(57)【要約】【課題】火花点火式内燃機関において、マルチ点火を実施する際の放電の実行回数を適正化し、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを抑止しながら良好な着火燃焼を実現する。する。【解決手段】点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置であって、一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その二回以上の放電のうち、現在の内燃機関の運転領域に応じて設定する閾値よりもタイミングが遅角するものについては放電を実行せずにキャンセルする内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置であって、
一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、
その二回以上の放電のうち、現在の内燃機関の運転領域に応じて設定する閾値よりもタイミングが遅角するものについては放電を実行せずにキャンセルする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記閾値よりもタイミングが遅角するためにキャンセルする放電について、その放電の準備として当該放電前に点火コイルに通電することを行わない請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関において、気筒に充填された混合気に点火するための点火プラグは、点火コイルにて発生する誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で絶縁破壊による放電を惹起する。
【０００３】
点火コイルに通電する電気回路上には、半導体スイッチング素子を有するイグナイタが設けられている。イグナイタの半導体スイッチを点弧する（ＯＮ状態（導通状態）とする）と、点火コイルの一次側に電流が流れる。一次側コイルを流れる一次電流は、半導体スイッチを点弧している間逓増する。その後、然るべき火花点火のタイミングにて半導体スイッチを消弧する（ＯＦＦ状態（非導通状態）とする）と、一次電流が遮断された瞬間の自己誘導作用により点火コイルの一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と磁気回路及び磁束を共有する二次側コイルにさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグの中心電極に印加されることで、中心電極と接地電極との間に放電が発生する（以上、例えば下記特許文献を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０８９６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近時、一つの気筒の一度のサイクル（４ストロークエンジンでは、吸気行程−圧縮行程−膨脹行程−排気行程の一連を一サイクルとする）中に、点火を目的として二回以上の放電を実行するマルチ点火（マルチスパーク、多重放電）を実施することが検討されている。マルチ点火は、メインとなる点火の直後に追加的な点火を実行し、気筒内の燃料または混合気の着火燃焼を補強し、以て失火の発生または燃焼の不安定化を防止することを企図している。
【０００６】
だが、同一サイクル中における火花点火の回数を徒に増やせばよいわけではない。点火回数が増加すると、その分だけ最終回の点火タイミングが遅角する。そして、点火タイミングの遅角化は、燃料または混合気が排気ポートないし排気通路内で燃焼するアフタファイヤや、吸気ポートないし吸気通路内で燃焼するバックファイヤを起こす要因となる。不適切なアフタファイヤやバックファイヤは、大きな異音の発生、内燃機関の構成部材やセンサ類の損傷等に繋がるため、決して好ましくない。
【０００７】
本発明は、マルチ点火における放電の実行回数を適正化して、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを抑止しながら良好な着火燃焼を実現することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、点火コイルに通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグの電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置であって、一つの気筒の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その二回以上の放電のうち、現在の内燃機関の運転領域に応じて設定する閾値よりもタイミングが遅角するものについては放電を実行せずにキャンセルする内燃機関の制御装置を構成した。
【０００９】
その上で、前記閾値よりもタイミングが遅角するためにキャンセルする放電について、その放電の準備として当該放電前に点火コイルに通電することを行わないものとすれば、無駄な電力消費を避けることができ、点火コイルの昇温による熱害を防止するためにも有益となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マルチ点火における放電の実行回数を適正化して、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを抑止しながら良好な着火燃焼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における火花点火式内燃機関及びその制御装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の内燃機関の点火装置の回路図。
【図３】同実施形態の制御装置が実施するマルチ点火における火花点火のタイミングの一例を示す図。
【図４】同実施形態の内燃機関の運転領域とマルチ点火の実施の要否との関係を示す図。
【図５】同実施形態の制御装置が実施するマルチ点火における一次電流及び二次電流の推移を示す図。
【図６】同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す図。
【図７】同実施形態の制御装置が実施するマルチ点火における半導体スイッチの点弧／消弧を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、ポート噴射式の４ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部にそれぞれ、点火プラグ１２を取り付けてある。
【００１３】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１４】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１５】
排気通路４における触媒４１の上流及び／または下流には、排気通路４を流通する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ４３、４４を設置する。空燃比センサ４３、４４はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するＯ２センサであってもよいし、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアＡ／Ｆセンサであってもよい。Ｏ２センサ４３、４４の出力特性は、理論空燃比近傍の一定範囲（ウィンドウ）では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、それよりも空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるＺ特性曲線を描く。
【００１６】
