(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置の信頼性や耐久性を損なうとなく内燃機関の広い運転領域においてイオン電流検出による燃焼状態の把握を精度よく行う内燃機関の制御装置を得る。【解決手段】間隙を介して対向する中心電極１３ａと接地電極１３ｂを有する点火プラグ１３と、一次巻線を短絡させることで環流経路を導通状態にして火花放電を停止させる環流装置と、イオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置１９を備え、バイアス電圧値及びバイアス電圧変化速度を調整することで、イオン電流検出期間での中心電極１３ａの電位を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、
電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み、上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、
上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、
上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させる制御を行う内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、コンデンサとツェナーダイオードとの並列回路及び上記ツェナーダイオードの両端を短絡させるショート回路を備えた請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、直列に接続された複数の上記ツェナーダイオードが上記コンデンサに並列に接続され、上記複数のツェナーダイオードのそれぞれに設けられ上記ツェナーダイオードの両端を短絡させる上記ショート回路を備えた請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとの直列回路を備えた請求項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧を制御する請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記ショート回路の内部抵抗により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとが直列に接続されたものが複数並列に接続されて構成され、上記複数のスイッチの導通状態の組み合わせにより上記ショート回路の内部抵抗値を調整することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間外において上記バイアス電圧をより低い電圧レベルに切り替えるとき、上記ショート回路の内部抵抗値が２０Ω以上であることを特徴とする請求項２から７の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間において、上記ショート回路の内部抵抗値が５０ｋΩから５００ｋΩの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
火花放電を停止しない点火サイクルにおいて、上記ショート回路の内部抵抗値は２ｋΩ以下である請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧の低下速度の制御を開始する時刻は、上記火花放電停止時に発生するイオン電流のサージ情報から算出される請求項６から１０の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置によって制御される上記バイアス電圧の低下速度の目標値は、火花放電停止中における上記一次巻線両端電圧の情報または上記一次巻線環流電流の情報から算出され、点火サイクル毎に決定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記電源装置から上記一次巻線に供給される電流の導通及び遮断を制御するスイッチが搭載されたドライバ回路を備え、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置が上記ドライバ回路に内蔵されたことを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御方法であって、
上記点火プラグに点火エネルギを供給し、火花放電を発生させるステップと、
上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出するステップと、
上記検出したイオン電流により燃焼状態を判定し、燃焼状態を制御するステップと、を有し、
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させるように制御を行う内燃機関の制御方法。
【請求項１５】
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項１４に記載の内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、イオン電流を検出して内燃機関の制御を行う内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転において、内燃機関の燃焼室内の燃焼に伴って燃焼室内の混合ガスの分子が電離（イオン化）し、電離状態にある燃焼室内に点火プラグを通じて電圧を印加すると微小電流（以下、イオン電流と称する）が発生する。火花点火式の内燃機関において、点火プラグを用いて点火した後に燃焼室内に発生するイオン電流を検出し、検出したイオン電流の大きさ及びイオン電流が発生している時間等から、ノッキング、プリイグニッション、燃焼限界等の内燃機関の運転状態を検出することができる。そして、この検出結果に基づいて点火時期を調整することあるいは、燃料噴射量を補正することは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように点火プラグをイオン電流検出プローブとして用いる場合には、点火装置による点火プラグでの火花放電期間中は火花放電の電流によりイオン電流を用いた燃焼状態の検出ができない。
さらに、内燃機関の運転条件が高回転高負荷であるなど気筒内の燃焼速度が速い場合には、点火時刻から燃焼によるイオン発生終了までの期間が短くなるため、燃焼によるイオン発生期間の多くが火花放電期間内に隠れてしまい、イオン電流情報による燃焼状態の検出が困難となる（特許文献２参照）。
【０００４】
これに対し、点火装置の一次巻線を短絡させる等によって点火装置の火花放電を放電途中で強制的に遮断し、運転条件に合わせて火花放電時間を短く調整する電流遮断型点火装置が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照)。
さらに、特許文献５には、上述のような火花放電を途中で遮断する装置と従来のイオン電流検出装置とを組み合わせることで、通常の点火では火花放電に隠れていたイオン電流の検出が可能であることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７５６２５号公報
【特許文献２】特開２００６−７７７６２号公報
【特許文献３】特開２００１−１２３３８号公報
【特許文献４】特開２００３‐３１４４１９号公報
【特許文献５】特開２００７‐３２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献３の火花放電途中で放電を遮断する放電停止装置を用いた点火装置では、点火動作時に点火コイルの一次巻線に誘起する電圧がアノード―カソード間に順方向に印加される向きの点火エネルギ制御用のサイリスタを点火コイルの一次巻線に対して並列に接続している。そして、点火時期に点火コイルの一次巻線電流を遮断した後、適当なタイミングでこのサイリスタをオン状態にして点火コイルの一次巻線を短絡することにより点火出力を減衰させ、火花放電を停止させている。
【０００７】
このような放電停止装置においては、点火コイルの一次巻線に電流を流し、点火コイルの鉄心内に残されている磁束に対応する磁界を発生させて放電を停止し、その後に一次巻線の電流を徐々に減らしていくことで再放電させることなく、内燃機関の次の点火サイクルが始まるまでに放電停止プロセスを終了している。
この装置において一次巻線を短絡させ一次巻線で環流電流を発生させている期間では磁束消費により磁束が徐々に減少し、それに伴って環流電流も徐々に減少する。この磁束変化により二次巻線側では点火用高電圧と同極性の電圧が発生し、点火プラグに印加される。点火プラグでの火花放電が停止していることからわかるように、この電圧は放電維持電圧には満たないが、放電停止中は数百Ｖ程度の電圧が発生している。
【０００８】
点火コイルは点火プラグに印加される点火用高電圧が負電圧のものが主流になってきており、このような負電圧点火タイプの点火コイルでは、放電停止中の点火プラグに数百Ｖ程度の負バイアス電圧が発生することになる。
【０００９】
イオン電流を検出するにはイオン電流検出プローブとして用いる点火プラグ中心電極を正電位にするとイオン電流検出量が大きくなり有利であるため、放電停止中にイオン電流を検出するには、イオン電流を検出するための正バイアス電圧(以降、イオン電流検出バイアス電圧)を放電停止中に発生する数百Ｖの負バイアス電圧に打ち勝ち、点火プラグ中心電極電位を正電位にできるレベルにまで上げている。
【００１０】
図１２に、このような放電停止装置とイオン電流検出装置を持つ従来の点火装置のタイムチャートを示す。ｔ１で点火装置の電源信号Ｓ１信号をＨｉ、点火スイッチ信号Ｓ２をＨｉにすると点火コイルの一次巻線電流Ｉ１が増加し、ｔ２でＳ２信号をＬｏｗとし、一次巻線電流を遮断すると点火放電が生じて点火となり、放電が生じている間二次巻線電流Ｉ２が流れる。ｔ３で点火スイッチの再駆動のためにＳ２信号をＨｉにすることにより、一次巻線電流Ｉ１が流れるが、点火用の電源と切り離されているためにｔ４をピークに減少する（磁束消費）。前述したように、イオン電流検出のためには、ｔ４以降中心電極電位Ｖpを上げる、すなわちバイアス電圧を上げているので、図に示すように、放電停止動作による磁束消費が終了した時刻ｔ５以降のイオン電流検出バイアス電圧が必要以上に高い状態のままになる。このように、常時高電圧状態が印加されるような場合にはイオン電流検出回路の絶縁性能要求が高くなることあるいは、コロナ放電発生のリスクが高まり点火装置のコロナ劣化が早まること、が懸念され点火装置の信頼性および耐久性を損なう虞がある。
【００１１】
また、イオン電流検出バイアス電圧が常時高電圧状態であると、放電停止を行わない点火サイクルにおいて放電経路での点火エネルギのロスが増加するため、点火プラグギャップ間に投入できる点火エネルギが低下してしまう。すると低回転低負荷状態および機関始動時のような燃焼に点火エネルギを多く必要とする点火サイクルで、点火エネルギ不足による失火が発生してしまう懸念がある。そのため、イオン電流検出バイアス電圧は点火サイクル内の放電停止動作期間のみ必要な分だけ中心電極電位を高く引き上げることが望ましい。
【００１２】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、内燃機関においてイオン電流検出を精度よく行うことができ、信頼性の高い内燃機関の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】
【００１３】
本願に開示される内燃機関の制御装置は、間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線を含み、上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させる制御を行うものである。
【００１４】
