(57)【要約】【課題】燃焼サイクル毎の着火状態に即時に対応して消費エネルギの無駄をなくすことが可能な点火装置を提供する。【解決手段】点火装置のエネルギ投入部は、点火スイッチにより一次電流を遮断し、二次電流による点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間ＩＧＷにおいて、放電のためのエネルギを継続的に投入する。また、点火装置の着火判定回路は、混合気が着火したか否かを判定する。エネルギ投入部は、エネルギ投入期間ＩＧＷに混合気が着火したと判定されたとき（時刻ｔＦ）、同一のエネルギ投入期間におけるエネルギ投入を停止する。着火後のエネルギ投入を即座に停止することにより、コンデンサは余剰エネルギΔＶｄｃを蓄えることができ、無駄な電力消費を抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１３）の燃焼室（１７）の混合気に点火する点火プラグ（７）の動作を制御する点火装置（３０）であって、
直流電源（６）から供給される一次電流が流れる一次コイル（４１）、及び、前記点火プラグの電極に接続され、前記一次電流の通電および遮断による二次電圧が発生し二次電流が流れる二次コイル（４２）を有する点火コイル（４０）と、
前記一次コイルの前記直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号（ＩＧＴ）にしたがって前記一次電流の導通と遮断とを切り替える点火スイッチ（４５）と、
前記点火スイッチが前記一次電流を遮断し、前記遮断による電圧で前記点火プラグに放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間（ＩＧＷ）において、エネルギを投入可能なエネルギ投入手段（５０）と、
前記混合気の着火を検出する着火検出器（７１）からの情報を取得し、当該情報に基づいて、前記混合気が着火したか否かを判定する着火判定手段（７２）と、
を備え、
前記エネルギ投入手段は、前記エネルギ投入期間内に前記混合気が着火したと判定されたとき、当該エネルギ投入期間のエネルギ投入を停止することを特徴とする点火装置。
【請求項２】
１回の燃焼サイクルにおいて連続して前記エネルギ投入期間内に前記混合気が着火しなかったと判定されたとき、前記エネルギ投入期間の延長、又は、前記エネルギの投入目標値（Ｉ２*）の上昇のうち、少なくとも一方を行う投入エネルギ制御手段（３３）を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
前記エネルギ投入手段は、前記一次コイルの接地側から前記二次電流と同じ極性で重畳的にエネルギを投入可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグの動作を制御する点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、点火プラグの電極間に放電を発生させ、混合気に着火させる内燃機関の点火装置が知られている。また、一般に、高回転、高負荷領域におけるリーン燃焼状態での運転中に、運転状態の変化や温度等の環境条件の変化によって、点火プラグの放電による混合気の着火状態が変動する場合がある。着火状態が悪いと、放電期間が終了しても着火しない、すなわち失火する場合がある。
そこで、例えば特許文献１に開示された内燃機関の制御装置は、点火プラグによる放電時間を計測し、この点火放電時間がリーン運転に必要となる放電時間の閾値より短いとき、ストイキ運転に切り替えることで失火を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９３８４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の従来技術では、計測を行った燃焼サイクルより以降の燃焼サイクルについて失火の発生を回避することができる。しかしながら、着火状態が良好な場合、例えば燃焼サイクルの早い段階で着火した場合、同燃焼サイクルにおける放電が着火後も続くことによる消費エネルギの無駄が生じることについては考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼サイクルの着火状態に同一サイクル内で即時に対応して消費エネルギの無駄をなくすとともに、着火性を確保することが可能な点火装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関の燃焼室において混合気に点火する点火プラグの動作を制御する点火装置であって、点火コイル、点火スイッチ、エネルギ投入手段、投入エネルギ制御手段及び着火判定手段を備える。