排気ガス再循環装置２は、排気通路４を流れる排気の一部を吸気通路３に還流させて吸気に混交する外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を実現するものである。この外部ＥＧＲ装置２は、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、特にサージタンク３３に接続している。
【００１７】
内燃機関には、各気筒１の少なくとも吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できるＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）機構５が付帯することがある。吸気バルブタイミングを調節するためのＶＶＴ機構５は、例えば、各気筒１の吸気バルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧（潤滑油圧）によって変化させるベーン式のものや、電動機によって変化させる電動式のもの（モータドライブＶＶＴ）である。周知の通り、カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置（図示せず）が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット（または、プーリ）と、カムシャフト側に設けたカムスプロケット（または、プーリ）と、これらスプロケット（または、プーリ）に巻き掛けるタイミングチェーン（または、タイミングベルト）とを要素とする。ＶＶＴ機構５は、カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。
【００１８】
排気バルブの開閉タイミングを調節するためのＶＶＴ機構は、例えば、各気筒１の排気バルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧や電動機によって変化させるものである。なお、このＶＶＴ機構は存在しないことがあり、その場合、排気バルブタイミングは不変である。
【００１９】
上述のＶＶＴ機構５は、気筒１への吸気の充填効率を高めるとともに、吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップ期間を拡縮させるために用いられる。バルブオーバラップ期間の操作により、気筒１から排出されずに気筒１内に残留する内部ＥＧＲガスの量を増減させることが可能である。
【００２０】
ＶＶＴ機構５の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角／遅角させるもの以外にも、吸気バルブまたは排気バルブを開弁駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブまたは排気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。
【００２１】
図２に、火花点火式内燃機関の点火装置の電気回路を例示する。点火プラグ１２は、点火コイル１４にて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で放電を惹起するものである。点火コイル１４は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子１３１を有するイグナイタ１３とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００２２】
本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０からの点火信号ｉをイグナイタ１３が受けると、まずイグナイタ１３の半導体スイッチ１３１が点弧して点火コイル１４の一次側１４１に電流が流れ、その直後の火花点火のタイミングで半導体スイッチ１３１が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側１４１に高電圧が発生する。そして、一次側１４１と二次側１４２とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側１４２にさらに高い誘導電圧が発生する。二次側１４２の誘導電圧は、１０ｋＶないし３０ｋＶに達する。この高い誘導電圧が点火プラグ１２の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で放電が起こる。
【００２３】
点火コイル１４の一次側コイル１４１は、半導体スイッチ１３１を介して車載の蓄電装置１６に接続する。蓄電装置１６は、バッテリ（鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、その他）やキャパシタ等である。複数の種類の蓄電装置１６を組み合わせて車両に搭載することもあり得る。
【００２４】
半導体スイッチ１３１を点弧し、蓄電装置１６から供給される直流電圧を一次側コイル１４１に印加して通電を開始すると、一次側コイル１４１を含む一次側（低圧系）の回路を流れる一次電流は逓増する。蓄電装置１６及び一次側コイル１４１を含む一次側の電気回路をＲＬ直列回路と仮定すると、ｔ＝０時点にて直流電圧Ｅの印加を開始した場合の一次電流Ｉ（ｔ）は、
Ｉ（ｔ）≒｛１−ｅ−（Ｒ／Ｌ）ｔ｝Ｅ／Ｒ
となる。即ち、過渡現象として一次電流は逓増するが、その増加の速さは徐々に衰える。通電の開始から長時間が経過すると、一次電流はＥ／Ｒに飽和する。但し、実際には、後述する電流制限機能が働くことで、一次側コイル１４１への通電を続けていても一次電流がそれ以上増加しなくなるため、飽和値Ｅ／Ｒには必ずしも到達しない。
【００２５】
一次電流が必要十分に大きくなった状態で、ＥＣＵ０は、気筒１の点火タイミングに合わせて、当該気筒１に付随するイグナイタ１３の半導体スイッチ１３１を消弧し、当該気筒１に付随する点火コイル１４の一次側コイル１４１への通電を遮断する。それにより、同点火コイル１４にて発生する誘導電圧を、当該気筒１の点火プラグ１２の中心電極に印加し、以て点火プラグ１２の中心電極と接地電極との間での絶縁破壊による放電を惹起する。
【００２６】
因みに、イグナイタ１３は、一次電流の過大化を抑制する電流制限機能を有している。この電流制限機能は、今日普及している既製のイグナイタのそれと同様である。具体的には、制御回路１３２が、検出抵抗１３３を介して、一次電流を当該抵抗１３３の両端間電圧の形で恒常的に計測する。そして、その一次電流（抵抗１３３の両端間電圧）の大きさが規定値以下である間は半導体スイッチ１３１を点弧する一方、規定値を超えたときには半導体スイッチ１３１を消弧する。これにより、一次電流の大きさを規定値にクリップする。
【００２７】
また、イグナイタ１３には、例えばツェナーダイオード１３４を使用した一次電圧設定部を付設している。この一次電圧設定部は、半導体スイッチ１３１を高電圧から保護する目的で、点火コイル１４の一次側コイル１４１に誘導される一次電圧の大きさを所定値に抑制する役割を担う。半導体スイッチ１３１がＩＧＢＴである場合、電圧クランプ用のツェナーダイオード１３４はＩＧＢＴ１３１のコレクタ−ゲート間に介在し、そのアノードがＩＧＢＴ１３１のゲートに接続し、カソードがＩＧＢＴ１３１のコレクタに接続する。ツェナーダイオード１３４は、ＩＧＢＴ１３１を消弧することで点火コイル１４の一次側コイル１４１に誘起される一次電圧の大きさを、例えば３５０Ｖないし５００Ｖの範囲内のある値にクリップし、一次電圧がそれ以上大きく高まることを阻止する働きをする。
【００２８】
加えて、イグナイタ１３は、点火コイル１４またはイグナイタ１３自身の温度が上限値を超えるような異常発熱を感知した場合に、一次側コイル１４１への通電を強制的に遮断する機能をも有している。
【００２９】
本実施形態の内燃機関の点火装置は、各気筒１毎に、当該気筒１の点火プラグ１２に対して火花点火用の高電圧を供給するための点火コイル１４を一個ずつ有している。各気筒１毎の点火コイル１４はそれぞれ、一個の一次側コイル１４１と、一個の二次側コイル１４２とが対をなすものである。そして、その一次側コイル１４１と二次側コイル１４２とは、ダイオード１５を介して接続している。ダイオード１５は、二次側１４２からの逆流を防ぐノイズ防止用のものである。