本願に開示される内燃機関の制御方法は、間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御方法であって、上記点火プラグに点火エネルギを供給し、火花放電を発生させるステップと、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出するステップと、上記検出したイオン電流により燃焼状態を判定し、燃焼状態を制御するステップと、を有し、上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させるように制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上の構成によれば、点火サイクルの放電停止中の磁束変化によって発生する負バイアス電圧レベルに応じて、イオン電流検出バイアス電圧を点火サイクル内の各タイミングに応じた最適な電圧レベルに設定することができるため、イオン電流検出を精度よく行うことができ、信頼性の高い内燃機関の制御装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の基本構成を示す電気回路図である。
【図３】実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１による内燃機関における電子制御装置（ＥＣＵ）のハードウエア構成図である。
【図５】実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の基本構成を示す別の電気回路図である。
【図６】実施の形態１に係る放電停止を実施するサイクルでの内燃機関の制御装置の動作タイムチャートである。
【図７】実施の形態１に係る放電停止を実施しないサイクルでの内燃機関の制御装置の動作タイムチャートである。
【図８】実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の基本構成を示す電気回路図である。
【図１０】実施の形態２に係る放電停止を実施するサイクルでの内燃機関の制御装置の動作タイムチャートである。
【図１１】実施の形態２に係る内燃機関の制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【図１２】従来の内燃機関の制御装置及び放電停止装置においてイオン電流検出バイアス電圧レベルを引き上げた場合の動作タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施の形態について図を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００１８】
実施の形態１．
実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関１の制御装置１０（以下、単に制御装置１０と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る内燃機関１の概略構成図である。図２は、制御装置１０の基本構成を示す電気回路図である。なお、図１、２において、便宜上、１つの燃焼室１２５のみの例を示しているが、本実施の形態に係る内燃機関１は、複数の気筒の内燃機関すなわち燃焼室１２５及びピストン１０５を備えていてもよい。その場合、同様な基本構成の制御装置１０を気筒数分備えてもよいし、イオン電流検出回路のような一部構成要素を複数気筒で共有してもよい。内燃機関１及び制御装置１０は車両に搭載され、内燃機関１は車両（車輪）の駆動力源となる。
【００１９】
［内燃機関１の構成］
まず、内燃機関１の構成について説明する。内燃機関１は、空気と燃料の混合気（可燃混合気）を燃焼する燃焼室１２５（複数の場合例えば、４つの燃焼室１２５である）を有している。燃焼室１２５は、シリンダ（気筒）とピストン１０５により構成されている。以下では、燃焼室１２５を気筒とも称す。内燃機関１は、各燃焼室１２５に空気を供給する吸気路１２３と、各燃焼室１２５で燃焼した排気ガスを排出する排気路１１７とを備えている。内燃機関１は、吸気路１２３を開閉するスロットルバルブ１０６を備えている。スロットルバルブ１０６は、電子制御装置（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０により制御される電気モータにより開閉駆動される電子制御式スロットルバルブとされている。スロットルバルブ１０６には、スロットルバルブ１０６の開度に応じた電気信号を出力するスロットル開度センサ１０７が設けられている。
【００２０】
吸気路１２３の最上流部には、吸気路１２３に吸入された空気を浄化するエアクリーナ１２４が設けられている。スロットルバルブ１０６の上流側の吸気路１２３には、吸気路１２３に吸入される吸入空気流量に応じた電気信号を出力するエアフローセンサ１０３が設けられている。スロットルバルブ１０６の下流側の吸気路１２３の部分は、吸気マニホールド１１１とされており、複数の燃焼室１２５に連結されている。吸気マニホールド１１１の上流側の部分は、吸気脈動を抑制するサージタンクとされている。
【００２１】
吸気マニホールド１１１には、吸気マニホールド１１１内の気体の圧力であるマニホールド圧に応じた電気信号を出力するマニホールド圧センサ１０８が設けられている。なお、エアフローセンサ１０３及びマニホールド圧センサ１０８の何れか一方のみが設けられてもよい。吸気マニホールド１１１の下流側の部分である吸気ポートには、燃料を噴射するインジェクタ１１３が設けられている。なお、インジェクタ１１３は、燃焼室１２５内に直接燃料を噴射するように設けられてもよい。
【００２２】
各燃焼室１２５の頂部には、燃焼室１２５内の空気と燃料の混合気に点火する点火プラグ１３と、点火プラグ１３に点火エネルギを供給する点火コイル１４と、が設けられている。また、各燃焼室１２５の頂部には、吸気路１２３から燃焼室１２５内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ１１４と、燃焼室１２５内から排気路１１７に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ１１５と、が設けられている。吸気バルブ１１４には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする吸気可変バルブタイミング機構が設けられている。排気バルブ１１５には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする排気可変バルブタイミング機構が設けられている。吸気及び排気可変バルブタイミング機構１１４、１１５は、それぞれ、バルブの開閉タイミングの位相角を変更する電動アクチュエータを有している。電動アクチュエータは、位相角を変更する電動モータとされている。
【００２３】
内燃機関１のクランク軸には、外周に予め定められた角度間隔で複数の歯が設けられた信号プレートが設けられている。クランク角センサ１０９は、クランク軸の信号プレートの歯に対向して気筒ブロックに固定されており、歯の通過に同期したパルス信号を出力する。図示は省略するが、内燃機関１のカム軸には、外周に予め定められた角度間隔で複数の歯が設けられた信号プレートが設けられている。カム角センサ１１０は、カム軸の信号プレートの歯に対向して固定されており、歯の通過に同期したパルス信号を出力する。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ１０９及びカム角センサ１１０の２種類の出力信号に基づいて、各ピストン１０５の上死点を基準としたクランク角度を検出すると共に、各燃焼室１２５の行程を判別する。
【００２４】
＜イオン電流検出装置２８、点火コイル１４、点火プラグ１３＞
また、各点火プラグ１３の電極（中心電極１３ａ、接地電極１３ｂ）に流れる電流に応じた出力信号を出力するイオン電流検出装置２８が設けられている。複数の燃焼室１２５のそれぞれに、イオン電流検出装置２８、点火コイル１４、及び点火プラグ１３が１つずつ備えられていてもよい。
【００２５】
図２に、１つの燃焼室１２５に設けられたイオン電流検出装置２８、点火コイル１４、点火プラグ１３およびＥＣＵ２０を含む制御装置１０全体の電気回路図を示す。図において、点火プラグ１３は内燃機関の気筒に設けられ、第一電極（以下、中心電極）１３ａと中心電極１３ａとの間で間隙を形成する第二電極（以下、接地電極）１３ｂを有しており、燃焼室１２５内の可燃混合気を着火し火花放電を発生させる。点火コイル１４は、第一のスイッチＳＷ１を介して電源装置１２から定電圧が供給される一次巻線Ｌ１とこの一次巻線Ｌ１と磁気結合し、点火プラグに供給する高圧電圧を発生させ二次巻線Ｌ２とを備えている。この一次巻線Ｌ１の一端には電源装置１２と並列接続されるダイオード１５を有し、一次巻線Ｌ１の両端を短絡する環流装置の一部を構成する。また、抵抗素子１８は環流経路の抵抗値を表す抵抗素子である。一次巻線のＬ１の他端には、点火制御のための第二のスイッチＳＷ２が直列に接続され、環流装置の一部を構成する。二次巻線Ｌ２の低圧側にはイオン電流検出装置２８が接続される。イオン電流検出装置２８は、二次巻線Ｌ２接続された逆流防止用ダイオード１６と、二次巻線Ｌ２と逆流防止用ダイオード１６との間に接続されたイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasを発生するコンデンサ１７と、このコンデンサ１７に並列接続されたイオン電流検出バイアス電圧制御装置１９と、イオン電流に応じた電圧を増幅して、出力信号として出力するイオン電流検出回路を備えている。ここで、第一のスイッチＳＷ１、第二のスイッチＳＷ２、第三のスイッチＳＷ３は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはトランジスタ等の任意の半導体素子からなるスイッチング手段を用いてもよい。
【００２６】
イオン電流検出バイアス電圧制御装置１９は、イオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasを蓄えるコンデンサ１７の電圧を一定にクランプするための第一のツェナーダイオード２１と第二のツェナーダイオード２２が接続され、第二のツェナーダイオード２２と並列にショート回路２６が接続されている。ショート回路２６は抵抗素子２３と第三のスイッチＳＷ３が直列に接続されており、後述するＳ３信号の指令により（図６中ｔ１５参照、バイアス電圧Ｖbiasをより低い電圧に切り替える）、第二のツェナーダイオード２２の両端をショートさせる構成となっている。抵抗素子２３はショート回路２６に流れる電流量を制限して第三のスイッチＳＷ３を構成するスイッチング素子を保護しており、具体的には２０Ω以上となるように設定するとよい。
【００２７】
図３は、本実施の形態１に係る内燃機関１の制御装置１０の機能ブロック図である。図４は、ＥＣＵ２０のハードウエア構成図である。
［ＥＣＵ２０の構成］
図３において、ＥＣＵ２０は、イオン電流検出部２０１、燃焼状態判定部２０２、燃焼状態制御部２０３、点火制御部２０４等の制御部を備えている。ＥＣＵ２０の各制御部２０１〜２０４等は、ＥＣＵ２０が備えた処理回路により実現される。具体的には、ＥＣＵ２０は、図４に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置２０６（コンピュータ）、演算処理装置２０６とデータのやり取りをする記憶装置２０７、演算処理装置２０６に外部の信号を入力する入力回路２０５、及び演算処理装置２０６から外部に信号を出力する出力回路２０８等を備え、それらがバスで接続されている。
【００２８】
