(57)【要約】【課題】点火時期に先立って点火時に必要なエネルギーを認識可能であり、消費されるエネルギーを低減し、燃費を向上する内燃機関の点火制御装置を提供する。【解決手段】点火制御装置のＩＧｗ生成部は、ＥＣＵから出力された点火時期信号の幅すなわち立ち上がりｔ１から立ち下がりｔ２までの幅Ｔ１に基づいて多重放電期間信号ＩＧｗを生成する。点火時期信号ＩＧｔは、その立ち下がりｔ２が点火時期となり、その幅Ｔ１から多重放電期間信号ＩＧｗの幅Ｔ２が設定される。これにより、多重放電期間信号ＩＧｗは点火時期信号ＩＧｔに重畳される。また、駆動回路部は、点火時期までに多重放電期間Ｔ２を認識することができる。そのため、多重放電期間Ｔ２に必要となるエネルギー密度は、点火プラグが点火時期に達するまでに認識可能となる。その結果、駆動回路部は、多重放電期間Ｔ２の放電で必要となる電気的エネルギーを過不足なく設定することができる。【選択図】図１
2008138639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルおよび二次コイルを有する点火コイルと、
第一電気エネルギーを生成する第一電気エネルギー生成手段と、
前記第一電気エネルギーよりも電圧の高い第二電気エネルギーを生成する第二電気エネルギー生成手段と、
前記第一電気エネルギー生成手段および前記第二電気エネルギー生成手段から前記一次コイルへの電気エネルギーの供給を断続するスイッチ手段と、を備え、
前記スイッチ手段を開閉することにより、前記二次コイルに二次電流を供給して多重放電を実施する内燃機関の点火制御装置であって、
内燃機関の運転状態に基づいてパルス状の点火時期信号を生成する点火時期信号生成手段と、
前記点火時期信号生成手段で生成された前記点火時期信号の信号幅から多重放電期間を設定する多重放電期間設定手段と、
前記多重放電期間設定手段で設定された前記多重放電期間に基づいて、前記第一電気エネルギー生成手段および前記第二電気エネルギー生成手段に供給する電気エネルギーを設定し、前記スイッチ手段を制御する点火制御手段と、
を備える点火制御装置。
【請求項２】
前記多重放電期間設定手段は、パルス状の前記点火時期信号の立ち上がりから立ち下がりまでの幅に基づいて前記多重放電期間に設定し、
前記点火制御手段は、前記立ち下がりを点火開始時期とする請求項１記載の点火制御装置。
【請求項３】
前記多重放電期間設定手段は、パルス状の前記点火時期信号の幅に１：１で対応する前記多重放電期間を設定する請求項２記載の点火制御装置。
【請求項４】
前記多重放電期間設定手段は、パルス状の前記点火時期信号の幅を所定の比率で変更して前記多重放電期間を設定する請求項２記載の点火制御装置。
【請求項５】
前記第一電気エネルギー生成手段および前記第二電気エネルギー生成手段で生成した電気エネルギーを充電する充電手段を備え、
前記充電手段は常に充電されている請求項１から４のいずれか一項記載の点火制御装置。
【請求項６】
前記充電手段は、パルス状の前記点火時期信号の立ち下がりまでに充電が完了されている請求項５記載の点火制御装置。
【請求項７】
前記第一電気エネルギー生成手段および前記第二電気エネルギー生成手段は、いずれもＤＣ／ＤＣコンバータを有する請求項５または６記載の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火制御装置に関し、特に一回の燃焼行程の間に複数回の放電を行う多重放電を実施する点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関の場合、点火コイルを備える点火装置によって点火プラグの放電が実施される。点火プラグが放電することにより、内燃機関の燃焼室に吸入された混合気が着火される。近年では、混合気の燃焼状態を良好にするため、一回の燃焼行程の間に点火プラグにおいて複数回の放電を実施する、いわゆる多重放電が提案されている。多重放電では、多重放電の期間中、点火プラグにおいて放電が繰り返し実施される。
【０００３】
上記のような多重放電を実施する場合、点火制御装置側では放電の開始時期すなわち点火時期と、多重放電を行う期間すなわち多重放電期間とを取得する必要がある。点火時期および多重放電期間は、例えば内燃機関の運転状態に応じてＥＣＵが設定している。そのため、点火制御装置は、ＥＣＵから点火時期を設定した点火時期信号および多重放電期間を設定した多重放電期間信号の双方を取得しなければならない。
【０００４】