【００３０】
点火コイル１４への通電やバルブ２３、３２、モータの駆動、その他車両に実装された電装系等への電力供給源となる発電機１７は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからエンジントルクの供給を受けて発電し、その発電した電力を車載の蓄電装置１６に蓄電する。
【００３１】
発電機１７は、自動車用発電機として旧来より用いられているオルタネータであることもあれば、内燃機関のクランクシャフトまたは車両の車軸（そして、駆動輪）を駆動する電動機としての機能を兼ね備えたモータジェネレータまたはＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であることもある。内燃機関と発電機１７とは、例えばベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動装置等を介して接続される。
【００３２】
発電機１７に付随するＩＣレギュレータまたはコントローラ１７１は、ＥＣＵ０から発される、発電機１７の出力電圧の目標値を指令する制御信号ｍを受け付ける。そして、その指令された目標電圧に蓄電装置１６の端子電圧（または、電装系に供給する電源電圧）を追従せしめるべく、半導体スイッチング素子をスイッチ動作させて励磁（界磁）巻線に印加する励磁電流の大きさを調節するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を実施する。発電機１７の出力電圧は、励磁巻線を流れる励磁電流が大きいほど大きくなる。
【００３３】
また、発電機１７は、車両の減速時に回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。ＥＣＵ０は、運転者によるアクセルペダルの踏込量が０または０に近い所定値以下となったとき、即ち内燃機関及び車両の減速が要求されているときに、発電機１７の励磁巻線を流れる励磁電流の上限値及び発電機１７の出力電圧を引き上げる制御信号ｍをＩＣレギュレータまたはコントローラ１７１に与える。
【００３４】
内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００３５】
ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、車載の蓄電装置１６の端子電圧及び／または端子電流（特に、バッテリ電圧及び／またはバッテリ電流）を検出するセンサから出力される電圧／電流信号ｅ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｇ、排気通路４を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３、４４から出力される空燃比信号ｈ等が入力される。
【００３６】
ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、イグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、発電機１７のＩＣレギュレータまたはコントローラ１７１に対して発電機１７を制御するための制御信号ｍ、ＶＶＴ機構５に対してバルブタイミングの制御信号ｎ等を出力する。
【００３７】
ＥＣＵ０のプロセッサは、メモリに格納しているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気の量、新気の分圧及びＥＧＲガスの分圧を推算する。そして、それらに基づき、吸気量（新気量）に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、発電機１７の発電量（出力電圧）、吸気バルブ及び／または排気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００３８】
内燃機関の運転中、ＥＣＵ０は、気筒１に充填される混合気の空燃比、ひいては気筒１から排出され触媒４１へと導かれる排気ガスの空燃比をフィードバック制御する。ＥＣＵ０は、まず、吸気圧及び吸気温、エンジン回転数、要求ＥＧＲ率等から、気筒１に充填される吸気量を算出し、これとの比が目標空燃比（平常は、理論空燃比１４．６またはその近傍）となるような燃料の基本噴射量ＴＰを決定する。
【００３９】
次いで、この基本噴射量ＴＰを、触媒４１の上流側及び／または下流側の空燃比に応じて定まるフィードバック補正係数ＦＡＦで補正する。フィードバック補正係数ＦＡＦは、空燃比センサ４３、４４を介して実測されるガスの空燃比と目標空燃比との偏差に応じて調整され、実測空燃比が目標空燃比に対してリーンであるときには増加し、実測空燃比が目標空燃比に対してリッチであるときには減少する。
【００４０】
そして、状況に応じて定まる各種補正係数Ｋや、インジェクタ１１の無効噴射時間ＴＡＵＶをも加味して、最終的な燃料噴射時間（インジェクタ１１に対する通電時間）Ｔを算定する。燃料噴射時間Ｔは、
Ｔ＝ＴＰ×ＦＡＦ×Ｋ＋ＴＡＵＶ
となる。ＥＣＵ０は、燃料噴射時間Ｔだけインジェクタ１１に信号ｊを入力、インジェクタ１１を開弁して燃料を噴射させる。
【００４１】
吸気行程にて気筒１に充填される吸気に占める外部ＥＧＲガスの割合である外部ＥＧＲ率、換言すればＥＧＲバルブ２３の開度は、そのときの内燃機関の運転領域［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度、エンジン負荷率、エンジントルク、気筒１に充填される吸気に占める新気の分圧、気筒１に充填される吸気量若しくは燃料噴射量）］に応じて調整する。基本的に、外部ＥＧＲ率は、アクセル開度が中程度の中負荷領域において最大となり、そこからアクセル開度が縮小するほど低下し、またアクセル開度が拡大するほど低下する。アクセル開度が０または０に近いアイドリング中ないし低負荷の運転領域や、アクセル開度が全開または全開に近い全負荷（Ｗｉｄｅ  Ｏｐｅｎ  Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）ないし高負荷の運転領域では、要求される外部ＥＧＲ率が０となり、ＥＧＲバルブ２３を全閉することとなる。
【００４２】
ＶＶＴ機構５が具現するバルブタイミングも、そのときの内燃機関の運転領域［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度等）］に応じて調整する。吸気バルブの開閉タイミングに関して具体的な一例を挙げると、アイドリング中ないし低負荷の運転領域や、内燃機関の冷却水温が低いときには、吸気バルブタイミングを最も遅角させてバルブオーバラップ期間を最小または０とし、排気の吸気ポートへの吹き返しをなくす。中負荷の運転領域では、低負荷の運転領域と比較して吸気バルブタイミングをより進角させ、バルブオーバラップ期間を延長する。バルブオーバラップ期間を長くとると、気筒１に充填される混合気に占める内部ＥＧＲガスの割合である内部ＥＧＲ率が増大するとともに、内燃機関のポンピングロスを低減することができる。よりエンジン負荷が高い、またはエンジン回転数が高い運転領域では、さらに吸気バルブタイミングを進角し、吸気の慣性力を効果的に利用し、かつ一旦気筒１に吸引された吸気が吸気ポートに吹き返す量を抑えて、容積効率を向上させてエンジントルク及び出力を増大させる。
【００４３】
本実施形態のＥＣＵ０は、一つの気筒１の一度のサイクル中に、換言すれば当該気筒１における圧縮行程から膨脹行程に亘る期間に、二回以上の火花点火を実行するマルチ点火を実施することができる。マルチ点火における、点火プラグ１２の電極間で惹起される各回の放電は何れも、気筒１に充填された混合気即ち気筒１内に存在する燃料への点火を目的とする。マルチ点火は、メインとなる点火の直後に追加的な点火を実行することで、混合気の着火燃焼を補強し、失火の発生または燃焼の不安定化を防止することを企図している。マルチ点火により、吸気のＥＧＲ率を従来よりも高めることが可能となり、及び／または、従来であればＥＧＲを行い得なかった運転領域においてもＥＧＲを行うことが許容され、内燃機関の燃費性能の一層の向上やエミッションの良化を見込める。