演算処理装置２０６として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置２０６として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置２０７として、演算処理装置２０６からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置２０６からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路２０５は、各種のセンサおよびスイッチ等が接続され、これらセンサおよびスイッチ等の出力信号を演算処理装置２０６に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路２０８は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置２０６から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
【００２９】
そして、ＥＣＵ２０が備える各制御部２０１〜２０４等の各機能は、演算処理装置２０６が、ＲＯＭ等の記憶装置２０７に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置２０７、入力回路２０５、及び出力回路２０８等のＥＣＵ２０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部２０１〜２０４等が用いるマップ、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置２０７に記憶されている。
【００３０】
本実施の形態では、入力回路２０５には、エアフローセンサ１０３、スロットル開度センサ１０７、マニホールド圧センサ１０８、クランク角センサ１０９、カム角センサ１１０、各燃焼室１２５用の複数のイオン電流検出装置２８（本例では４つ）等が接続されている。出力回路２０８には、スロットルバルブ１０６（電気モータ）、インジェクタ１１３、吸気可変バルブタイミング機構１１４、排気可変バルブタイミング機構１１５、及び各燃焼室１２５用の複数の点火コイル１４（本例では４つ）、イオン電流検出装置２８等が接続されている。なお、ＥＣＵ２０には、図示していない各種のセンサ、スイッチ、及びアクチュエータ等が接続されている。各燃焼室１２５用に複数（本例では４つ）の点火コイル１４、イオン電流検出装置２８等を示したが、共通して１つであってもよい。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ１１３及び点火コイル１４等を駆動制御する。また、点火コイル１４用制御信号として電源用スイッチとなる第一のスイッチＳＷ１、点火制御のための第二のスイッチＳＷ２のそれぞれに対するオンオフ信号である第一指令信号（以下、Ｓ１信号）、第二指令信号（以下、Ｓ２信号）を出力する。さらに、上述のとおり内燃機関１にイオン電流検出装置２８を備えているので、イオン電流検出バイアス電圧制御装置１９を制御する第三指令信号（以下、Ｓ３信号）も出力する。
【００３２】
［点火動作］
点火制御部２０４は、二次巻線Ｌ２に高圧電圧を発生させ、点火プラグ１３の第一電極（以下、中心電極）１３ａと第二電極（以下、接地電極）１３ｂとの間に火花放電を発生させるために、一次巻線Ｌ１と電源装置１２とを通電後遮断する点火制御処理を実行する。具体的には、通電スイッチである第一のスイッチＳＷ１へのＳ１信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替えた後、第二のスイッチＳＷ２へのＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。これにより、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１への通電が開始され、火花放電のための通電を十分に行った後、第二のスイッチＳＷ２のＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替えることにより、点火コイル１４の二次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生する。この点火用高電圧が点火プラグ１３に印加され、中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間に火花放電が発生する。点火制御部２０４は、一次巻線Ｌ１への通電時間と点火時期（点火クランク角度）を算出する。
【００３３】
［イオン電流検出動作］
次に、Ｓ１信号をＬｏｗレベルに切り替え第一のスイッチＳＷ１をオフにし、Ｓ２信号がＨｉレベルである第二のスイッチＳＷ２がオンにすると、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１の両端がダイオード１５により短絡されて、一次巻線Ｌ１とダイオード１５による閉回路(環流経路)が形成される。この時、ダイオード１５により一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１は上記火花放電のための通電の時に流れる方向と同じ方向にのみ流れることが許容される。
【００３４】
そして、火花放電が停止するとイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasにより中心電極の電位Ｖpが持ち上げられ正電位となりイオン電流検出が開始される。一次巻線Ｌ１の環流期間及びバイアス電圧Ｖbiasはイオン電流検出部２０１によって算出される。
【００３５】
本実施の形態では環流装置は、ダイオード１５、環流経路の抵抗値を表す抵抗素子１８、及び点火制御のための第二のスイッチＳＷ２により構成されているが、一次巻線Ｌ１を短絡できれば任意の手段でよく、例えば、サイリスタあるいはトランジスタ等の任意のスイッチング素子を用いて一次巻線Ｌ１を短絡する構成でもよい。
【００３６】
また、簡略のためイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasの切替えはＨｉとＬｏｗの二段階のみとしているが、第二のツェナーダイオード２２とショート回路２６の組み合わせ数を増やして３段階以上のバイアス電圧を設定できる回路としてもよい。図５は、２個の第二のツェナーダイオード２２ａ、２２ｂを直列に接続し、これがダイオード１５と並列に接続されており、２個の第二のツェナーダイオード２２ａ、２２ｂはそれぞれショート回路２６ａ、２６ｂを備えている回路図である。なお、第二のツェナーダイオード２２とショート回路２６の組み合わせ数は２組に限るものではない。
【００３７】
イオン電流検出バイアス電圧制御装置１９はイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasを調整できればよく上記の構成に限らず、搭載箇所も任意の場所でよい。例えば、抵抗素子２３を用いずにＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴのゲート端子を制御してショート回路２６の電流を調整する構成でもよい。搭載箇所は、スイッチＳＷ２等を構成する点火コイルドライバ回路（パワーＩＣ）に内蔵してもよいし、点火コイルとは別体のユニットとして実装してもよいし、ＥＣＵ２０に内蔵してもよい。
【００３８】
[燃焼状態の制御]
イオン電流検出装置２８の出力信号に基づいて、イオン電流検出部２０１はイオン電流検出処理を実行する。具体的には、ノイズ処理等を実行し、各イオン電流の検出値を、検出した時点のクランク角度等と対応付けてＲＡＭ等の記憶装置２０７に記憶する。
燃焼状態判定部２０２は、各気筒の所定のクランク角度とイオン電流との関係から燃焼状態の判定を行う。
燃焼状態制御部２０３は、燃焼状態判定部２０２の燃焼状態の判定結果に基づいて燃焼状態を制御する燃焼状態制御処理を実行し、例えば、吸気可変バルブタイミング機構１１４及び排気可変バルブタイミング機構１１５の位相角あるいはインジェクタ１１３の噴射強度等の制御を行う。
【００３９】
以上、本実施の形態に係る内燃機関１の制御装置１０の機能の概要を説明したが、制御装置１０は、点火プラグ１３に点火エネルギを供給し、火花放電を発生させるステップと、環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出するステップと、検出したイオン電流により燃焼状態を判定し、燃焼状態を制御するステップと、を実行するもので、本開示では、イオン電流を検出するステップを中心に説明する。
なお、本開示において１点火サイクルとは、点火プラグに点火エネルギを供給し火花放電を発生させるステップから、次の点火プラグに点火エネルギを供給し火花放電を発生させるステップまでの期間をいう。
【００４０】
図６は、ＥＣＵ２０の出力信号であるＳ１信号、Ｓ２信号と、Ｓ３信号と、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１と、点火プラグ１３の中心電極１３ａの電位Ｖｐと、コンデンサ１７にチャージされているバイアス電圧Ｖbias、点火プラグ１３に流れる二次巻線電流Ｉ２と、燃焼時にイオン電流検出回路１１により検出される燃焼時イオン電流Ｉionと、の各状態を表すタイムチャートを示す。
【００４１】
リーク電流によってすでにコンデンサ１７の電荷が抜けている場合、または初回点火サイクルの場合は、バイアス電圧Ｖbiasが充電されていないためタイミングチャートのバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベル以下から始まるが簡略のためこの場合のタイムチャートは省略する。
【００４２】
次に時刻ｔ１１において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替えて第一のスイッチＳＷ１及び第二のスイッチＳＷ２をオンにし、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１を流す。
【００４３】
予め設定された通電時間が経過した時刻ｔ１２において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。これにより、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１への一次巻線電流Ｉ１が遮断され、点火プラグ１３の中心電極１３ａに負の点火用高電圧が印加されて、その電位Ｖpが急峻に低下し、点火プラグ１３の中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間に火花放電が発生する。火花放電発生と同時にコンデンサ１７をＨｉレベルの電圧にチャージする。
【００４４】
そして、内燃機関の運転状態に基づいて算出された火花放電持続時間が経過した時刻ｔ１３に、再びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替え、第二のスイッチＳＷ２をオンにする。これにより一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１が再び流れはじめる。
【００４５】
時刻ｔ１４で点火コイル１４の鉄心に残されている磁束に対応する磁界を発生する電流値にまで一次巻線電流Ｉ１が達すると、火花放電時に二次巻線Ｌ２に発生していた点火用高電圧とは逆極性の電圧が二次巻線Ｌ２に誘導される。そして、中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間の電圧が放電維持電圧を下回ると点火プラグ１３での火花放電が強制的に遮断される。放電が停止すると、チャージされたバイアス電圧Ｖbiasによって中心電極電位Ｖpが持ち上げられ、正電位となりイオン電流による燃焼状態検出が開始される。
【００４６】
時刻ｔ１５においてＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替えることにより、第二のスイッチＳＷ２がオフとなり、一次巻線Ｌ１とダイオード１５により形成される閉回路が解放され放電停止動作が完了する。
【００４７】