しかしながら、従来の場合、ＥＣＵは、点火時期信号を出力した後、多重放電期間信号を点火制御装置へ出力する。そのため、点火制御装置は、点火時期信号に基づいて燃焼室における点火プラグの放電を開始した後、多重放電期間信号に基づいて所定の期間、多重放電を実施する。その結果、点火制御装置側では、点火プラグの放電が開始されるまで、多重放電によってどの程度の電気エネルギーが消費されるか、すなわち放電時のエネルギー密度を認識することができない。したがって、電気エネルギー生成手段から点火コイルへ供給するエネルギーは、あらゆる条件を満足するように、大きな値に設定する必要がある。これにより、放電状況に関わらず投入エネルギーの増大を招き、結果として燃費に悪影響を与えることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、点火時期に先立って点火時に必要なエネルギーを認識可能であり、消費されるエネルギーを低減し、燃費を向上する内燃機関の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】
【０００７】
請求項１記載の発明では、多重放電期間設定手段を備えている。多重放電期間設定手段は、点火時期信号生成手段で生成されたパルス状の点火時期信号の信号幅から多重放電期間を設定する。これにより、多重放電期間設定手段は、点火時期信号を取得することにより、点火時期および多重放電期間を認識可能である。その結果、点火時期に先立って多重放電期間が設定され、点火時に必要なエネルギーを認識可能である。これにより、点火制御手段は、第一電気エネルギー生成手段および第二電気エネルギー生成手段へ供給すべき電気エネルギーをあらかじめ設定する。したがって、消費されるエネルギーを低減することができ、燃費を向上することができる。
【０００８】
また、請求項１記載の発明では、点火時期信号から点火時期および多重放電期間を取得している。すなわち、点火時期信号には、点火時期と多重放電期間とが重畳されている。したがって、信号線を低減することができる。
請求項２記載の発明では、多重放電期間設定手段は、点火時期信号の立ち上がりから立ち下がりまでの幅、すなわち立ち上がりから立ち下がりまでの期間に基づいて多重放電期間を設定する。そして、点火制御手段は、この点火制御信号の立ち下がりを点火時期、すなわち放電開始時期とする。これにより、点火制御手段が点火制御信号の立ち下がりによって点火時期を認識する前に、多重放電期間設定手段はその点火制御信号の幅に基づいて多重放電期間を設定する。したがって、点火時期に先立って多重放電期間、および点火時に必要なエネルギーを認識することができ、消費されるエネルギーを低減し、燃費を向上することができる。
【０００９】
請求項３または４記載の発明では、多重放電期間設定手段は、点火時期信号の幅をそのまま、または所定の比率で変更して多重放電期間として設定する。したがって、内燃機関の特性あるいは運転状態などに応じて、多重放電期間を任意に設定することができる。
請求項５または６記載の発明では、充電手段は常に充電されている。パルス状の点火時期信号から点火時期を認識することにより、点火時期信号の送出から点火コイルへの通電までの期間が短い。そのため、あらかじめ充電手段には十分な電気エネルギーを蓄える必要がある。充電手段を常に充電することにより、点火時には十分な電気エネルギーが確保される。したがって、多重放電を確実に実施することができる。
【００１０】
請求項７記載の発明では、第一電気エネルギー生成手段および第二電気エネルギー生成手段はいずれもＤＣ／ＤＣコンバータを有している。これにより、多重放電の際、ＤＣ／ＤＣコンバータから充電手段には十分な電気エネルギーが供給される。したがって、点火プラグの近傍における混合気の流速が大きな場合でも、放電を確実に生じさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による点火制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態では、内燃機関としての車両用のガソリンエンジンに適用される点火制御装置について説明する。本発明の第１実施形態による点火制御装置の概略構成を図２に示す。
【００１２】
点火制御装置１０は、直流電源としてのバッテリ１１、第一電気エネルギー生成手段としてのＤＣ／ＤＣコンバータ３０、第二電気エネルギー生成手段としてのＤＣ／ＤＣコンバータ４０、充電手段としてのコンデンサ１２、点火コイル２０、スイッチ手段としてのＩＧＢＴ１３、波形整形部１４、点火制御手段としての駆動回路部１５、多重放電期間設定手段としてのＩＧｗ生成部５０、電源電圧検出部６０、および電流検出部１６を備えている。点火コイル２０には、点火プラグ２１が接続されている。また、点火制御装置１０には、電子制御システム（ＥＣＵ）１７が接続している。ＥＣＵ１７は、特許請求の範囲における点火時期信号生成手段である。点火制御装置１０は、ＥＣＵ１７からの点火指令に基づいて点火プラグ２１に放電火花を生じさせる。
【００１３】