点火コイルは、直流電源から供給される一次電流が流れる一次コイル、及び、点火プラグの電極に接続され、一次電流の通電および遮断による二次電圧が発生し二次電流が流れる二次コイルを有する。
点火スイッチは、一次コイルの直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号に従って一次電流の導通と遮断とを切り替える。
【０００７】
エネルギ投入手段は、点火スイッチにより一次電流を遮断し、遮断による電圧で点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間において、エネルギを投入可能である。
着火判定手段は、燃焼室の混合気の着火を検出する着火検出器からの情報を取得し、当該情報に基づいて混合気が着火したか否かを判定する。
そして、エネルギ投入手段は、エネルギ投入期間内に混合気が着火したと判定されたとき、当該エネルギ投入期間のエネルギ投入を停止することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、燃焼サイクルの着火状態に応じて同一サイクル内で即時に対応することができる。具体的には、エネルギ投入期間内に混合気が着火したとき、同一期間内でエネルギ投入を停止するため、投入エネルギの無駄をなくすことができる。
【０００９】
また、本発明の点火装置は、１回の燃焼サイクルにおいて連続してエネルギ投入期間内に混合気が着火しなかったと判定されたとき、エネルギ投入期間の延長、又は、エネルギの投入目標値の上昇のうち、少なくとも一方を行う投入エネルギ制御手段を、さらに備える。
本発明によれば、エネルギ投入期間内に混合気が着火しないとき、同一期間内でエネルギ投入制御の条件を変更するため、着火性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による点火装置が適用されるエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による点火装置を示す構成図である。
【図３】図２の点火装置の基本動作を説明するタイムチャートである。
【図４】着火判定処理を説明するフローチャートである。
【図５】着火判定処理を行った場合の動作を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態による点火装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による点火装置は、車両等に搭載されるエンジンシステムに適用される。以下の実施形態の説明では、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」を「エンジン」という。
【００１２】
［エンジンシステムの構成］
まず、エンジンシステムの概略構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、エンジンシステム１０は火花点火式のエンジン１３を備えている。エンジン１３は、例えば４気筒等の多気筒エンジンであり、図１では１気筒の断面のみを図示する。以下に説明する構成は、図示しない他の気筒にも同様に設けられている。
なお、図１のエンジンシステム１０は、ＥＧＲ（排気還流）システムを有していないものとする。或いは、ＥＧＲシステムを有している場合でも、本実施形態の特徴とは関連性が低いため、図示を省略する。さらに、排気通路に設けられる触媒の図示も省略する。
【００１３】
エンジン１３は、スロットル弁１４を通じて吸気マニホールド１５から供給される空気とインジェクタ１６から噴射される燃料との混合気を燃焼室１７内で燃焼させ、その燃焼時の爆発力によりピストン１８を往復運動させる。このピストン１８の往復運動は、クランクシャフト１９により回転運動に変換されて出力される。燃焼ガスは、排気マニホールド２０等を通じて大気中に放出される。
【００１４】
燃焼室１７の入口であるシリンダヘッド２１の吸気ポートには吸気弁２２が設けられ、また燃焼室１７の出口であるシリンダヘッド２１の排気ポートには排気弁２３が設けられている。吸気弁２２及び排気弁２３は、バルブ駆動機構２４により開閉駆動される。吸気弁２２のバルブタイミングは、可変バルブ機構２５により調整される。
【００１５】
燃焼室１７の混合気の点火は、点火装置３０によって点火プラグ７の電極間に放電を発生させることにより行われる。点火プラグ７は、エンジン１３の燃焼室１７で所定のギャップを隔てて対向する一対の電極（図２参照）を有しており、上記ギャップで絶縁破壊が生じるだけの高電圧が一対の電極間に印加されると放電を発生させる。点火プラグ７に発生した放電は、電気火花となって混合気に着火し、混合気が燃焼する。点火装置３０は、電子制御ユニット３２の指令に基づき点火回路ユニット３１を動作させて点火コイル４０から点火プラグ７に高電圧を印加することにより、点火プラグ７に放電を発生させる。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ７の一対の電極間で放電が発生し得るほどの電圧をいう。