それと同時に時刻ｔ１５ではＳ３信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。これにより、第二のツェナーダイオード２２がショート状態になり、バイアス電圧ＶbiasがＬｏｗレベルにまで低下する。時刻ｔ１５以降では磁束変化による負バイアスが発生しないため通常の放電動作と同じくバイアス電圧ＶbiasがＬｏｗレベルでも、中心電極電位Ｖpは正バイアスとなりイオン検出は問題なく行える。時刻ｔ１５は任意に決定可能であるが、内燃機関の運転状態に合わせて逐次算出し推定するか、あらかじめマップを作成するとよい。
【００４８】
時刻ｔ１６では燃焼状態検出が終了し、第三のスイッチＳＷ３へのＳ３信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替え、内燃機関の１点火サイクルにおける放電停止動作が終了する。
【００４９】
また、本実施の形態のシステムは、軽負荷低回転状態および機関始動時のような内燃機関が点火エネルギを多く必要とする点火サイクルでは、放電停止動作を行わない通常の点火動作に切替えてもエネルギロスを増大させることなく燃焼状態検出を行うことができる。
【００５０】
図７は放電停止動作を行わない点火サイクルでのタイミングチャートを表している。ＥＣＵ２０の出力信号であるＳ１信号、Ｓ２信号と、Ｓ３信号と、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１と、点火プラグ１３の中心電極１３ａの電位Ｖpと、コンデンサ１７にチャージされているバイアス電圧Ｖbias、点火プラグ１３に流れる二次巻線電流Ｉ２と、燃焼時にイオン電流検出回路１１により検出される燃焼時イオン電流Ｉionと、の各状態を表すタイムチャートを示す。
【００５１】
中心電極電位Ｖpと二次巻線電流Ｉ２の波形中の一点鎖線は、バイアス電圧Ｖbias中の一点鎖線のように放電停止サイクル用のＨｉレベルで固定された場合の波形を表している。
【００５２】
リーク電流によってすでにコンデンサ１７の電荷が抜けている場合、または初回点火サイクルの場合は、バイアス電圧Ｖbiasが充電されていないためタイミングチャートのバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベル以下から始まるが簡略のためこの場合のタイムチャートは省略する。
【００５３】
時刻ｔ２１において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替え、第一のスイッチＳＷ１及び第二のスイッチＳＷ２をオンにし、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１を流す。
【００５４】
予め設定された通電時間が経過した時刻ｔ２２において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。これにより、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１への一次巻線電流Ｉ１が遮断されると、点火プラグ１３の中心電極１３ａに負の点火用高電圧が印加されて、その電位Ｖpが急峻に低下し、点火プラグ１３の中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間に火花放電が発生する。
【００５５】
放電停止動作を行わない点火サイクルでは、ｔ２２以降においてＳ３信号がＬｏｗレベルからＨｉレベルに切替えられ、火花放電中も第二のツェナーダイオード２２はショート状態となる。そのため、火花放電中のバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベルまでしか上がらない。また、バイアス電圧ＶbiasがＨｉレベルの場合に比べてバイアス電圧ＶbiasがＬｏｗレベルの場合は火花放電中のエネルギロスが小さくなり、放電時間が長くなる。
【００５６】
時刻ｔ２３において、点火プラグでの火花放電が終了しバイアス電圧Ｖbiasにより中心電極電位Ｖｐが正バイアスとなり、イオン電流検出が開始される。放電停止動作を行わない場合は磁束消費による負バイアスが発生しないためＬｏｗレベルでもイオン電流を検出可能である。
【００５７】
時刻ｔ２４ではイオン電流による燃焼状態検出が終了し、第三のスイッチＳＷ３へのＳ３信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替え、内燃機関の１点火サイクルにおける放電停止動作が終了する。
【００５８】
以上のように放電停止動作を行わない点火サイクルでは、放電停止動作を行う場合と比べて、火花放電中のエネルギロスが小さくなるため、点火エネルギを点火プラグギャップに最大限に投入することができる。放電停止動作を行わないサイクルの火花放電中は点火エネルギのロスを減らすため、ショート回路内の内部抵抗は２ｋΩ以下となるように設定するとよい。
【００５９】
次に、図８に示すフローチャートに沿って、ＥＣＵ２０で実行されるイオン電流検出処理について説明する。
ＥＣＵ２０は、内燃機関の火花放電発生時期、燃料噴射量、アイドル回転数等を総合的に制御するものであり、以下に説明する点火制御処理のために、別途、内燃機関の吸入空気量（吸気管圧力）、回転速度、スロットル開度、冷却水温、吸気温等、内燃機関各部の運転状態を検出する運転状態検出処理を行っている。
【００６０】
まず、ステップＳＴ１００において内燃機関の運転状態の読み込みを開始する。
【００６１】
ステップＳＴ１０１において、読み込まれた運転状態を基に、火花放電発生時刻、火花放電維持時間、及び一次巻線環流期間が設定される。
【００６２】
ステップＳＴ１０２では火花放電発生時刻、火花放電維持時間、及び内燃機関の運転状態を基に、点火プラグ１３の火花放電のための一次巻線Ｌ１への初期通電期間と、一次巻線Ｌ１の両端を短絡し環流を発生させる一次巻線環流期間とから、Ｓ１信号と電源を制御するＳ２信号とバイアス電圧Ｖbiasを制御するＳ３信号が設定される。なお、各信号の初期値はＬｏｗレベルである。
【００６３】
ステップＳＴ１０３では設定された一次巻線Ｌ１への初期通電期間に基づき初期通電期間開始時期に達したか否かを判断する。否定された場合は同ステップを繰り返し待機する。初期通電期間開始時期に達したと判断されるとステップＳＴ１０４に移行する。
【００６４】
ステップＳＴ１０４において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。これにより点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に通電が開始される（図６のｔ１１、図７のｔ２１）。
【００６５】
ステップＳＴ１０５では点火コイル１４の一次巻線Ｌ１への初期通電期間が事前に設定した時間に達したか否かを判断する。否定された場合は同ステップを繰り返し待機する。設定した時間に達したと判断されるとステップＳＴ１０６に移行する。
【００６６】
ステップＳＴ１０６において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える（図６のｔ１２、図７のｔ２２）。これにより、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れていた一次巻線電流Ｉ１が遮断され、点火コイル１４の二次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生し、点火プラグ１３の中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間に火花放電が発生する。それと同時にコンデンサ１７への充電が開始される。
【００６７】
ステップＳＴ１０７では放電停止を行う点火サイクルか判断する。肯定されるとステップＳＴ１０９に移動する。否定された場合はステップＳＴ１０８に移行する。放電停止を行うか否かは、機関の運転状態等の情報、あるいはあらかじめ設定されたマップを用いて判断するとよい。
【００６８】
ステップＳＴ１０８において、Ｓ３信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える（図７のｔ２２）。これによりバイアス電圧ＶbiasがＬｏｗレベルとなるようにコンデンサ１７へのチャージが制限される。
【００６９】
ステップＳＴ１０９では事前に設定された一次巻線環流期間の開始時期に達したか否かを判断する。否定された場合は同ステップを繰り返し待機する。同ステップを繰り返している期間内にバイアス電圧ＶbiasはＨｉレベルにまでチャージされる。設定された一次巻線環流期間の開始時期に達したと判断されると、ステップＳＴ１１０に移行する。
【００７０】
ステップＳＴ１１０において、Ｓ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。点火コイル１４の一次巻線Ｌ１の両端が短絡されることで一次巻線Ｌ１に電流が流れはじめ、火花放電が強制的に遮断される（図６のｔ１３）。
【００７１】
ステップＳＴ１１１において、内燃機関の運転条件およびプラグの燻り状態などから点火サイクルに適したイオン電流検出閾値を設定する。
【００７２】
ステップＳＴ１１２において、イオン電流情報の読み込みを開始し、燃焼状態判定を開始する（図６のｔ１４、図７のｔ２３）。
【００７３】
ステップＳＴ１１３では放電停止を行う点火サイクルか判断する。肯定されるとステップＳＴ１１４に移動する。否定された場合はステップＳＴ１１７に移行する。
【００７４】
ステップＳＴ１１４では事前に設定された一次巻線環流期間の終了時刻に達したか否かを判断する。否定されると同ステップを繰り返し、設定された一次巻線環流期間の終了時刻に達したと判断されるとステップＳＴ１１５に移動する。
【００７５】
ステップＳＴ１１５において、Ｓ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。これにより放電停止動作が終了する（図６のｔ１５）。
【００７６】
ステップＳＴ１１６において、Ｓ３信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。これによりバイアス電圧ＶbiasがＬｏｗレベルにまで低下する（図６のｔ１５）。
【００７７】
ステップＳＴ１１７では燃焼状態判定が完了したか否かを判断する。否定されると同ステップを繰り返し、燃焼状態判定が完了したと判断されるとステップＳＴ１１８に移動する。
【００７８】
ステップＳＴ１１８において、Ｓ３信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える（図６のｔ１６、図７のｔ２４）。
【００７９】
ステップＳＴ１１９では一次巻線電流及びイオン電流の読み込みを終了し、ＥＣＵ２０において実行されるイオン電流検出処理を終了する。
以上は１点火サイクル分のイオン電流検出処理の流れであり、内燃機関運転中はこのフローを繰り返す。
【００８０】
なお、本実施の形態では一次巻線環流期間の終了時刻を内燃機関の運転状態から事前に設定したが、一次巻線電流Ｉ１および一次巻線両端電圧等を検知してリアルタイムに決定してもよい。また、簡略のためバイアス電圧をＨｉレベル電圧とＬｏｗレベル電圧との二値とする回路で説明した。しかし、バイアス電圧を３値以上の複数電圧値に切替え可能な回路構成を用いることで各点火サイクルの負バイアス発生レベルに適したイオン電流検出用のバイアス電圧に調整することができ、より高精度のイオン電流検出が可能である。
【００８１】
以上のように、実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、各点火サイクルの放電停止中の磁束変化によって発生する負バイアス電圧レベルおよび放電停止実施の有無に応じて、イオン電流検出バイアス電圧を最適な電圧レベルに設定することができるため、内燃機関の制御装置の信頼性および耐久性を損なうとなく内燃機関の広い運転領域においてイオン電流検出による燃焼状態検出を精度よく行うことができ、且つ点火エネルギのロスによる燃焼性悪化が生じることがない。