バッテリ１１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０が接続している。超リーンバーンを実施する場合、ガソリンエンジンの燃焼室における混合気の流速は大きくなる。そのため、多重放電を実施する際、十分な電圧を点火プラグ２１に供給するために、点火制御装置１０はＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、バッテリ１１の電圧を昇圧して出力する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０から点火コイル２０へ電気エネルギーを供給し、点火プラグ２１の点火放電を実施する。
【００１４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、点火コイル２０の二次側における電流すなわち二次電流を確保するための電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力電圧Ｖｄｃは、数十Ｖから百Ｖ程度である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、逆流防止用のダイオード３１を経由して点火コイル２０の一次側コイル２２に直列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、図３に示すように例えばインダクタ３２、トランジスタ３３、ダイオード３４およびコンデンサ３５などから構成される昇圧回路を有している。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、インダクタ３２に代えてトランスを有していてもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、複数のインダクタ３２およびトランスを有していてもよい。
【００１５】
また、リーンバーンでは、混合気の流速が大きくなるため、多重放電で再点火を行う際に、さらに大きな電圧が必要となる。そのため、点火制御装置１０は、図２に示すように点火コイル２０の二次コイル側への電流を確保するためのＤＣ／ＤＣコンバータ３０に加え、多重放電時の再点火のためのＤＣ／ＤＣコンバータ４０を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力電圧は数千Ｖ程度である。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、逆流防止用のダイオード４１を経由して点火コイル２０の一次側コイル２２に直列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、図３に示すように例えばトランス４２およびトランジスタ４３などから構成される昇圧回路を有している。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、トランス４２に代えてインダクタを有していてもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、複数のトランス４２およびインダクタを有していてもよい。
【００１６】
コンデンサ１２は、図２に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０またはＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由してバッテリ１１と直列に接続されている。コンデンサ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０またはＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由してバッテリ１１から供給された電気的エネルギーを蓄積する。コンデンサ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０から供給される電力によって常に充電される。点火コイル２０は、一次側コイル２２および二次側コイル２３を有している。一次側コイル２２は、一方の端部がコンデンサ１２に接続され、他方の端部がＩＧＢＴ１３に接続されている。二次側コイル２３は、一方の端部が点火プラグ２１に接続され、他方の端部が電流検出用の抵抗２４に接続されている。
【００１７】
