処理を実施したりする。また、１燃焼サイクルについて１回の電圧印加が行われた場合には、複数回の燃焼サイクルを対象として放電発生率Ｄｒを算出し、この算出を複数回行うことで平均値を算出したり分散処理などの統計処理を実施したりする。これらのように、２次電流Ｉ２の有無など放電発生率Ｄｒについて、放電バラツキに起因する誤差を抑制することができる。
【００９６】
変形例８として、電極１１，１２の消耗状態を示すパラメータとしてギャップ長Ｌｇを取得してもよい。また、２次電流Ｉ２が判定電流値ＩＢより大きいか否かを判定した放電有無のデータに、クランク角度に応じた重み付けをすることでギャップ長Ｌｇを取得してもよい。例えば、燃焼室２００において圧力が比較的高い位置での放電有無データに比べて、圧力が比較的低い位置での放電有無データの重み付けを０．９などと軽くする構成とする。また、前の行程や更にその前の行程における放電有無回数を使用して、ギャップ長Ｌｇを取得する構成としても良い。
【００９７】
変形例９として、エンジンＥＣＵ４０は、電極１１，１２の消耗状態を複数の段階に分けて取得してもよい。例えば、放電発生率Ｄｒに対して複数の閾値を設定しておき、電極１１，１２の消耗に伴う放電発生率Ｄｒの低下を段階的に取得する。すなわち、ギャップ長Ｌｇの拡張を段階的に取得する。この場合、エンジン制御や点火制御、報知制御の内容を放電発生率Ｄｒの低下度合いに応じて個別に設定することや、これら制御を放電発生率Ｄｒの低下度合いに自動追従させることができる。例えば、放電発生率Ｄｒの低下度合いが軽度の場合はエンジン制御や点火制御を行い、放電発生率Ｄｒの低下度合いが重度の場合は、報知制御において最終的にプラグ交換時期をユーザに報知する。なお、電極１１，１２の消耗状態を複数段階に分けて取得する構成を、２次電流制御を備えた点火装置１００で実施すれば、点火装置１００を構成する構成部品の多くを兼用することや、点火装置１００を小型化することが可能になる。
【００９８】
変形例１０として、判定用信号ＩＧｔｂとしてパルス信号を用いるのではなく、判定用信号ＩＧｔｂとして数ｋ〜十数ｋＨｚの周波数を有する交流信号を用いてもよい。この場合、スイッチング部２２ａが数ｋ〜十数ｋＨｚの周波数でオン状態とオフ状態とに切り替えられることになる。この構成によれば、スイッチング部２２ａを数ｋ〜十数ｋＨｚの周波数でオンオフさせることにより１次コイルと２次コイルのトランス作用で２次電圧がほぼ交流電圧になる。この場合、判定用信号ＩＧｔｂによる複数回の電圧印加を数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚ周期の交流電圧で実施することができ、判定回数を容易に増やすことができる。なお、ＩＧｔｂ信号として交流信号を用いた初期においては、２次電圧Ｖ２が所定の電圧値に達するまでに遅れ時間が生じ、ギャップＧでの放電率を求めると誤差が大きくなるが、例えば数ｍＳなどある程度の時間が経過することで、２次電圧Ｖ２が安定して所定の値に達することができるので、交流電圧印加時には所定時間待機したあと、放電率を求めるのが良い。
【００９９】
変形例１１として、点火制御装置としての機能を発揮する制御部が、エンジンＥＣＵ４０に含まれるのではなく、点火装置１００に設けられていてもよい。例えば、放電判定部４３や消耗判定部４４が点火装置１００において点火コイル２１に一体的に設けられた構成とする。この構成によれば、消耗判定部４４を電流検出部２２ｃなどと一体的に構成することで、微少電流の取り回し距離が短くなるため、ノイズなどの影響を受けにくくすることができる。しかも、点火装置１００及びエンジンＥＣＵ４０について小型化も実現できる。
【０１００】
また、エンジンＥＣＵ４０及び点火装置１００の両方により点火制御装置としての制御部が構成されていてもよい。例えば、パルス信号である判定用信号ＩＧｔｂ自体が点火装置１００のイグナイタ２２内で作成され、判定用信号ＩＧｔｂを駆動部２２ｂへ印加する継続期間やタイミングを判断する信号がＥＣＵ４０から出力される、という構成にする。
【０１０１】
変形例１２として、点火制御装置としての機能を発揮する構成は、エンジンＥＣＵ４０ではなく、車両に搭載された種々の演算装置であってもよく、複数の演算装置が協働で制御装置としての機能を発揮してもよい。また、各演算装置に設けられたフラッシュメモリやハードディスク等の非遷移的実体的記憶媒体に各種プログラムが記憶されていてもよい。
【０１０２】
変形例１３として、消耗判定処理について、上記各実施形態では、消耗フラグカウンタはインクリメントとデクリメントで実施し判定の重みを同じにしたが、正常処理のあとは、クリアして正常判定される側に重み付けを変更しても良い。また、上記各実施形態では、消耗フラグが消耗判定処理ではクリアされない例で説明したが、電源ＯＦＦやエンジン停止時、所定の時間経過後などに消耗フラグをクリアしても良い。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…点火部としての点火プラグ、１１…中心電極、１２…接地電極、２０…電圧印加部としての点火回路、４０…点火制御装置としてのエンジンＥＣＵ、１００…点火装置、２００…燃焼室、Ｄｒ…放電発生率、Ｉ２…２次電流、ＩＢ…電流閾値、Ｎ…判定基準としての放電率閾値、Ｓ１０６…第１実行部、Ｓ２０５…第２実行部、Ｓ２０６…電流判定部、Ｓ２１１…発生率取得部、Ｓ２２１…比較部。
【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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