【００８２】
実施の形態２．
次に、実施の形態２による内燃機関の制御装置について説明する。実施の形態２では、放電停止中のイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasを変化させる例について説明する。
実施の形態１では、放電停止中のイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasは一定のＨｉレベル電圧であった。しかし、放電停止期間中は環流での磁束の消費により誘導電流は徐々に低下していき、鉄心内の磁束を消費し終えると環流は終了し中心電極１３ａに負バイアスは発生しなくなる。そのため、放電停止動作後半又は放電停止動作終了後には中心電極電位Ｖpが過剰に高くなり、放電停止開始時と放電停止終了時のイオン電流検出用のバイアス電圧レベルに差が生じる（図６中ｔ１４とｔ１５の中心電極電位Ｖp参照）。この場合、燃焼によるイオン発生量が同じ場合でも検出されるタイミングでイオン電流値に差が生じる。また、イオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasの切替え時刻で急激にバイアス電圧Ｖbiasが変化すると検出されるイオン電流Ｉionにノイズが重畳する問題がある（図６中ｔ１５のイオン電流波形Ｉion参照）。このため、取得したイオン電流情報をＥＣＵ２０によって補正およびノイズ処理を行わなければいけない。
【００８３】
このような場合、イオン電流検出期間中の中心電極電位を一定または一定に近くなるように、放電停止中のイオン電流検出用のバイアス電圧を徐々に低下させるよう制御するとよい。これにより、検出タイミングによるイオン電流検出感度の差およびバイアス電圧切替え時刻でのイオン電流ノイズの発生が無くなるため、より安定した燃焼状態検出が可能である。
【００８４】
図９は、実施の形態２による内燃機関の制御装置３０の基本構成を示す電気回路図である。本実施の形態では単気筒の内燃機関についての説明を行うが、複数気筒を備える内燃機関についても適用できる。その場合、同様な基本構成の制御装置を気筒数分備えてもよいし、イオン電流検出回路のような一部構成要素を複数気筒で共有してもよい。
【００８５】
実施の形態２は、イオン検出期間中の中心電極電位Ｖpを一定または一定に近くなるように、バイアス電圧Ｖbiasを調整する実施の形態を説明するもので、制御装置３０のイオン電流検出バイアス電圧制御装置１９の内部構成以外の基本構成については図１に示す実施の形態１と同様である。そのため、イオン電流検出バイアス電圧制御装置１９以外の説明は省略し、図１と同図の符号を用いて説明する。
【００８６】
図９において、イオン電流検出装置２８ａのイオン電流検出バイアス電圧制御装置１９は、イオン電流検出用のバイアス電圧を蓄えるコンデンサ１７の電圧を一定にクランプするための第一のツェナーダイオード２１と第二のツェナーダイオード２２が接続され、第二のツェナーダイオード２２と並列にショート回路２６とショート回路２６を制御するショート回路制御装置２７が接続されている。
【００８７】
ショート回路２６は、抵抗素子２３と第三のスイッチＳＷ３が直列に接続された第一のショート回路、抵抗素子２４と第四のスイッチＳＷ４が直列に接続された第二のショート回路、抵抗素子２５と第五のスイッチＳＷ５が直列に接続された第三のショート回路が並列に接続されて構成されている。なお、第四のスイッチＳＷ４及び第五のスイッチＳＷ５も実施の形態１で述べたように、第一のスイッチＳＷ１〜第三のスイッチＳＷ３と同様に、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはトランジスタ等の任意の半導体素子からなるスイッチング手段を用いてもよい。
【００８８】
ショート回路制御装置２７は、ＥＣＵ２０から第二のツェナーダイオード２２の両端をショートさせるタイミングを指令するＳ３信号と、放電停止中の負バイアス変化を打ち消し中心電極電位が一定または一定に近くなるバイアス電圧低下速度の目標値と、を受け取り、目標値を満足するような合成抵抗を作るようにショート回路２６内のスイッチ部（ＳＷ３〜ＳＷ５）を制御する。ＥＣＵ２０から目標値を受け取る手段は図示していないがＣＡＮ（Controller Area Network）通信等の通信線により受け取っているものとする。
【００８９】
実施の形態１では、ショート回路２６が抵抗素子２３と第三のスイッチＳＷ３が直列に接続されたものであったので、スイッチＳＷ３のオフからオンでバイアス電圧Ｖbiasを急激に低下させた。図６の回路では、ショート回路２６には並列に接続された三組の抵抗素子とスイッチとの直列回路を有するため、スイッチＳＷ３〜ＳＷ５を順次オンオフする、あるいは様々なオンオフの組み合わせを行うことで、バイアス電圧低下速度の目標値を満足するような合成抵抗を作り出すことが可能となる。
【００９０】
上記の回路構成によりコンデンサ１７の電圧を所望の速度で低下させることで、イオン電流検出中の中心電極電位を一定または一定に近くなるように制御できる。よって、検出タイミングによるイオン電流検出感度の差およびバイアス電圧切替え時刻でのノイズの発生が無くなるため、より安定した燃焼状態検出が可能である。
【００９１】
ショート回路２６内の内部抵抗（合成抵抗）は放電停止中の磁束消費による負バイアス変化を打ち消すことができる抵抗値に設定できなければいけない。具体的には５０ｋΩから５００ｋΩ程度の範囲をとれるように設定できるとよい。
【００９２】
本実施の形態ではバイアス電圧低下速度の目標値はＥＣＵ２０からＣＡＮ通信等の通信線により受け取ったが通信手段はこれに限定されるものではなく、Ｓ３信号と共用化し電圧レベル等によって受け取るなど種々の方法を取ることができる。また、制御装置３０内にＥＣＵ２０とは別の演算装置を内蔵して目標値を算出してもよいし、あらかじめマップを持っていてもよい。点火サイクル毎に目標値を適切に設定するには、放電停止中の一次巻線電流情報および一次巻線両端電圧情報から中心電極１３ａにかかる負バイアスの変化速度を推定して用いてバイアス電圧低下速度の目標値を算出するとよい。
【００９３】
また、イオン電流検出バイアス電圧制御装置１９はイオン電流検出用のバイアス電圧を調整できればよく上記の構成に限らず、搭載箇所も任意の場所でよい。イオン電流検出用のバイアス電圧切替えは二段階のみとしているが、上記ツェナーダイオードと上記ショート回路の組み合わせ数を増やして３段階以上のバイアス電圧切替え回路としてもよい。搭載箇所は、ＳＷ２等を構成する点火コイルドライバ回路（パワーＩＣ）に内蔵してもよいし、点火コイルとは別体のユニットとして実装してもよいし、ＥＣＵ２０に内蔵してもよい。
【００９４】
簡略のため、バイアス電圧低下速度は三組の抵抗とスイッチの組み合わせにより調整しているがバイアス電圧の低下速度を調整できればこの構成に限らない。たとえば、更に回路を簡略化して一組の抵抗とスイッチにより構成してもよいし、より多数の抵抗素子とスイッチング素子を組み合わせて細かくバイアス電圧低下速度を調整できるようにしてもよい。
【００９５】
図１０は、本実施の形態におけるＥＣＵ２０の出力信号であるＳ１信号、Ｓ２信号と、Ｓ３信号と、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１と、点火プラグ１３の中心電極１３ａの電位Ｖpと、コンデンサ１７にチャージされているバイアス電圧Ｖbias、点火プラグ１３に流れる二次巻線電流Ｉ２と、燃焼時にイオン電流検出回路１１により検出される燃焼時イオン電流Ｉionと、の各状態を表すタイムチャートを示す。
【００９６】
リーク電流によってすでにコンデンサ１７の電荷が抜けている場合、または初回点火サイクルの場合は、バイアス電圧Ｖbiasが充電されていないためタイミングチャートのバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベル以下から始まるが簡略のためこの場合のタイムチャートは省略する。
【００９７】
時刻ｔ３１において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替えて第一のスイッチＳＷ１及び第二のスイッチＳＷ２をオンにし、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１を流す。
【００９８】
予め設定された通電時間が経過した時刻ｔ３２にて、Ｓ１信号及びＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。これにより、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１への一次巻線電流Ｉ１が遮断され、点火プラグ１３の中心電極１３ａに負の点火用高電圧が印加されて、その電位Ｖｐが急峻に低下し、点火プラグ１３の中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間に火花放電が発生する。火花放電発生と同時にコンデンサ１７がＨｉレベルの電圧にチャージされる。
【００９９】
そして、内燃機関の運転状態に基づいて算出された火花放電持続時間が経過した時刻ｔ３３に、再びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替え、第二のスイッチＳＷ２をオンにする。これにより一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１が再び流れはじめる。
【０１００】
時刻ｔ３４で点火コイル１４の鉄心に残されている磁束に対応する磁界を発生する電流値にまで一次巻線電流Ｉ１が達すると、火花放電時に二次巻線Ｌ２に発生していた点火用高電圧とは逆極性の電圧が二次巻線Ｌ２に誘導される。そして、中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間の電圧が放電維持電圧を下回ると点火プラグ１３での火花放電が強制的に遮断される。そして、チャージされたバイアス電圧Ｖbiasによって中心電極電位Ｖpが正電位となりイオン電流による燃焼状態検出が開始される。
【０１０１】
放電遮断が完了すると同時に、Ｓ３信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。これにより、バイアス電圧Ｖbiasを徐々に低下させるようにショート回路制御装置２７は制御を開始する。
【０１０２】
放電遮断が完了する時刻ｔ３４は、点火コイル鉄心内の残磁束および機関運転条件によって変動する。そのため、正確に放電遮断完了時刻を検知するには一次巻線環流の電流情報を用いて算出する、あるいは放電遮断時に発生するイオン電流のサージを検出して時刻ｔ３４を検出するとよい。また、簡易に時刻ｔ３４を決定するには、実験等からあらかじめマップ作成してこれを利用するとよい。
【０１０３】
ショート回路制御装置２７によりバイアス電圧低下速度が適切になるようにショート回路２６を制御することで、環流中の磁束消費による負バイアス電圧の変化が打ち消され点火プラグの中心電極電位Ｖpが一定となる。
【０１０４】
時刻ｔ３５においてＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替え、第二のスイッチＳＷ２をオフにする。時刻ｔ３５は任意に決定可能であるが、内燃機関の運転状態に合わせて逐次算出し推定するか、あらかじめマップを作成するとよい。
【０１０５】
時刻ｔ３６ではイオン電流による燃焼状態検出が終了し、Ｓ３信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替え、第二のツェナーダイオード２２の両端をショート状態から解放し（スイッチＳＷ３〜ＳＷ５をオフ）、内燃機関の１点火サイクルにおける放電停止動作が終了する。
【０１０６】