【００１６】
電子制御ユニット３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート等からなるマイクロコンピュータによって構成されており、図中、「ＥＣＵ」と表す。図２に示すように、説明の便宜上、電子制御ユニット３２を機能的に点火制御部３３とエンジン制御部３４とに分けて扱う。ただし、これは、現実の物理的な区分や配置を意味するものではない。
点火制御部３３は、特許請求の範囲に記載の「投入エネルギ制御手段」に相当する。実施形態における点火制御部３３は、投入エネルギの制御のみでなく点火信号ＩＧＴの生成の機能も含むため、「点火制御部」という。
【００１７】
図１の破線矢印で示すように、電子制御ユニット３２は、クランク位置センサ３５、カム位置センサ３６、水温センサ３７、スロットル開度センサ３８、及び吸気圧センサ３９等の各種センサからの検出信号が入力される。電子制御ユニット３２は、これらの各種センサからの検出信号に基づき、実線矢印で示すように、スロットル弁１４、インジェクタ１６、及び点火回路ユニット３１等を駆動してエンジン１３の運転状態を制御する。
【００１８】
［点火装置の構成］
次に、点火装置３０の構成について図２を参照して説明する。
図２に示すように、点火装置３０は、点火コイル４０、点火回路ユニット３１、及び、電子制御ユニット３２の点火制御部３３を含む。
【００１９】
点火コイル４０は、一次コイル４１と二次コイル４２と整流素子４３とを有し、公知の昇圧トランスを構成している。
一次コイル４１は、一端が、一定の直流電圧を供給可能な「直流電源」としてのバッテリ６の正極に接続されており、他端が点火スイッチ４５を介して接地されている。以下、一次コイル４１のバッテリ６と反対側を「接地側」という。
二次コイル４２は、一次コイル４１と磁気的に結合されており、一端が点火プラグ７の一対の電極を介して接地されており、他端が整流素子４３及び二次電流検出抵抗４７を介して接地されている。
【００２０】
一次コイル４１に流れる電流を一次電流Ｉ１といい、一次電流Ｉ１の増減によって発生し、二次コイル４２に流れる電流を二次電流Ｉ２という。図中に矢印で示すように、一次電流Ｉ１は、一次コイル４１から点火スイッチ４５に向かう方向の電流を正とし、二次電流Ｉ２は、二次コイル４２から点火プラグ７に向かう方向の電流を正とする。また、二次コイル４２の点火プラグ７側の電圧を二次電圧という。
整流素子４３は、ダイオードで構成されており、二次電流Ｉ２を整流する。
点火コイル４０は、一次コイル４１を流れる電流の変化に応じて電磁誘導の相互誘導作用により二次コイル４２に高電圧を発生させ、この高電圧を点火プラグ７に印加する。本実施形態では、１つの点火プラグ７に対し１つの点火コイル４０が設けられている。
【００２１】
点火回路ユニット３１は、点火スイッチ（イグナイタ）４５、二次電流検出抵抗４７、二次電流検出回路４８、エネルギ投入部５０を有している。また、点火回路ユニット３１は、本発明の特徴的構成である着火判定回路７２を有している。
【００２２】
点火スイッチ４５は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で構成されており、コレクタが点火コイル４０の一次コイル４１の接地側に接続され、エミッタが接地され、ゲートが電子制御ユニット３２に接続されている。エミッタは、整流素子４６を介してコレクタに接続されている。
点火スイッチ４５は、ゲートに入力される点火信号ＩＧＴに応じてオンオフ動作する。詳しくは、点火スイッチ４５は、点火信号ＩＧＴの立ち上がり時にオンとなり、点火信号ＩＧＴの立ち下がり時にオフとなる。一次コイル４１における一次電流Ｉ１は、点火スイッチ４５により点火信号ＩＧＴに従って導通及び遮断が切り替えられる。
二次電流検出回路４８は、二次電流検出抵抗４７の両端電圧に基づいて二次電流Ｉ２を検出する。
【００２３】
「エネルギ投入手段」としてのエネルギ投入部５０は、エネルギ蓄積コイル５２、充電スイッチ５３、充電スイッチ用ドライバ回路５４、及び整流素子５５から構成されるＤＣＤＣコンバータ５１、並びに、コンデンサ５６、放電スイッチ５７、放電スイッチ用ドライバ回路５８及び整流素子５９を有している。
【００２４】
ＤＣＤＣコンバータ５１は、バッテリ６の電圧を昇圧し、コンデンサ５６に供給する。