【００４４】
同一サイクル中でのマルチ点火を実現するためには、点火コイル１４の一次側コイル１４１を流れる一次電流の増加の速度をできる限り高める、つまりは点火コイル１４に必要な電気エネルギを蓄えるための所要時間をできる限り短縮することが求められる。本実施形態の内燃機関の点火装置の点火コイル１４は、その巻数やコアの大きさ等を調整することで、一次電流の増加速度を、一サイクル中に一回の火花点火を実行する従来の点火装置におけるそれよりも速めてある。一方で、その背反として、一次側コイル１４１と二次側コイル１４２との巻数差に依存する、二次側コイル１４２に発生する二次電圧が低下し得る。そこで、一次側コイル１４１の誘導起電力（誘導起電圧）を、従来の点火装置よりも大きくしている。
【００４５】
本実施形態では、メインとなる一回目の点火の後、最大で三回の点火を追加することを想定している。図３に、マルチ点火における火花点火のタイミングを例示する。この図示例は、気筒１の同一サイクル中に、メインの点火の後に点火を一回追加、合計で二回の点火を実行する態様である。図３中、クランク角度が０°ＣＡの時点が気筒１の圧縮上死点であり、クランク角度が負値である時期は同気筒１の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）の圧縮行程中、正値である時期は圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）の膨張行程中である。時点Ｓ１は一回目のメインの点火のタイミングを表し、時点Ｓ２は追加的な二回目の点火のタイミングを表している。一回目の点火タイミングは、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に決定することができる。その上で、一回目の点火に次ぐ二回目の点火のタイミングは、気筒１における質量燃焼割合（Ｍａｓｓ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｂｕｒｎｔ）が所定値、例えば５％となるようなクランク角度以前に設定することが望ましい。ＭＦＢとは、気筒１内に供給される一サイクルあたりの燃料の質量に対する、燃焼した燃料の質量の比である。ＭＦＢは、例えば、クランク角度θの関数として下式で表される。
ＭＦＢ＝［１−ｃｏｓ｛π（θ−θ０）／θｂ｝］／２
ここで、θ０は燃焼の始まりのクランク角度であり、θｂは燃焼の終わりのクランク角度である。図３中、Ａ１はＭＦＢが５％に達する時点を表し、Ａ２はＭＦＢが５０％に達する時点を表す。二回目の点火タイミングのクランク角度はあまり変動せず、概ね常時一定である。
【００４６】
マルチ点火を実施するかしないかは、内燃機関の運転領域［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度等）］に応じて定める。図４に、内燃機関の運転領域と、マルチ点火の実施の有無との関係を示す。エンジン回転数が比較的低く、かつアクセル開度が比較的小さい領域Ｒ１では、マルチ点火を実施する。
【００４７】
一方で、それよりもアクセル開度が大きい領域Ｒ２では、気筒１に充填される吸気量及び燃焼噴射量が多く（特に、高負荷域では、気筒１に新気が多く流入して相対的にＥＧＲガスが少なくなる）、元来燃焼が不安定となりにくいので、マルチ点火を実施する必要性に乏しい。従って、マルチ点火を実施しない、即ち一つの気筒１の一度のサイクル中に一回だけ火花点火を実行するようにして、電力の消費及び点火コイル１４の温度上昇、さらには点火プラグ１２の電極の損耗を抑制する。また、エンジン回転数が比較的高い領域Ｒ３では、必然的に単位時間あたりの火花点火の実行頻度が高くなり、点火コイル１４が過剰に昇温して熱害を受ける懸念が生ずるので、マルチ点火を実施しない。
【００４８】
図５に、マルチ点火を実施する場合の、火花点火装置における半導体スイッチ１３１の点弧／消弧、並びに点火コイル１４の一次側コイル１４１及び二次側コイル１４２を流れる電流の推移を例示する。この図示例は、気筒１の同一サイクル中に合計で二回の点火を実行する態様である。図５中、時点Ｔ０は一回目の点火の準備として半導体スイッチ１３１を点弧し一次側コイル１４１への通電を開始する時点を表し、時点Ｔ１は一回目の点火のために半導体スイッチ１３１を消弧し一次側コイルへ１４１の通電を遮断する時点を表している。時点Ｔ１は、点火プラグ１２の電極間での一回目の放電の開始時点、つまりは気筒１における一回目の点火タイミングに合致する。
【００４９】
その後の時点Ｔ３は、二回目の点火の準備として半導体スイッチ１３１を点弧し一次側コイル１４１への通電を再び開始する時点を表し、時点Ｔ４は二回目の点火のために半導体スイッチ１３１を消弧し一次側コイルへ１４１の通電を遮断する時点を表している。時点Ｔ４は、点火プラグ１２の電極間での二回目の放電の開始時点、つまりは気筒１における二回目の点火タイミングに合致する。
【００５０】
本実施形態にあって、二回目の点火の準備として半導体スイッチ１３１を再点弧する時点Ｔ３は、直近の一回目の点火のための放電が終息する時点Ｔ２よりも早い。仮に、時点Ｔ３にて半導体スイッチ１３１を再点弧しないとすると、一回目の放電が継続されて、図５中に破線で描画しているように、二次側コイル１４２及び点火プラグ１２の電極間の放電路を流れる電流の量が時間の経過に伴って減少してゆき、結果ある時点Ｔ２で０または０に近い極小値になるはずである。しかしながら、電流量が低減する放電の後期は、必ずしも気筒１内での燃料の着火燃焼に寄与しないため、電力の浪費であり、にもかかわらず放電を持続することで無為に点火プラグ１２の電極を損耗させることにもなり得る。
【００５１】
そこで、本実施形態では、二次側コイル１４２または点火プラグ１２の電極間の放電路を流れる電流の大きさがある量以下となる時点Ｔ３で、半導体スイッチ１３１を再点弧する。点火プラグ１２の電極間での放電中に半導体スイッチ１３１を点弧すると、点火コイル１４の一次側１４１への通電が再開され、点火プラグ１２の中心電極に印加される電圧が低落して、電極間での放電が強制的に中断される。このとき、点火コイル１４には、中断された先の放電のために誘起された余剰の磁束が残存している。いわば、次回の放電の惹起のために点火コイル１４への通電を再開する時点Ｔ３で、既にある程度のエネルギが点火コイル１４に蓄えられており、これを次回の放電に用いることができる。従って、次回の放電の惹起のために点火コイル１４に通電する時間、即ち一次側コイル１４１を流れる一次電流を火花点火に必要な大きさまで増大させるための所要時間が短縮されるので、一回目の放電と二回目の放電との時間間隔が間延びせず、好適なタイミングで次回の放電を惹起することが可能となる。つまるところ、着火燃焼に必ずしも寄与しない放電の後期に費やされるエネルギを、次回の放電に充当することができる。
【００５２】
以降、本実施形態のＥＣＵ０が点火タイミングを決定する手法に関して詳述する。図６に、ＥＣＵがプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。各気筒１の膨脹行程ないし圧縮行程における火花点火のタイミングを決定するにあたり、ＥＣＵ０は、はじめに、一回目の点火即ち放電のタイミングを決定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様、内燃機関の運転領域に応じて一回目の点火タイミングを調整する。ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度等）］と、一回目の点火タイミングとの関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、一回目の点火タイミングを知得する。
【００５３】
次に、ＥＣＵ０は、一回目の点火即ち放電の直後に追加的な点火即ち放電を行うマルチ点火を実施するか否かを判断する（ステップＳ２）。内燃機関の冷却水温が所定以上の高温である場合、吸気温が所定以上の高温である場合、または外気温が所定以上の高温である場合には、点火コイル１４の過剰な昇温を避けるべくマルチ点火を実施しない。また、内燃機関の冷間始動後から所定時間内であり、かつ蓄電装置１６の蓄電量、特にバッテリ電圧が所定以下である場合にも、マルチ点火を実施しない。点火コイル１４の一次側１４１に印加される電圧が低いと、一次電流の増加の速度が遅くなるためである。蓄電装置１６の現在の蓄電量は、電圧／電流信号ｅを参照して知得または推算することができる。