本実施の形態２において放電停止を実施しない場合の動作は実施の形態１の放電停止を実施しない場合の動作と同様であるため、タイミングチャート図は省略する。
【０１０７】
次に、図１１に示すフローチャートに沿って、ＥＣＵ２０で実行されるイオン電流検出処理について説明する。
ＥＣＵ２０は、内燃機関の火花放電発生時期、燃料噴射量、アイドル回転数等を総合的に制御するものであり、以下に説明する点火制御処理のために、別途、内燃機関の吸入空気量（吸気管圧力）、回転速度、スロットル開度、冷却水温、吸気温等、内燃機関各部の運転状態を検出する運転状態検出処理を行っている。
【０１０８】
まず、ステップＳＴ２００において内燃機関の運転状態の読み込みを開始する。
【０１０９】
ステップＳＴ２０１では読み込んだ運転状態を基に、火花放電発生時刻、火花放電維持時間、及び一次巻線環流期間を設定する。
【０１１０】
ステップＳＴ２０２では火花放電発生時刻、火花放電維持時間、及び内燃機関の運転状態を基に、点火プラグ１３の火花放電のための一次巻線Ｌ１への初期通電期間と、一次巻線Ｌ１の両端を短絡し環流を発生させる一次巻線環流期間とから、Ｓ１信号と電源を制御するＳ２信号とバイアス電圧Ｖbiasを制御するＳ３信号を設定する。なお、各信号の初期値はＬｏｗレベルである。
【０１１１】
ステップＳＴ２０３では設定された一次巻線Ｌ１への初期通電期間に基づき初期通電期間開始時期に達したか否かを判断する。否定された場合は同ステップを繰り返し待機する。初期通電期間開始時期に達したと判断されるとステップＳＴ２０４に移行する。
【０１１２】
ステップＳＴ２０４において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。これにより点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に通電が開始される。
【０１１３】
ステップＳＴ２０５では点火コイル１４の一次巻線Ｌ１への初期通電期間が事前に設定した時間に達したか否かを判断する。否定された場合は同ステップを繰り返し待機する。設定した時間に達したと判断されるとステップＳＴ２０６に移行する。
【０１１４】
ステップＳＴ２０６において、Ｓ１信号及びＳ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。これにより、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れていた一次巻線電流Ｉ１が遮断され、点火コイル１４の二次巻線Ｌ２に点火用高電圧が発生し、点火プラグ１３の中心電極１３ａと接地電極１３ｂとの間に火花放電が発生する。それと同時にコンデンサ１７への充電が開始される。
【０１１５】
ステップＳＴ２０７では放電停止を行う点火サイクルか判断する。肯定されるとステップＳＴ２０９に移動する。否定された場合はステップＳＴ２０８に移行する。放電停止を行うか否かは、機関の運転状態等の情報、あるいはあらかじめ設定されたマップを用いて判断するとよい。
【０１１６】
ステップＳＴ２０８において、Ｓ３信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。このＳ３信号により、バイアス電圧ＶbiasのレベルがＬｏｗレベルとなるようにショート回路制御装置２７はショート回路２６のスイッチ部（スイッチＳＷ３〜ＳＷ５）を制御する。
【０１１７】
ステップＳＴ２０９では事前に設定された一次巻線環流期間の開始時期に達したか否かを判断する。否定された場合は同ステップを繰り返し待機する。同ステップを繰り返している期間内にバイアス電圧ＶbiasはＨｉレベルにまでチャージされる。設定された一次巻線環流期間の開始時期に達したと判断されるとステップＳＴ２１０に移行する。
【０１１８】
ステップＳＴ２１０ではＳ２信号がＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替えられ、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１の両端が短絡されることで一次巻線Ｌ１に電流が流れはじめ、火花放電が強制的に遮断される。
【０１１９】
ステップＳＴ２１１において、放電停止中の負バイアス変化を打ち消し中心電極電位が一定または一定に近くなるようなバイアス電圧低下速度の目標値を設定する。
【０１２０】
ステップＳＴ２１２において、Ｓ３信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替える。このＳ３信号により、バイアス電圧低下速度の目標値を満足するような合成抵抗を作るようにショート回路制御装置２７はショート回路２６のスイッチ部（スイッチＳＷ３〜ＳＷ５）を制御する。
【０１２１】
ステップＳＴ２１３において、内燃機関の運転条件およびプラグの燻り状態などから点火サイクルに適したイオン電流検出閾値を設定する。
【０１２２】
ステップＳＴ２１４において、イオン電流情報の読み込みを開始し、燃焼状態判断を開始する。
【０１２３】
ステップＳＴ２１５では放電停止を行う点火サイクルか判断する。肯定されるとステップＳＴ２１６に移動する。否定された場合はステップＳＴ２１８に移行する。
【０１２４】
ステップＳＴ２１６では事前に設定された一次巻線環流期間の終了時刻に達したか否かを判断する。否定されると同ステップを繰り返し、設定された一次巻線環流期間の終了時刻に達したと判断されるとステップＳＴ２１７に移動する。
【０１２５】
ステップＳＴ２１７において、Ｓ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。これにより放電停止動作が終了する。
【０１２６】
ステップＳＴ２１８では燃焼状態判定が完了したか否かを判断する。否定されると同ステップを繰り返し、燃焼状態判定が完了したと判断されるとステップＳＴ２１９に移動する。
【０１２７】
ステップＳＴ２１９において、Ｓ３信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。
【０１２８】
ステップＳＴ２２０では一次巻線電流Ｉ１及びイオン電流の読み込みを終了し、ＥＣＵ２０において実行されるイオン電流検出処理を終了する。
以上は１点火サイクル分のイオン電流検出処理の流れであり、内燃機関運転中はこのフローを繰り返す。
【０１２９】
なお、本実施の形態では一次巻線環流期間の終了時刻を内燃機関の運転状態から事前に設定したが、一次巻線電流Ｉ１等を検知してリアルタイムに決定してもよい。また、簡略のためバイアス電圧ＶbiasをＨｉレベル電圧とＬｏｗレベル電圧との二値とする回路で説明した。しかし、バイアス電圧Ｖbiasを３値以上の複数電圧値に切替え可能な回路構成を用いることで各点火サイクルの負バイアス発生レベルに適したイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasに調整することができ、より高精度のイオン電流検出が可能である。
【０１３０】
以上のように、実施の形態２に係る内燃機関の制御装置によれば、各点火サイクルの放電停止中の磁束変化によって発生する負バイアス電圧レベルおよび放電停止実施の有無に応じて、イオン検出期間中の中心電極電位を一定または一定に近くなるよう、放電停止中のイオン電流検出バイアス電圧を徐々に低下させることができる。これにより、検出タイミングによるイオン電流検出感度の差およびバイアス電圧切替え時刻でのノイズの発生が無くなるため、より安定した燃焼状態検出が可能であり、内燃機関の制御装置の信頼性および耐久性も損なわない。
【０１３１】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１３２】
１０、３０：制御装置、  １１：イオン電流検出回路、  １２：電源装置、
１３：点火プラグ、  １３ａ：中心電極、  １３ｂ：接地電極、  １４：点火コイル、
１５：ダイオード、  １６：逆流防止用ダイオード、  １７：コンデンサ、
１８：抵抗素子、  １９：イオン電流検出バイアス電圧制御装置、
２０：電子制御装置（ＥＣＵ）、  ２１：第一のツェナーダイオード、
２２、２２ａ、２２ｂ：第二のツェナーダイオード、
２３、２３ａ、２２ｂ、２４、２５：抵抗素子、
２６、２６ａ、２６ｂ：ショート回路、
２７：ショート回路制御装置、  ２８  イオン電流検出装置、
Ｌ１：一次巻線、  Ｌ２：二次巻線、  ＳＷ１：第一のスイッチ、
ＳＷ２：第二のスイッチ、  ＳＷ３、ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ：第三のスイッチ、
ＳＷ４：第四のスイッチ、  ＳＷ５：第五のスイッチ、
Ｉ１：一次巻線電流、  Ｉ２：二次巻線電流、  Ｖp：中心電極電位、
Ｖbias：バイアス電圧、  Ｉion：イオン電流。
【図１】
2019190430.tif 000003
【図２】
2019190430.tif 000004
【図３】
2019190430.tif 000005
【図４】
2019190430.tif 000006
【図５】
2019190430.tif 000007
【図６】
2019190430.tif 000008
【図７】
2019190430.tif 000009
【図８】
2019190430.tif 000010
【図９】
2019190430.tif 000011
【図１０】
2019190430.tif 000012
【図１１】
2019190430.tif 000013
【図１２】
2019190430.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月15日(2018.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、
電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み、上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、
上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、
上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させる制御を行う内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、コンデンサとツェナーダイオードとの並列回路及び上記ツェナーダイオードの両端を短絡させるショート回路を備えた請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、直列に接続された複数の上記ツェナーダイオードが上記コンデンサに並列に接続され、上記複数のツェナーダイオードのそれぞれに設けられ上記ツェナーダイオードの両端を短絡させる上記ショート回路を備えた請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとの直列回路を備えた請求項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧を制御する請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記ショート回路の内部抵抗により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとが直列に接続されたものが複数並列に接続されて構成され、上記複数のスイッチの導通状態の組み合わせにより上記ショート回路の内部抵抗値を調整することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間外において上記バイアス電圧をより低い電圧レベルに切り替えるとき、上記ショート回路の内部抵抗値が２０Ω以上であることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間において、上記ショート回路の内部抵抗値が５０ｋΩから５００ｋΩの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