エネルギ蓄積コイル５２は、一端がバッテリ６に接続され、他端が充電スイッチ５３を介して接地されている。充電スイッチ５３は、例えばＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）で構成されており、ドレインがエネルギ蓄積コイル５２に接続され、ソースが接地され、ゲートがドライバ回路５４に接続されている。ドライバ回路５４は、充電スイッチ信号ＳＷｃを出力し、充電スイッチ５３をオンオフ駆動可能である。
整流素子５５は、ダイオードで構成されており、コンデンサ５６からエネルギ蓄積コイル５２及び充電スイッチ５３側への電流の逆流を防止する。
【００２５】
充電スイッチ５３がオンしたとき、エネルギ蓄積コイル５２に電流が流れ、電気エネルギが蓄積される。また、充電スイッチ５３がオフしたとき、エネルギ蓄積コイル５２に蓄積された電気エネルギがバッテリ６の直流電圧に重畳してコンデンサ５６側へ放出される。充電スイッチ５３がオンオフ動作を繰り返すことで、エネルギ蓄積コイル５２にてエネルギの蓄積と放出が繰り返され、バッテリ電圧が昇圧される。
【００２６】
コンデンサ５６は、一方の電極が整流素子５５を介してエネルギ蓄積コイル５２の接地側に接続され、他方の電極が接地されている。コンデンサ５６は、ＤＣＤＣコンバータ５１によって昇圧された電圧を蓄電する。コンデンサ５６に蓄電された電圧を「コンデンサ電圧Ｖｄｃ」と称する。
【００２７】
放電スイッチ５７は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、ドレインがコンデンサ５６に接続され、ソースが一次コイル４１の接地側に接続され、ゲートがドライバ回路５８に接続されている。ドライバ回路５８は、ゲートに入力されるエネルギ投入期間信号ＩＧＷおよび目標二次電流信号ＩＧＡに応じて、放電スイッチ信号ＳＷｄを出力し、放電スイッチ５７をオンオフ駆動可能である。
整流素子５９は、ダイオードで構成されており、点火コイル４０からコンデンサ５６への電流の逆流を防止している。
なお、図２では１気筒に対する構成のみを示しているが、現実には、放電スイッチ５７以降の構成は気筒数分が並列して設けられており、放電スイッチ５７の手前で電流経路が気筒毎に分岐され、コンデンサ５６に蓄積されたエネルギが各経路に分配される。
【００２８】
「着火判定手段」としての着火判定回路７２は、燃焼室１７に設けられた着火検出器７１からの情報に基づいて混合気が着火したか否かを判定し、着火判定信号ＩＧＪを電子制御ユニット３２に出力する。なお、着火検出器７１は、燃焼室１７における混合気の着火に関連する情報を取得する手段であり、例えば着火により発生した光を検出する光センサや、混合気が着火して燃焼するときの火炎によって電極間に流れるイオン電流を検出するイオンプローブ等を利用することができる。例えば着火検出器７１による検出値（光やイオン電流等の検出値）が閾値を上回っているとき、着火判定回路７２は混合気が着火していると判定する。
以上が点火回路ユニット３１の構成である。
【００２９】
次に、電子制御ユニット３２の点火制御部３３は、クランク位置センサ３５等の各種センサから取得したエンジン１３の運転情報に基づいて、点火信号ＩＧＴ及びエネルギ投入期間信号ＩＧＷを生成し、点火回路ユニット３１に出力する。
【００３０】
点火信号ＩＧＴは、点火スイッチ４５のゲート、及び、充電スイッチ用ドライバ回路５４に入力される。点火スイッチ４５は、点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルの期間、オンとなる。ドライバ回路５４は、点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルの期間、充電スイッチ５３のゲートに対し、充電スイッチ５３をオンオフ制御する充電スイッチ信号ＳＷｃを繰り返し出力する。
【００３１】
エネルギ投入期間信号ＩＧＷは、放電スイッチ用ドライバ回路５８に入力される。ドライバ回路５８は、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨ（ハイ）レベルの期間、放電スイッチ５７のゲートに対し、放電スイッチ５７をオンオフ制御する放電スイッチ信号ＳＷｄを繰り返し出力する。
【００３２】
また、点火制御部３３は、二次電流Ｉ２の目標値（以下「目標二次電流Ｉ２*」という。）を指示するための目標二次電流信号ＩＧＡを生成し、ドライバ回路５８に入力する。目標二次電流Ｉ２*は、点火放電を良好に維持可能な程度の電流に設定されている。
【００３３】
また、点火制御部３３は、エネルギ投入期間ＩＧＷ中に、着火判定回路７２からの着火判定信号ＩＧＪをチェックし、混合気が着火したことを示す信号を検出できなかった場合、着火不良回数ｍをカウントする。着火判定信号ＩＧＪのチェックは、１行程の点火動作中、例えば略一定時間毎や略一定クランク角度毎等に行われる。
【００３４】
［点火装置の作動］
次に、点火装置３０の作動について図３のタイムチャートを参照して説明する。