【００５４】
加えて、既に述べたとおり、マルチ点火を実施するべきかどうかは、内燃機関の運転領域に依存する。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域が、エンジン回転数が比較的低くしかもサージタンク３３内の吸気圧が比較的低い領域Ｒ１にある場合に限りマルチ点火を実施すると判断し、さもなくばマルチ点火を実施しないと判断する。例外的に、内燃機関の冷却水温が所定以下の極低温であるときや、内燃機関の冷間始動直後であり排気浄化用の触媒４１の温度上昇を促進するべく一回目の点火タイミングを平常よりも遅角しているときには、マルチ点火を実施することがある。気筒１の燃焼室内の温度が顕著に低かったり、火花点火のタイミングが顕著に遅かったりすると、気筒１内での燃料または混合気の着火燃焼が不安定となる。しかも、極低温下では、インジェクタ１１から噴射した燃料が液状となって点火プラグ１２の電極に付着するいわゆるプラグかぶりが起こりやすくなる。プラグかぶりは、着火燃焼を不安定化させる要因となる。そこで、現在の内燃機関の運転領域如何によらず、内燃機関が極低温または点火タイミングが大きく遅角している場合にマルチ点火を実施して、着火燃焼の安定化を図る。
【００５５】
ステップＳ２にてマルチ点火を実施するとの判断を下したＥＣＵ０は、二回目以降の各回の点火即ち放電を惹起するための準備として点火コイル１４の一次側コイル１４１に通電する各回の通電時間の長さを決定する（ステップＳ３）。各回の通電時間は、各回の点火のタイミングの前に半導体スイッチ１３１を点弧してからこれを消弧するまでの時間を意味する。半導体スイッチ１３１の消弧が、当該回の点火のタイミングに合致することは言うまでもない。本実施形態では、メインの点火の後に、最大で三回の点火を追加することとなる。よって、ステップＳ３では、図７に示すように、それら追加的な点火の各回の準備となる通電時間、即ち二回目の点火前の通電時間ｔｏｎｍｕｌｔｉ１、三回目の点火前の通電時間ｔｏｎｍｕｌｔｉ２、及び四回目の点火前の通電時間ｔｏｎｍｕｌｔｉ３をそれぞれ設定する。尤も、後述するように、メインの点火の後に必ず三回点火を追加するとは限らない。各回の通電時間ｔｏｎｍｕｌｔｉ１、ｔｏｎｍｕｌｔｉ２、ｔｏｎｍｕｌｔｉ３は、同等の値となることもあれば、互いに異なる値となることもある。なお、図７中のｔｏｎは、メインとなる一回目の点火前の通電時間であり、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に、一回目の点火タイミングの時点で必要な一次電流が確保されるのに十分な長さに設定すればよい。追加の点火のための各回の通電時間ｔｏｎｍｕｌｔｉ１、ｔｏｎｍｕｌｔｉ２、ｔｏｎｍｕｌｔｉ３は、メインの点火のための通電時間ｔｏｎよりも短くなることが多い。
【００５６】
ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度等）］と、各回の点火前の通電時間の基本値との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、各回の点火前の通電時間の基本値を知得する。通電時間の長さは、エンジン回転数が高いほど短くなる傾向にある。これは、エンジン回転数が高いほど内燃機関のクランクシャフトの角速度が速いこと、及び単位時間あたりの点火回数が多くなり点火コイル１４の発熱量が増すことによる。
【００５７】
一方で、各回の点火前の通電時間の長さは、その点火の際の点火プラグ１２の電極間の電気抵抗の大きさに応じて拡縮する。電極間の抵抗が大きいほど、放電を開始するべく電極間で絶縁破壊を起こすために多くのエネルギが必要になるからである。点火プラグ１２の電極間の電気抵抗は、気筒１内に充填された新気の量が大きいほど、また新気の分圧が高いほど大きくなる。ステップＳ３にて設定する各回の点火前の通電時間は、エンジン回転数が同等であるという条件の下では、点火を実行するのと同じサイクルの（即ち、点火前の直近の）吸気行程におけるサージタンク３３内吸気圧が高いほど長く、同サイクルの吸気行程において気筒１に流入する吸気量（または、新気量）が多いほど長く、またはアクセル開度が大きいほど長くなる。
【００５８】
ステップＳ３にて、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域に応じた通電時間の基本値に、現在の蓄電装置１６の蓄電量またはバッテリ電圧に応じた補正を加える。点火コイル１４の一次側を流れる一次電流の増加速度は、一次側コイル１４１への印加電圧に依存し、印加電圧が高いほど一次電流の増加速度が速く、逆に印加電圧が低いほど一次電流の増加速度が遅くなる。つまり、印加電圧が低いときには、火花点火前により長い時間一次側コイル１４１に通電する必要性が生じる。このことから、現在の蓄電装置１６の蓄電量またはバッテリ電圧が低いほど、各回の点火前の通電時間を延長するように補正する。
【００５９】
但し、各回の点火前の一次側コイルへ１４１の通電時間に対しては、予め上限値及び／または下限値を設けておく。そして、基本値に補正を加えた結果の通電時間が上限値を上回る場合には通電時間を上限値にクリップし、また基本値に補正を加えた結果の通電時間が下限値を下回る場合には通電時間を下限値にクリップする。通電時間に上限値を設けるのは、点火コイル１４の発熱量を抑制してその熱害を予防する意図である。通電時間に下限値を設けるのは、点火プラグ１２の電極間に放電を惹起するのに最低限必要な大きさの二次電圧を二次側コイル１４２に誘起するべく、一次側コイル１４１を流れる一次電流を増大させる通電時間を確保する意図である。二次側コイル１４２から点火プラグ１２の中心電極に印加できる電圧の大きさは、一次側コイル１４１への通電を遮断する直前の一次電流の大きさによって決まる。一次電流が小さいと、二次電圧も小さくなり、点火プラグ１２の電極間の絶縁破壊に至らずに無放電となってしまう。
【００６０】
引き続き、ＥＣＵ０は、メインとなる一回目の点火のための放電を持続する時間の長さ、及びこれに追加される二回目以降の点火のための放電を持続する時間の長さを決定する（ステップＳ４）。各回の放電持続時間は、各回の点火のタイミングにて半導体スイッチ１３１を消弧してからこれを再び点弧するまでの時間を意味する。放電持続時間を短縮し、放電が未だ終息していない時点で半導体スイッチ１３１を再点弧するようにすれば、当該回の放電が中途で打ち切られる。本実施形態では、メインの点火の後に、最大で三回の点火を追加する。よって、ステップＳ４では、図７に示すように、それら追加的な点火の前に実行する各回の点火の放電持続時間、即ち一回目の点火の放電持続時間ｔｏｎｉｎｔｍ、二回目の点火の放電持続時間ｔｏｎｉｎｔ１、及び三回目の点火の放電持続時間ｔｏｎｉｎｔ２をそれぞれ設定する。尤も、メインの点火の後に必ず三回点火を追加するとは限らない。各回の通電時間ｔｏｎｉｎｔｍ、ｔｏｎｉｎｔｏ１、ｔｏｎｉｎｔ２は、同等の値となることもあれば、互いに異なる値となることもある。追加の点火の放電持続時間ｔｏｎｉｎｔ１、ｔｏｎｉｎｔ２は、メインの点火の放電持続時間ｔｏｎｉｎｔｏｍよりも短くなることが多い。なお、図７中のｔｏｎｉｎｔ３は、追加の点火のうちの最終回である追加の三回目の点火、メインの点火を含む全体では四回目の点火の放電持続時間であり、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に放電が終息するまで継続してもよいし、点火プラグ１２の電極の損耗を少しでも抑制するべくその終息前に半導体スイッチ１３１を再点弧して中断してしまってもよい。
【００６１】
ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ［エンジン回転数，サージタンク３３内吸気圧（または、アクセル開度等）］と、各回の点火の放電持続時間の基本値との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、各回の点火の放電持続時間の基本値を知得する。放電持続時間の長さは、エンジン回転数が高いほど短くなる傾向にある。これは、エンジン回転数が高いほど内燃機関のクランクシャフトの角速度が速いことによる。
【００６２】
また、放電持続時間の長さは、火花点火のための放電の開始後、二次側コイル１４２及び点火プラグ１２の電極間の放電路を流れる電流の量が減少する速さに応じて拡縮する。電流量が低減する放電の後期は、必ずしも気筒１内での燃料の着火燃焼に寄与しないため、その後期の放電は持続させずに打ち切ってしまって構わない。従って、放電の電流量の減少速度が速いほど、放電持続時間を短縮する。
【００６３】
放電中の電流量の減少する速度は、点火プラグ１２の電極間の電気抵抗に依存する。電極間の放電で消費されるエネルギは、点火プラグ１２の電極に印加される二次電圧と電極を流れる二次電流との積の時間積分である。電極間で放電が開始されるときの二次電流の大きさは点火コイル１４の特性に依拠し、放電が開始されるときの二次電圧の大きさは電極間の抵抗が大きいほど大きくなる。そして、電極間の抵抗が大きいほど、点火コイル１４に蓄えられたエネルギの消費が早まり、二次電流及び二次電圧の減少の速度が増す。その上、電極間の抵抗が大きいほど、放電を開始するべく電極間で絶縁破壊を起こすために多くのエネルギが必要になり、その分二次電流が早く低減することとなる。
【００６４】
点火プラグ１２の電極間の電気抵抗は、気筒１内に充填された新気の量が大きいほど、また新気の分圧が高いほど大きくなる。ステップＳ４にて設定する点火の放電持続時間は、エンジン回転数が同等であるという条件の下では、点火を実行するのと同じサイクルの（即ち、点火前の直近の）吸気行程におけるサージタンク３３内吸気圧が高いほど短く、同サイクルの吸気行程において気筒１に流入する吸気量（または、新気量）が多いほど短く、またはアクセル開度が大きいほど短くなる。
【００６５】
さらに、点火プラグ１２の電極間の電気抵抗は、気筒１内に存在する燃料の量が少ないほど、またＥＧＲガスの分圧が低いほど大きくなる。これは、未燃燃料または既燃燃料の成分にイオンが含まれることが一因である。ステップＳ４にて設定する点火の放電持続時間は、エンジン回転数並びに上掲の吸気圧、吸気量若しくはアクセル開度が同等であるという条件の下では、点火を実行するのと同じサイクルにおいて気筒１に供給される燃料の量が少ないほど若しくは気筒１に充填される吸気の空燃比が大きいほど短く、または同サイクルの吸気行程において気筒１に充填される吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率が小さいほど短くなる。
【００６６】
同じ考え方に基づき、他の条件が同等である下で、点火を実行するのと同じサイクルの吸気行程において気筒１に充填される吸気の温度が低いほど放電持続時間を短縮したり、内燃機関の冷却水温が低いほど放電持続時間を短縮したりすることもできる。また、他の条件が同等である下で、同サイクルの吸気行程において気筒１に充填される吸気の湿度が低いほど放電持続時間を短縮することもあり得よう。だが、吸気の湿度が増すと点火プラグ１２の電極の温度が低下して放電開始時の二次電圧が大きくなることに鑑みれば、吸気の湿度に応じて放電持続時間を調整しなくてもよいかもしれない。
【００６７】
ステップＳ３にて各回の通電時間を決定し、ステップＳ４にて各回の放電持続時間を決定した結果として、各回の点火のタイミングが定まる。だが、ステップＳ３及びＳ４を通じて得られる通電時間及び放電持続時間の値は何れも時間（ミリ秒またはマイクロ秒）単位であり、クランク角度（°ＣＡ）単位ではない。言うまでもなく、内燃機関のクランクシャフトの回転の角速度、換言すれば気筒１内でのピストンの往復動の速度は、エンジン回転数に応じて変動する。であるから、各回の通電時間及び放電持続時間が同等であったとしても、各回の火花点火のタイミングのクランク角度はエンジン回転数に応じて異なる。よって、ＥＣＵ０は、現在のエンジン回転数から、各回の通電時間及び放電持続時間をクランク角度に換算し、各回の点火タイミングのクランク角度を算出する（ステップＳ５）。
【００６８】
しかして、ＥＣＵ０は、現在の状況に応じて、メインとなる一回目の点火の後に何回の点火を追加的に実行するかを決定する（ステップＳ６）。具体的には、ＥＧＲ装置２におけるＥＧＲバルブ２３を開弁して外部ＥＧＲを実施しているか、エンジン回転数がある程度（例えば、１０００ｒｐｍないし１２００ｒｐｍ）以上に高まっておりＶＶＴ機構５により吸気バルブの開閉タイミングを進角させてバルブオーバラップ期間を設け内部ＥＧＲを実施しているときに、追加の点火を所定回数（例えば、二回。その場合、四回目の点火はキャンセルとなる）実行することとする。そうでなくとも、内燃機関の冷却水温が所定以下の極低温であるときには、追加の点火を最大回数（三回）実行することとする。因みに、内燃機関が極低温であるときには、通常ＥＧＲを実施せず、ＥＧＲバルブ２３を全閉する。あるいは、内燃機関の冷間始動直後であり触媒４１の温度上昇を促進するべく一回目の点火タイミングを平常よりも遅角しているときには、追加の点火を所定回数（例えば、二回）実行することとする。これらの何れにも当てはまらないときには、追加の点火を最小回数（例えば、一回）実行するか、追加の点火を実行しないこととする。
【００６９】
なおかつ、ＥＣＵ０は、追加の点火によって不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤが発生することを抑止するべく、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを起こさずに済む最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値を設定し、この閾値よりも遅角したタイミングで点火するような回の点火をキャンセルする（ステップＳ７）。ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータ［エンジン回転数，吸気に占める新気の分圧（または、アクセル開度等）］と、点火タイミングのクランク角度の閾値との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、点火タイミングのクランク角度の閾値を知得する。そして、ステップＳ５にて算出した各回の点火タイミングのクランク角度をそれぞれ閾値と比較し、閾値よりも点火タイミングが遅くなるような回の点火をキャンセルするものと決定する。
【００７０】
このステップＳ７を通じて、メインの点火に追加する点火の回数が最終的に確定する。その回数は、ステップＳ６にて決定した点火の回数よりも減少することがあり得る。例えば、外部ＥＧＲ率を所定以上とし、またはＥＧＲバルブ２３の開度を所定以上とした場合において、メインの放電に追加の放電を二回、合わせて同一気筒１の同一サイクル中に都合三回の放電を実行するとする。しかしながら、その二回目の追加の放電、即ち全体では三回目の放電のタイミングのクランク角度（ステップＳ５にて算出したもの）が、現在の内燃機関の運転領域に応じた最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値（ステップＳ７にて設定したもの）よりも遅角しているならば、その二回目の追加の放電を実行せずにキャンセルする。一方で、一回目の追加の放電、即ち全体では二回目の放電のタイミングのクランク角度（やはり、ステップＳ５にて算出したもの）が、現在の内燃機関の運転領域に応じた最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値よりも進角しているならば、その一回目の追加の放電はキャンセルせずに実行する。
【００７１】