点火サイクルのうち上記環流装置による火花放電停止を行わない点火サイクルにおいて、上記ショート回路の内部抵抗値は２ｋΩ以下である請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧の低下速度の制御を開始する時刻は、上記火花放電停止時に発生するイオン電流のサージ情報から算出される請求項６から１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置によって制御される上記バイアス電圧の低下速度の目標値は、火花放電停止中における上記一次巻線両端電圧の情報または上記一次巻線環流電流の情報から算出され、点火サイクル毎に決定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記電源装置から上記一次巻線に供給される電流の導通及び遮断を制御するスイッチが搭載されたドライバ回路を備え、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置が上記ドライバ回路に内蔵されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御方法であって、
上記点火プラグに点火エネルギを供給し、火花放電を発生させるステップと、
上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出するステップと、
上記検出したイオン電流により燃焼状態を判定し、燃焼状態を制御するステップと、を有し、
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させるように制御を行う内燃機関の制御方法。
【請求項１５】
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項１４に記載の内燃機関の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１２に、このような放電停止装置とイオン電流検出装置を持つ従来の点火装置のタイミングチャートを示す。ｔ１で点火装置の電源信号Ｓ１信号をＨｉ、点火スイッチ信号Ｓ２をＨｉにすると点火コイルの一次巻線電流Ｉ１が増加し、ｔ２でＳ２信号をＬｏｗとし、一次巻線電流を遮断すると点火放電が生じて点火となり、放電が生じている間二次巻線電流Ｉ２が流れる。ｔ３で点火スイッチの再駆動のためにＳ２信号をＨｉにすることにより、一次巻線電流Ｉ１が流れるが、点火用の電源と切り離されているためにｔ４をピークに減少する（磁束消費）。前述したように、イオン電流検出のためには、ｔ４以降中心電極電位Ｖpを上げる、すなわちバイアス電圧を上げているので、図に示すように、放電停止動作による磁束消費が終了した時刻ｔ５以降のイオン電流検出バイアス電圧が必要以上に高い状態のままになる。このように、常時高電圧状態が印加されるような場合にはイオン電流検出回路の絶縁性能要求が高くなることあるいは、コロナ放電発生のリスクが高まり点火装置のコロナ劣化が早まること、が懸念され点火装置の信頼性および耐久性を損なう虞がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の基本構成を示す電気回路図である。
【図３】実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１による内燃機関における電子制御装置（ＥＣＵ）のハードウエア構成図である。
【図５】実施の形態１に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の基本構成を示す別の電気回路図である。
【図６】実施の形態１に係る放電停止を実施するサイクルでの内燃機関の制御装置の動作タイミングチャートである。
【図７】実施の形態１に係る放電停止を実施しないサイクルでの内燃機関の制御装置の動作タイミングチャートである。
【図８】実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係るイオン電流検出装置を備えた内燃機関の制御装置の基本構成を示す電気回路図である。
【図１０】実施の形態２に係る放電停止を実施するサイクルでの内燃機関の制御装置の動作タイミングチャートである。
【図１１】実施の形態２に係る内燃機関の制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【図１２】従来の内燃機関の制御装置及び放電停止装置においてイオン電流検出バイアス電圧レベルを引き上げた場合の動作タイミングチャートである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、簡略のためイオン電流検出用のバイアス電圧Ｖbiasの切替えはＨｉとＬｏｗの二段階のみとしているが、第二のツェナーダイオード２２とショート回路２６の組み合わせ数を増やして３段階以上のバイアス電圧を設定できる回路としてもよい。図５は、２個の第二のツェナーダイオード２２ａ、２２ｂを直列に接続し、これがコンデンサ１７と並列に接続されており、２個の第二のツェナーダイオード２２ａ、２２ｂはそれぞれショート回路２６ａ、２６ｂを備えている回路図である。なお、第二のツェナーダイオード２２とショート回路２６の組み合わせ数は２組に限るものではない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図６は、ＥＣＵ２０の出力信号であるＳ１信号、Ｓ２信号と、Ｓ３信号と、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１と、点火プラグ１３の中心電極１３ａの電位Ｖｐと、コンデンサ１７にチャージされているバイアス電圧Ｖbias、点火プラグ１３に流れる二次巻線電流Ｉ２と、燃焼時にイオン電流検出回路１１により検出される燃焼時イオン電流Ｉionと、の各状態を表すタイミングチャートを示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
リーク電流によってすでにコンデンサ１７の電荷が抜けている場合、または初回点火サイクルの場合は、バイアス電圧Ｖbiasが充電されていないためタイミングチャートのバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベル以下から始まるが簡略のためこの場合のタイミングチャートは省略する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
そして、内燃機関の運転状態に基づいて算出された火花放電維持時間が経過した時刻ｔ１３に、再びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替え、第二のスイッチＳＷ２をオンにする。これにより一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１が再び流れはじめる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、本実施の形態のシステムは、軽負荷低回転状態および機関始動時のような内燃機関が点火エネルギを多く必要とする点火サイクルでは、環流装置による放電停止動作を行わない、通常の点火動作に切替えてもエネルギロスを増大させることなく燃焼状態検出を行うことができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図７は環流装置による放電停止動作を行わない点火サイクルでのタイミングチャートを表している。ＥＣＵ２０の出力信号であるＳ１信号、Ｓ２信号と、Ｓ３信号と、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１と、点火プラグ１３の中心電極１３ａの電位Ｖpと、コンデンサ１７にチャージされているバイアス電圧Ｖbias、点火プラグ１３に流れる二次巻線電流Ｉ２と、燃焼時にイオン電流検出回路１１により検出される燃焼時イオン電流Ｉionと、の各状態を表すタイミングチャートを示す。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
リーク電流によってすでにコンデンサ１７の電荷が抜けている場合、または初回点火サイクルの場合は、バイアス電圧Ｖbiasが充電されていないためタイミングチャートのバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベル以下から始まるが簡略のためこの場合のタイミングチャートは省略する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
時刻ｔ２４ではイオン電流による燃焼状態検出が終了し、第三のスイッチＳＷ３へのＳ３信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
以上のように、環流装置による放電停止動作を行わない点火サイクルでは、放電停止動作を行う場合と比べて、火花放電中のエネルギロスが小さくなるため、点火エネルギを点火プラグギャップに最大限に投入することができる。放電停止動作を行わないサイクルの火花放電中は点火エネルギのロスを減らすため、ショート回路内の内部抵抗は２ｋΩ以下となるように設定するとよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ステップＳＴ１０２では火花放電発生時刻、火花放電維持時間、及び内燃機関の運転状態を基に、点火プラグ１３の火花放電のための一次巻線Ｌ１への初期通電期間と、一次巻線Ｌ１の両端を短絡し環流を発生させる一次巻線環流期間とから、Ｓ１信号と点火を制御するＳ２信号とバイアス電圧Ｖbiasを制御するＳ３信号が設定される。なお、各信号の初期値はＬｏｗレベルである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
ステップＳＴ１１５において、Ｓ２信号をＨｉレベルからＬｏｗレベルに切り替える（図６のｔ１５）。これにより放電停止動作が終了する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
実施の形態１では、ショート回路２６が抵抗素子２３と第三のスイッチＳＷ３が直列に接続されたものであったので、スイッチＳＷ３のオフからオンでバイアス電圧Ｖbiasを急激に低下させた。図９の回路では、ショート回路２６には並列に接続された三組の抵抗素子とスイッチとの直列回路を有するため、スイッチＳＷ３〜ＳＷ５を順次オンオフする、あるいは様々なオンオフの組み合わせを行うことで、バイアス電圧低下速度の目標値を満足するような合成抵抗を作り出すことが可能となる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
図１０は、本実施の形態におけるＥＣＵ２０の出力信号であるＳ１信号、Ｓ２信号と、Ｓ３信号と、点火コイル１４の一次巻線Ｌ１に流れる一次巻線電流Ｉ１と、点火プラグ１３の中心電極１３ａの電位Ｖpと、コンデンサ１７にチャージされているバイアス電圧Ｖbias、点火プラグ１３に流れる二次巻線電流Ｉ２と、燃焼時にイオン電流検出回路１１により検出される燃焼時イオン電流Ｉionと、の各状態を表すタイミングチャートを示す。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
リーク電流によってすでにコンデンサ１７の電荷が抜けている場合、または初回点火サイクルの場合は、バイアス電圧Ｖbiasが充電されていないためタイミングチャートのバイアス電圧ＶbiasはＬｏｗレベル以下から始まるが簡略のためこの場合のタイミングチャートは省略する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