なお、二次コイル４２に高電圧を発生させために一次コイル４１を流れる電流を変化させる方法は、以下の２通りある。一つ目は、バッテリ６から一次コイル４１への通電を点火スイッチ４０で遮断する方法、二つ目は、エネルギ投入部５０によって一次コイル４１の接地側からエネルギを投入する方法である。
以下で説明する点火装置３０の作動は、一つ目の方法で点火プラグ７の放電を開始させた後、二つ目の方法で当該放電を持続させる制御方式に基づくものであり、この制御方式は、本出願人が開発したものである。以下、本明細書において、単に「エネルギ投入制御」という場合、この制御方式を意味する。ここでは、まず、比較例となる基本的なエネルギ投入制御による作動の概要を説明し、本実施形態の特徴については後で詳しく述べる。
【００３５】
図３のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、縦軸に上から順に、点火信号ＩＧＴ、エネルギ投入期間信号ＩＧＷ、充電スイッチ信号ＳＷｃ、放電スイッチ信号ＳＷｄ、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、一次電流Ｉ１、二次電流Ｉ２の時間変化を示している。
【００３６】
図３中、「一次電流Ｉ１」及び「二次電流Ｉ２」は、図２に示す矢印方向の電流を正の値とし、矢印と反対方向の電流を負の値とする。以下の説明において、負の電流の大小に言及する場合、「電流の絶対値」を基準として大小を表す。すなわち、負領域において、電流値が０［Ａ］から離れ絶対値が大きくなるほど「電流が増加又は上昇する」といい、０［Ａ］に近づき絶対値が小さくなるほど「電流が減少又は低下する」という。
【００３７】
まず、時刻ｔ１にて点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルに立ち上がると、点火スイッチ４５がオンされる。このとき、エネルギ投入期間信号ＩＧＷはＬ（ロー）レベルであるため放電スイッチ５７はオフである。これにより、一次コイル４１における一次電流Ｉ１の通電が開始する。
【００３８】
また、点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の充電スイッチ信号ＳＷｃが、充電スイッチ５３のゲートに入力される。すると、充電スイッチ５３のオン後のオフ期間に、コンデンサ電圧Ｖｄｃがステップ状に上昇する。
このようにして、点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間に、点火コイル４０が充電されるとともに、ＤＣＤＣコンバータ５１の出力によってコンデンサ５６にエネルギが蓄積される。このエネルギの蓄積は、時刻ｔ２までに終了する。
このとき、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、すなわちコンデンサ５６のエネルギ蓄積量は、充電スイッチ信号ＳＷｃのオンデューティ比およびオンオフ回数によって制御可能である。
【００３９】
その後、時刻ｔ２にて点火信号ＩＧＴがＬレベルに立ち下げられ、点火スイッチ４５がオフされると、それまで一次コイル４１に通電していた一次電流Ｉ１が急激に遮断される。すると、一次コイル４１にバッテリ６よりも大きな起電力が発生し、二次コイル４２に大きな二次電圧が生じる。これにより、点火コイル４０から点火プラグ７に高電圧が印加され、点火プラグ７に放電が発生し二次電流Ｉ２が流れる。
【００４０】
その後、仮にエネルギ投入制御を行わないとすると、二次電流Ｉ２は、破線で示すように、時間経過とともに０［Ａ］に近づき、放電を維持できない程度まで減衰すると放電は終了する。
【００４１】
それに対し、エネルギ投入制御では、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３にエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルに立ち上げられ、充電スイッチ信号ＳＷｃがオフの状態で、矩形波パルス状の放電スイッチ信号ＳＷｄが、放電スイッチ５７に入力される。これにより、充電スイッチ５３がオフの状態で放電スイッチ５７がオンオフを繰り返す。
【００４２】
すると、放電スイッチ５７のオン期間に、コンデンサ５６の蓄積エネルギが放出され、一次コイル４１の接地側に投入される。このとき、二次コイル４２には、それまで通電していた二次電流Ｉ２に対し、コンデンサ５６からの投入エネルギに起因する一次電流Ｉ１の通電に伴う二次電流Ｉ２の追加分が同一極性で重畳される。二次電流Ｉ２が所定値に達すると、放電スイッチ５７がオフし、一次コイル４１への通電が停止して二次電流Ｉ２が低下する。二次電流Ｉ２が所定値まで低下すると、再度放電スイッチ５７がオンされ、二次電流Ｉ２へ電流が重畳される。この重畳は、時刻ｔ３−ｔ４の間、放電スイッチ５７がオンになる毎に、繰り返される。これにより、二次電流Ｉ２は、目標二次電流Ｉ２*に一致するように維持される。