ＥＣＵ０は、最も遅い点火タイミングのクランク角度の閾値よりもタイミングが遅角するためにキャンセルする回の放電について、その放電の準備として当該放電前に点火コイル１４の一次側コイル１４１に通電する処理を行わない。そして、そのキャンセルする回の直近の回の実行するべき放電については、その実行する放電が終息するまでこれを中断せずに持続させる。上記の例に則して述べると、一回目の追加の放電は実行するが二回目の追加の放電は実行せずキャンセルする場合、一回目の追加の放電のタイミングで半導体スイッチ１３１を消弧して一次側コイル１４１への通電を遮断した後、その一回目の追加の放電が終息するまで半導体スイッチ１３１を再点弧せず、一次側コイル１４１への通電を再開しない。結果的に、二回目の追加の放電を実行する場合と比較して、一回目の追加の放電の持続時間が長くなることになる。同半導体スイッチ１３１を再び点弧して同一次側コイル１４１に通電するのは、同一気筒１の次のサイクルの吸気行程ないし圧縮行程中、つまりは同気筒１の当該サイクルのメインの火花点火の前、そのメインの放電を惹起するための準備期間においてである。
【００７２】
マルチ点火を実施しない場合には、従来の火花点火式内燃機関の制御と同様に、一つの気筒１の一度のサイクル中に、メインとなる一回目の火花点火のみを実行することとなる。
【００７３】
本実施形態では、点火コイル１４（の一次側１４１）に通電後その通電を遮断することで（二次側１４２に）生じる誘導電圧を点火プラグ１２の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置０であって、一つの気筒１の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その一回目の放電が持続している間に点火コイル１４（の一次側１４１）への通電を再開して一回目の放電を中断しかつ二回目の放電の実行に備え、エンジン回転数が同等であるという条件の下で、あるサイクル中の一回目の放電の開始から中断までの持続時間を、当該サイクルの吸気行程における吸気圧が高いほど短縮し、当該サイクルの吸気行程において気筒１に流入する吸気量が多いほど短縮し、若しくはアクセル開度が大きいほど短縮する内燃機関の制御装置０を構成した。
【００７４】
本実施形態によれば、メインとなる一回目の火花点火により気筒１内の燃料または混合気に着火し、さらにその上に二回目以降の火花点火を追加的に実行することで、燃焼を従来よりも安定化させることができる。このようなマルチ点火により、失火のおそれが低下する、即ち失火に対する耐力が向上するため、吸気のＥＧＲ率を従来よりも高めることが可能となり、及び／または、従来であればＥＧＲを行い得なかった運転領域においてもＥＧＲを行うことが許容されて、内燃機関の燃費性能の一層の向上やエミッションの良化を見込める。
【００７５】
しかも、本実施形態によれば、着火燃焼に必ずしも寄与しない放電の後期に費やされるエネルギを次回の点火の放電に充当することが可能であり、エネルギを効率的に利用できる。そして、二回目以降の放電の惹起のために点火コイル１４（の一次側１４１）に通電する時間の長さが短縮され、一回目の放電と二回目以降の放電との時間間隔が間延びせず、好適なタイミングで二回目以降の放電を惹起することが可能となって、内燃機関の熱機械変換効率が向上する。
【００７６】
放電中に点火コイル１４（の二次側１４２）及び点火プラグ１２の電極間の放電路を流れる電流の量が減少する速さは、気筒１内の吸気圧や気筒１に充填された吸気量に応じて変動する。即ち、吸気圧が高いほど、また吸気量が多いほど、電流量の減少が速くなる。そこで、先の回の放電の開始から中断までの持続時間を、吸気圧が高いほど、吸気量が多いほど、若しくはアクセル開度が大きいほど短縮して、先の回の放電を中断するタイミングを早める。
【００７７】
加えて、放電中に点火コイル１４及び点火プラグ１２の電極間の放電路を流れる電流の量が減少する速さは、気筒１に充填される混合気の空燃比やＥＧＲガス量によっても変動する。これらは、気筒１内に存在するイオンの量に影響を及ぼし、点火プラグ１２の電極間の電気抵抗を増減させる。原理的に、気筒１内に存在する燃料やＥＧＲガスの量が少ないほど、電流量の減少が速くなる。そこで、先の回の放電の開始から中断までの持続時間を、気筒１に供給される燃料の量が少ないほど若しくは気筒１に充填される吸気の空燃比が大きいほど短縮し、及び／または、吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率が小さいほど短縮して、先の回の放電を中断するタイミングを早める。
【００７８】
また、本実施形態では、点火コイル１４に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ１２の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置０であって、一つの気筒１の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その二回目以降の放電に備えた点火コイル１４への通電時間の長さを、エンジン回転数が同等であるという条件の下で、当該サイクルの吸気行程における吸気圧が高いほど延長し、当該サイクルの吸気行程において気筒１に流入する吸気量が多いほど延長し、若しくはアクセル開度が大きいほど延長するとともに、前記吸気圧、前記吸気量若しくは前記アクセル開度が同等であるという条件の下で、エンジン回転数が高いほど短縮する内燃機関の制御装置０を構成した。
【００７９】
本実施形態によれば、マルチ点火を実施するにあたり、二回目以降の各回の点火即ち放電前に点火コイル１４の一次側コイル１４１に通電する時間の長さを適正化ないし最適化することができる。本実施形態の内燃機関の制御装置０は、点火の際の点火プラグ１２の電極間の電気抵抗が大きくなるほど、点火前の点火コイル１４への通電時間を延長し、確実に二回目以降の放電を惹起せしめる。それとともに、エンジン回転数が高いほど、点火前の点火コイル１４への通電時間を短縮するように調整するので、二回目以降の点火のタイミングが徒に遅延することを回避し、最適なタイミングで各回の点火を実行することが可能となる。この結果、二回目以降の点火が気筒１内の燃料または混合気の着火燃焼に寄与し、電気エネルギの浪費が避けられ、かつ内燃機関の熱機械変換効率の一層の向上を期待できる。
【００８０】
しかも、本実施形態の内燃機関の制御装置０は、二回目以降の放電に備えた点火コイル１４への通電時間の長さを、エンジン回転数並びに吸気圧、吸気量若しくはアクセル開度が同等であるという条件の下で、点火コイル１４に通電する際に点火コイル１４に印加される電圧が低いほど延長する。より具体的には、電源となる蓄電装置１６の現在の蓄電量またはバッテリ電圧が低いほど通電時間を延長する。従って、内燃機関及び車両の運用中に刻々と変動する蓄電装置１６の蓄電量による影響を吸収して、点火前に点火コイル１４に必要なエネルギをチャージすることが可能となり、バッテリ電圧の低下に起因する点火の失敗ひいては着火燃焼の悪化を防止することができる。
【００８１】
並びに、本実施形態では、点火コイル１４に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ１２の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置０であって、一つの気筒１の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その同一サイクル中の点火を目的とした放電の回数を、当該サイクルの吸気行程に際して気筒１の吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップの期間の長短に応じて変更する内燃機関の制御装置０を構成した。
【００８２】
特に、本実施形態では、一つの気筒１の一度のサイクル中の点火を目的とした放電の回数を、当該サイクルの吸気行程に際して気筒１の吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップの期間の長短、同サイクルの吸気行程において気筒１に充填される吸気に占めるＥＧＲガスの割合、同サイクルの膨脹行程に際した点火のタイミング、及び内燃機関の温度に応じて変更することとしている。