そして、内燃機関の運転状態に基づいて算出された火花放電維持時間が経過した時刻ｔ３３に、再びＳ２信号をＬｏｗレベルからＨｉレベルに切り替え、第二のスイッチＳＷ２をオンにする。これにより一次巻線Ｌ１に一次巻線電流Ｉ１が再び流れはじめる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
本実施の形態２において、還流装置による放電停止を実施しない場合の動作は実施の形態１の放電停止を実施しない場合の動作と同様であるため、タイミングチャート図は省略する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
ステップＳＴ２０２では火花放電発生時刻、火花放電維持時間、及び内燃機関の運転状態を基に、点火プラグ１３の火花放電のための一次巻線Ｌ１への初期通電期間と、一次巻線Ｌ１の両端を短絡し環流を発生させる一次巻線環流期間とから、Ｓ１信号と点火を制御するＳ２信号とバイアス電圧Ｖbiasを制御するＳ３信号を設定する。なお、各信号の初期値はＬｏｗレベルである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2019190430.tif 000015
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2019190430.tif 000016
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2019190430.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月18日(2019.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、
電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み、上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、
上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、
上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させる制御を行う内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、コンデンサに並列に接続されており、上記コンデンサに並列に接続されたツェナーダイオードと上記ツェナーダイオードの両端を短絡させるショート回路とを備えた請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、直列に接続された複数の上記ツェナーダイオードが上記コンデンサに並列に接続され、上記複数のツェナーダイオードのそれぞれに設けられ上記ツェナーダイオードの両端を短絡させる上記ショート回路を備えた請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとの直列回路を備えた請求項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧を制御する請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記ショート回路の内部抵抗により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとが直列に接続されたものが複数並列に接続されて構成され、上記複数のスイッチの導通状態の組み合わせにより上記ショート回路の内部抵抗値を調整することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間外において上記バイアス電圧をより低い電圧レベルに切り替えるとき、上記ショート回路の内部抵抗値が２０Ω以上であることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間において、上記ショート回路の内部抵抗値が５０ｋΩから５００ｋΩの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
点火サイクルのうち上記環流装置による火花放電停止を行わない点火サイクルにおいて、上記ショート回路の内部抵抗値は２ｋΩ以下である請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧の低下速度の制御を開始する時刻は、上記火花放電停止時に発生するイオン電流のサージ情報から算出される請求項６から１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置によって制御される上記バイアス電圧の低下速度の目標値は、火花放電停止中における上記一次巻線両端電圧の情報または上記一次巻線環流電流の情報から算出され、点火サイクル毎に決定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記電源装置から上記一次巻線に供給される電流の導通及び遮断を制御するスイッチが搭載されたドライバ回路を備え、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置が上記ドライバ回路に内蔵されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御方法であって、
上記点火プラグに点火エネルギを供給し、火花放電を発生させるステップと、
上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出するステップと、
上記検出したイオン電流により燃焼状態を判定し、燃焼状態を制御するステップと、を有し、
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させるように制御を行う内燃機関の制御方法。
【請求項１５】
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項１４に記載の内燃機関の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月8日(2019.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、
電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み、上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、
上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、
上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させる制御を行う内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、コンデンサに並列に接続されており、第一及び第二のツェナーダイオードが直列に接続された直列回路が上記コンデンサに並列に接続され、上記第二のツェナーダイオードの両端を短絡させるショート回路を備えた請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記第二のツェナーダイオードが複数のツェナーダイオードを直列に接続したものであり、上記複数のツェナーダイオードのそれぞれに設けられ上記複数のツェナーダイオードの両端を短絡させる上記ショート回路を備えた請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとの直列回路を備えた請求項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧を制御する請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置は、上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出する期間に上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記ショート回路の内部抵抗により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記ショート回路は抵抗とスイッチとが直列に接続されたものが複数並列に接続されて構成され、上記複数のスイッチの導通状態の組み合わせにより上記ショート回路の内部抵抗値を調整することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間外において上記バイアス電圧をより低い電圧レベルに切り替えるとき、上記ショート回路の内部抵抗値が２０Ω以上であることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記ショート回路は、イオン電流を検出する期間において、上記ショート回路の内部抵抗値が５０ｋΩから５００ｋΩの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
点火サイクルのうち上記環流装置による火花放電停止を行わない点火サイクルにおいて、上記ショート回路の内部抵抗値は２ｋΩ以下である請求項２から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記バイアス電圧の低下速度の制御を開始する時刻は、上記火花放電停止時に発生するイオン電流のサージ情報から算出される請求項６から１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置によって制御される上記バイアス電圧の低下速度の目標値は、火花放電停止中における上記一次巻線両端電圧の情報または上記一次巻線環流電流の情報から算出され、点火サイクル毎に決定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記電源装置から上記一次巻線に供給される電流の導通及び遮断を制御するスイッチが搭載されたドライバ回路を備え、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置が上記ドライバ回路に内蔵されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
間隙を介して対向する第一電極と第二電極を有し、燃焼室内の可燃混合気に点火する点火プラグと、電源装置から電流が供給される一次巻線と上記一次巻線に磁気結合する二次巻線とを含み上記点火プラグに点火エネルギを供給する点火装置と、上記点火エネルギによる火花放電により上記可燃混合気が燃焼し上記燃焼室内に発生したイオンを、イオン電流として検出するイオン電流検出回路及びイオン電流検出用のバイアス電圧を制御するイオン電流検出バイアス電圧制御装置を有するイオン電流検出装置と、上記一次巻線を短絡させて環流経路を導通状態にし、上記火花放電を停止させる環流装置と、を備えた内燃機関の制御方法であって、
上記点火プラグに点火エネルギを供給し、火花放電を発生させるステップと、
上記環流装置により火花放電を停止してイオン電流を検出するステップと、
上記検出したイオン電流により燃焼状態を判定し、燃焼状態を制御するステップと、を有し、
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により、上記バイアス電圧を上昇させ、上記環流装置による火花放電停止期間終了時には上記バイアス電圧を低下させるように制御を行う内燃機関の制御方法。
【請求項１５】
上記イオン電流を検出するステップにおいて、上記第一電極の電位が一定の正電圧となるように、上記イオン電流検出バイアス電圧制御装置により上記バイアス電圧の低下速度を制御する請求項１４に記載の内燃機関の制御方法。