【００４３】
なお、以下では、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルの期間、すなわち、エネルギ投入により放電を持続させる期間を、同じ記号を用いて「エネルギ投入期間ＩＧＷ」と記載する。また、本実施形態では、エネルギ投入期間ＩＧＷにおける二次電流Ｉ２の波状の最大値と最小値との中間値を、目標二次電流Ｉ２*としているが、最大値または最小値を目標値としてもよい。
【００４４】
時刻ｔ４でエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＬレベルに立ち下げられると、放電スイッチ信号ＳＷｄがオフのままになり、放電スイッチ５７のオンオフ動作が停止する。これにより、一次電流Ｉ１および二次電流Ｉ２は共にゼロとなる。
【００４５】
このようなエネルギ投入制御では、従来の多重放電方式などに比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
【００４６】
［着火判定処理］
一般に、高回転、高負荷領域におけるリーン燃焼状態での運転中に、運転状態の変化や温度等の環境条件の変化によって、点火プラグ７の放電による混合気の着火状態が変動する場合がある。具体的には、着火状態が良く、エネルギ投入期間ＩＧＷの早い段階で着火する場合や、反対に着火状態が悪く、エネルギ投入期間ＩＧＷが終了しても着火せず、失火に至る場合がある。
【００４７】
そこで、本実施形態の点火装置３０は、燃焼室１７の混合気の着火を検出する着火検出器７１からの情報に基づいて、混合気の着火状態に合わせたエネルギ投入制御を行うことに特徴を有する。
【００４８】
以下に、本実施形態の着火判定処理について、図４のフローフローチャートを参照して説明する。本実施形態の着火判定処置は、点火制御部３３によって燃焼サイクル毎に実行される。また、着火不良回数ｍは初期値をゼロとする。
【００４９】
以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。
最初に、エネルギ投入動作が開始されたか否か（Ｓ１）、及び、エネルギ投入動作中であるか否か（Ｓ２）を判断し、いずれかがＮＯであれば処理を終了する。エネルギ投入動作が開始され（Ｓ１：ＹＥＳ）、かつ、エネルギ投入動作中である（Ｓ２：ＹＥＳ）場合は、Ｓ３に移行する。
【００５０】
Ｓ３では、着火判定回路７２からの着火判定信号ＩＧＪをチェックし、当該情報に基づいて混合気が着火しているか否かを判断する。混合気が着火していないと判断された場合には、Ｓ４に移行し、着火していると判断された場合にはＳ９に移行する。
【００５１】
混合気が着火していないと判断された場合（Ｓ３：ＮＯ）に移行するＳ４では、着火不良回数ｍをカウントアップする。
その後、Ｓ５では、着火不良回数ｍがＮ回以上であるか否かを判断する。Ｎは、例えば点火プラグ７による着火不良が偶発的なものでなく、明らかな火花エネルギの不足によるものであると判断する基準として設定される任意の数である。
【００５２】
着火不良回数ｍがＮ回以上である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６に移行する。Ｓ６では、火花エネルギを増やすために目標二次電流Ｉ２*を上昇させ、または／かつ、エネルギ投入時間ＩＧＷを延長させる。その後、Ｓ７では、着火不良回数ｍを初期化する。
着火不良回数ｍがＮ回未満である場合には（Ｓ５：ＮＯ）、そのままＳ８に移行する。
【００５３】
Ｓ８では、クランク位置センサ３５からの情報を取得し、現在のクランク位置が所定位置を超えたか否かを判断する。所定位置とは、例えばピストン位置が下死点付近まで到達しており着火させてもエンジン出力には貢献できない位置である。現在のクランク位置が所定位置を超えていると判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には、Ｓ９に移行する。
現在のクランク位置が所定位置を超えていないと判断された場合（Ｓ８：ＮＯ）には、Ｓ３に戻り、再び着火判定を行う。
【００５４】
混合気が着火していると判断された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、または、現在のクランク位置が所定位置を超えていると判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）に移行するＳ９では、点火制御部３３は、エネルギ投入信号ＩＧＷをＬレベルに立ち下げる。これにより、放電スイッチ５７がオフ状態になり、コンデンサ５６から点火コイル４０へのエネルギ投入が停止される。