【００８３】
即ち、本実施形態の制御装置０は、ステップＳ６にて、外部ＥＧＲ率若しくはＥＧＲバルブ２３の開度、メインとなる一回目の火花点火のタイミング、内燃機関の冷却水温等といった他の条件が同等である下では、ＶＶＴ機構５を作動させてバルブオーバラップ期間をより長くした（バルブオーバラップ期間を所定以上とし、または吸気バルブタイミングの最遅角位置からの進角量を所定以上とした）場合における放電の回数（例えば、二回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合三回）を、バルブオーバラップ期間がより短い（バルブオーバラップ期間を所定未満とし、または吸気バルブタイミングの最遅角位置からの進角量を所定未満とした）場合における放電の回数（例えば、追加の放電が一回以下、メインの放電と合わせて都合二回またはメインの放電のみの一回）よりも多くする。これにより、内部ＥＧＲ率が高く、気筒１内の燃料または混合気の着火燃焼が不安定となりやすい、またその燃焼が緩慢となり得る状況において、火花点火の回数を増やして燃焼の安定化を図ることができる。他方、内部ＥＧＲ率が低く、燃料または混合気の着火燃焼が比較的安定する状況においては、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ１２の電極の損耗を抑制することができる。
【００８４】
その上で、本実施形態の制御装置０は、他の条件が同等である下では、ＥＧＲバルブ２３の開度を拡大して外部ＥＧＲ率をより高くした（外部ＥＧＲ率を所定以上とし、またはＥＧＲバルブ２３の開度を所定以上とした）場合における放電の回数（例えば、二回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合三回）を、外部ＥＧＲ率をより低くした（外部ＥＧＲ率を所定未満とし、またはＥＧＲバルブ２３の開度を所定未満とした）場合における放電の回数（例えば、追加の放電が一回以下、メインの放電と合わせて都合二回またはメインの放電のみの一回）よりも多くする。これにより、外部ＥＧＲ率が高く、気筒１内の燃料または混合気の着火燃焼が不安定となりやすい、またその燃焼が緩慢となり得る状況において、火花点火の回数を増やして燃焼の安定化を図ることができる。他方、外部ＥＧＲ率が低く、燃料または混合気の着火燃焼が比較的安定する状況においては、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ１２の電極の損耗を抑制することができる。
【００８５】
本実施形態の制御装置０は、内燃機関の冷間始動直後であり触媒４１の温度上昇を促進するべく一回目の点火タイミングを平常よりも遅角している場合における放電の回数（例えば、二回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合三回）を、そうでない場合における放電の回数（例えば、追加の放電が二回以下、メインの放電と合わせて都合三回、二回またはメインの放電のみの一回）以上に設定する。これにより、点火タイミングの遅角に起因する気筒１内の燃料または混合気の着火燃焼の不安定を有効に回避することができる。他方、触媒４１の温度上昇を目的とする点火タイミングの遅角補正制御を実施していないときには、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ１２の電極の損耗を抑制することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態の制御装置０は、内燃機関の温度を示唆する冷却水温が所定以下の極低温である場合における放電の回数（例えば、三回の放電を追加し、メインの放電と合わせて都合四回）を、そうでない場合における放電の回数（例えば、追加の放電が二回以下、メインの放電と合わせて都合三回、二回またはメインの放電のみの一回）よりも多くする。内燃機関の温度が所定以下である場合の放電の最大回数は、上述した内部ＥＧＲ及び／または外部ＥＧＲを実施している場合の放電の最大回数（最大で都合三回）や、点火タイミングの遅角補正制御を実施している場合の放電の最大回数（最大で都合三回）よりも多い。これにより、気筒１内の燃料または混合気の着火燃焼が不安定となり失火の危険が高い極低温下において、火花点火の回数を十分に増やして燃焼を安定させ、失火の発生を回避することが可能となる。他方、内燃機関の温度が極低温でないならば、火花点火の回数を減らしてエネルギ消費及び点火プラグ１２の電極の損耗を抑制することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、点火コイル１４に通電後その通電を遮断することで生じる誘導電圧を点火プラグ１２の電極に印加しその電極間に放電を惹起する火花点火式内燃機関を制御する制御装置０であって、一つの気筒１の一度のサイクル中に点火を目的として二回以上の放電を実行するものであり、その二回以上の放電のうち、現在の内燃機関の運転領域［エンジン回転数，気筒１に充填される吸気に占める新気の分圧（または、サージタンク３３内吸気圧、アクセル開度、エンジン負荷率、エンジントルク、気筒１に充填される吸気量若しくは燃料噴射量）］に応じて設定する閾値よりもタイミングが遅角するものについては放電を実行せずにキャンセルする内燃機関の制御装置０を構成した。
【００８８】
本実施形態の制御装置０は、メインの点火及び追加の点火の各回の準備のための一次側コイル１４１への通電時間、及び各回の放電持続時間を決定し、それらを踏まえた上で、現在のエンジン回転数を参照して各回の点火即ち放電のタイミングのクランク角度を算定する。そして、算定したクランク角度が、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを生じさせない（そのような危険のない）限界の閾値よりも遅くなる場合には、その点火即ち放電を実行せずにキャンセルする。本実施形態によれば、マルチ点火における放電の実行回数を適正化して、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを抑止しながら、良好な着火燃焼を実現することが可能となる。
【００８９】
本実施形態の制御装置０は、前記閾値よりもタイミングが遅角するためにキャンセルする放電について、その放電の準備として当該放電前に点火コイル１４に通電することを行わない。従って、点火コイル１４への通電に伴う無駄な電力消費を避けることができ、点火コイル１４の昇温による熱害を抑制することにも繋がる。
【００９０】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関の吸気通路を気筒に向かって流れる吸気（または、新気）の流量を検出可能なエアフローメータが実装されているならば、このエアフローメータを介して計測される吸気量（新気量）に応じて、あるサイクル中の一回目の点火のための放電の開始から中断までの持続時間や、二回目以降の点火前の点火コイル１４のへの通電時間の長さ、不適切なアフタファイヤまたはバックファイヤを起こさないような最も遅い点火タイミングの閾値を調整することができる。
【００９１】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１２…点火プラグ
１３…イグナイタ
１３１…半導体スイッチ
１４…点火コイル
１４１…一次側コイル
１４２…二次側コイル
２…外部ＥＧＲ装置
２３…ＥＧＲバルブ
３…吸気通路
３２…スロットルバルブ
３３…サージタンク
５…ＶＶＴ機構
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｄ…吸気温・吸気圧信号
ｅ…電圧／電流信号
ｆ…冷却水温信号
ｉ…点火信号
ｊ…燃料噴射信号
ｋ…スロットルバルブの開度操作信号
ｌ…ＥＧＲバルブの開度操作信号
ｎ…バルブタイミングの制御信号
【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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