その後、Ｓ１０では、着火不良回数ｍを初期化する。
以上により、着火判定処理を終了する。
【００５５】
なお、上述の着火判定処理において、着火判定周期、ならびに、目標二次電流Ｉ２*上昇およびエネルギ投入期間ＩＧＷの延長について、いずれを実施するか、或いは両方を実施するかの選択については、エンジン１３の運転条件等によって判断すればよい。着火判定周期は、Ｓ８からＳ３に戻る間に一定時間タイマーを用いた待ち時間制御等を加えることにより容易に設定でき、例えば略一定時間毎や略一定クランク角度毎に行われる。
【００５６】
また、目標二次電流Ｉ２*の上昇およびエネルギ投入期間ＩＧＷの延長によるエネルギ投入制御の条件の補正を実施しても、着火が検出されない場合には、これらのエネルギ投入制御の条件の補正に加えて、或いは、当該補正に換えて、電子制御ユニット３２のエンジン制御部３４からスロットル弁１４のアクチュエータ及びインジェクタ１６に信号を出力し、吸気量及び燃料噴射量を制御することで空燃比をリッチ化してもよい。さらに、空燃比を変更しても燃焼状態が改善しない場合にはダイアグ信号を出力してもよい。
また、上述の処理は原則として気筒毎に行う。ただし、構成を簡略化し、複数の気筒をグループとして制御してもよい。また、学習制御に反映させてもよい。
【００５７】
［比較］
次に、図５のタイムチャートを参照して、本実施形態の着火判定処理を含むエネルギ投入制御を行った場合と、比較例となる基本的なエネルギ投入制御を行った場合とを比較する。なお、図５では、本実施形態による波形を実線で示し、比較例による波形を２点鎖線で示している。
【００５８】
本実施形態では、着火判定回路７２は、時刻ｔ３とｔ４との間（例えば時刻ｔＦ）に混合気が着火したと判定した場合、着火判定信号ＩＧＪをＨレベルに立ち上げる。すると、点火制御部３３は、即座にエネルギ投入信号ＩＧＷをＬレベルに立ち下げる。これによって、放電スイッチ信号ＳＷｄがオフ状態になり、放電スイッチ５７がオンオフ動作を停止するため、点火コイル４０へのエネルギ投入が停止される。エネルギ投入の停止後、二次電流Ｉ２は０になる。図５では、エネルギ投入の停止により短縮されたエネルギ投入期間ＩＧＷをＩＧＷ’と記載している。
【００５９】
本実施形態では、コンデンサ電圧Ｖｄｃは、時刻ｔ３の直後から、点火コイル４０へのエネルギ投入のために徐々に減少しているが、エネルギ投入の停止後には減少が停止し、その時点の電圧値が保持される。
一方、比較例では、時刻ｔ３とｔ４との間に着火した場合にも、エネルギ投入期間ＩＧＷは変わらず、コンデンサ電圧Ｖｄｃは、時刻ｔ３からｔ４まで減少を続ける。
したがって、本実施形態では、比較例に対して余剰エネルギΔＶｄｃを加えたエネルギをコンデンサ５６に保持することができる。コンデンサ５６にエネルギを保持することにより、次回燃焼サイクルにおけるエネルギの充電をその保持した値から開始することができ、無駄なエネルギ放出をなくすことができる。
【００６０】
（効果）
（１）本実施形態の点火装置３０は、着火検出器７１が検出した情報に基づいて混合気が着火したか否かを判定する着火判定回路７２を備えており、エネルギ投入信号ＩＧＷに混合気が着火したと判定された場合、エネルギ投入部５０は同一のエネルギ投入信号ＩＧＷ内のエネルギ投入を即座に停止させる。燃焼サイクルの着火状態に同一サイクル内で即時に対応するため、投入エネルギを無駄に消費することない。
【００６１】
（２）1回の燃焼サイクルにおいて連続してＮ回以上、エネルギ投入期間ＩＧＷ内の着火が検出されなかったとき、点火制御部３３は、目標二次電流Ｉ２*の上昇およびエネルギ投入期間ＩＧＷを延長のいずれか一方、または両方を実施する。エネルギ投入期間ＩＧＷが延長されれば、点火プラグ７の放電持続時間が長くなり、目標二次電流Ｉ２*が上昇すれば、点火プラグ７の放電電流は高くなり、着火しやすくなる。従って、エネルギ投入期間内に混合気が着火しないとき、同一期間内でエネルギ投入制御の条件を変更するため、着火性を確保することができる。
【００６２】
（３）本実施形態の点火装置３０では、エネルギ投入部５０が、点火スイッチ４０による放電の発生中、一次コイル４１の接地側に電気エネルギを重畳的に投入することにより放電を持続させる方式を採用している。これにより、従来の多重放電等の方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
また、エネルギ投入期間ＩＧＷ中、二次電流Ｉ２は、常に負の値となり、交番電流を用いる他の方式のようにゼロクロスしないため、吹き消えの発生を防止することができる。
【００６３】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態のエネルギ投入部５０は、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」を採用している。この他、本発明の「エネルギ投入手段」として、放電を継続させるエネルギ投入期間を設ける方式であれば、従来の多重放電方式や特開２０１２−１６７６６５号公報に開示された「ＤＣＯ方式」等の方式を採用して適宜、放電継続を中断させたり、延長させたりしてもよい。
【００６４】
（イ）また、上記実施形態では、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」における制御条件を、着火状態に応じて補正している。この他、二次電流又はエネルギ投入期間を可変制御可能な方式であれば、従来の多重放電方式や特開２０１２−１６７６６５号公報に開示された「ＤＣＯ方式」等のエネルギ投入制御方式に対して、本発明を適用し、着火状態に応じて放電回数を変更したり、コイルの電源電圧を変更したり等を実施して、投入エネルギの制御値を補正するようにしてもよい。
【００６５】
（ウ）図２の構成の点火装置３０によるエネルギ投入制御は、図３に示すように、点火信号ＩＧＴのＨレベル中に充電スイッチ信号ＳＷｃをオンオフしてコンデンサ電圧Ｖｄｃを蓄積した後、エネルギ投入期間ＩＧＷに、一次コイル４１の接地側にエネルギを投入する方法に限らない。例えば、エネルギ投入期間ＩＧＷに、充電スイッチ信号ＳＷｃと放電スイッチ信号ＳＷｄとを交互にオンオフ制御することで、充電スイッチ信号ＳＷｃがオンのときエネルギ蓄積コイル５２が蓄積したエネルギを、その都度、一次コイル４１の接地側に投入するようにしてもよい。その場合、コンデンサ５６を備えなくてもよい。
【００６６】
（エ）二次電流Ｉ２の制御は、上記実施形態のように、二次電流検出抵抗４７及び二次電流検出回路４８を備え、二次電流Ｉ２をフィードバック制御する形態に限らない。例えば、二次電流検出抵抗４７及び二次電流検出回路４８を備えず、二次電流Ｉ２をフィードフォワード制御してもよい。
【００６７】
（オ）着火判定回路７２は、上記実施形態のように点火回路ユニット３１に含まれる構成に限らず、電子制御ユニット３２に含まれてもよい。また、ハードウェア、ソフトウェアのいずれで構成されてもよい。
【００６８】
（カ）点火回路ユニット３１は、電子制御ユニッ３２トを収容するハウジング内に収容されるか、あるいは点火コイル４０を収容するハウジング内に収容されてもよい。
点火スイッチ４５及びエネルギ投入部５０は別々のハウジング内に収容されてもよい。例えば、点火コイル４０を収容するハウジング内に点火スイッチ４５が収容され、電子制御ユニット３２を収容するハウジング内にエネルギ投入部５０が収容されてもよい。
【００６９】
（キ）点火スイッチ４５は、ＩＧＢＴに限らず、比較的耐圧の高い他のスイッチング素子で構成されてもよい。また、充電スイッチ５３及び放電スイッチ５７は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、他のスイッチング素子で構成されてもよい。
（ク）直流電源６は、バッテリに限らず、例えば交流電源をスイッチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源等で構成されてもよい。
【００７０】
（ケ）上記実施形態では、エネルギ投入部５０は、ＤＣＤＣコンバータ５１によって、バッテリ６の電圧を昇圧している。他の実施形態では、点火装置３０がハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される場合には、主機バッテリの出力電圧をそのまま、或いは降圧して、投入エネルギとして用いてもよい。
【００７１】
（コ）電子制御ユニット３２は、主に点火装置３０を制御する部分の他に、上記実施形態の特徴とは比較的関連性の低い、エンジン１３全体の運転状態を制御する部分を含む。これらは一つのユニットとして構成されてもよく、或いは、信号線等によって互いに通信される別体のユニットとして構成されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１３  ・・・内燃機関、
１７  ・・・燃焼室、
３０  ・・・点火装置、
４０  ・・・点火コイル、
４１  ・・・一次コイル、    ４２  ・・・二次コイル、
４５  ・・・点火スイッチ、
５０  ・・・エネルギ投入部（エネルギ投入手段）、
６    ・・・バッテリ（直流電源）、
７    ・・・点火プラグ、
７１  ・・・着火検出器、
７２  ・・・着火判定回路（着火判定手段）。
【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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