ＩＧＢＴ１３は、上述のように点火コイル２０の一次側コイル２２に直列に接続している。ＩＧＢＴ１３は、スイッチ手段を構成している。ＩＧＢＴ１３がオンされることにより、コンデンサ１２に蓄えられた電荷すなわち電気的エネルギーが放出される。これにより、コンデンサ１２に蓄えられた電気的エネルギーが点火コイル２０の一次側コイル２２へ供給される。ＩＧＢＴ１３がオフされると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０またはＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由してバッテリ１１から供給された電気的エネルギーがコンデンサ１２に充電される。
【００１８】
ここで、コンデンサ１２の充電電圧はＶｃとし、点火プラグ２１の端子間の電圧はＶｐと定義する。バッテリ１１から点火コイル２０の一次側コイル２２へ電流が流れる向きを正として、一次側コイル２２に流れる電流を一次電流Ｉ１と定義する。また、点火コイル２０の二次側コイル２３から点火プラグ２１へ電流が流れる向きを正として、二次側コイル２３に流れる電流を二次電流Ｉ２と定義する。
【００１９】
ＥＣＵ１７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭから構成されるマイクロコンピュータを有している。ＥＣＵ１７は、ＲＯＭに記録された各種のコンピュータプログラムを実行することによって、点火制御装置１０をはじめとするエンジン全体の運転状態を制御する。点火時期制御を実施する場合、ＥＣＵ１７は、エンジンの回転速度やアクセル開度などのエンジンの運転状態を示す運転状態を取得する。そして、ＥＣＵ１７は、取得した運転状態に基づいて、最適な点火時期を算出し、算出した点火時期に基づいた点火時期信号ＩＧｔを点火制御装置１０へ出力する。波形整形部１４は、ＥＣＵ１７から出力され点火制御装置１０へ入力された点火時期信号ＩＧｔの波形をエンジンの各気筒ごとに整形する。
【００２０】
ＩＧｗ生成部５０は、波形整形部１４を経由してＥＣＵ１７から受け取った点火時期信号ＩＧｔに基づいて、多重放電期間を設定する多重放電期間信号ＩＧｗ信号を生成する。駆動回路部１５は、ＩＧｗ生成部５０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０、ＩＧＢＴ１３、ならびに電流検出部１６に接続している。駆動回路部１５は、点火時期信号ＩＧｔおよびＩＧｗ生成部５０で生成された多重放電期間信号、ならびに電流検出部１６で検出した二次電流Ｉ２に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０およびＩＧＢＴ１３を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、駆動回路部１５によってコンデンサ１２へ供給する電気的エネルギーのエネルギー密度が制御される。また、駆動回路部１５は、ＩＧＢＴ１３へ駆動信号を出力することにより、ＩＧＢＴ１３のオンまたはオフの時期を制御する。
【００２１】
第１実施形態の場合、ＥＣＵ１７は、図１に示すようにパルス状の点火時期信号ＩＧｔを点火制御装置１０へ出力する。すなわち、点火時期信号ＩＧｔは、立ち上がりｔ１から立ち下がりｔ２までの間に時間的な幅Ｔ１を有する信号である。駆動回路部１５は、点火時期信号ＩＧｔの立ち上がりｔ１になると、ＩＧｗ生成部５０へ点火時期信号ＩＧｔを供給する。ＩＧｗ生成部５０は、図４に示すように点火時期信号ＩＧｔが入力される入力端５１に接続されたコンデンサ５２を有している。入力端５１とコンデンサ５２との間には、スイッチ５３が設けられている。ＥＣＵ１７から出力される点火時期信号ＩＧｔの立ち上がりｔ１になると、スイッチ５３がオンされ、図５に示すように点火時期信号ＩＧｔの電荷がコンデンサ５２に充電される。そして、ＩＧｗ生成部５０のコンデンサ５２は、パルス状の点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２まで充電される。
【００２２】
ここで、点火時期信号ＩＧｔが立ち下がりｔ２に達すると、駆動回路部１５はＩＧｗ生成部５０のコンデンサ５２への充電を停止するとともに、駆動回路部１５はＩＧＢＴ１３をオンする。これにより、点火コイル２０の一次側コイル２２には、コンデンサ１２に蓄えられた電荷が放電され、点火プラグ２１による点火放電が発生する。また、駆動回路部１５は、点火時期信号ＩＧｔが立ち下がりｔ２に達すると、図４に示すＩＧｗ生成部５０のスイッチ５３をオフにするとともに、コンデンサ５２の放電回路に設けられたスイッチ５４をオンにする。これにより、ＩＧｗ生成部５０のコンデンサ５２に蓄えられた電荷は放電される。このコンデンサ５２の放電期間は、図５に示すように多重放電期間信号ＩＧｗの幅すなわち多重放電期間Ｔ２に対応する。駆動回路部１５は、コンデンサ５２の放電期間に対応する多重放電期間信号ＩＧｗがオンになっている間、点火プラグ２１において多重放電を実施する。
【００２３】
このように、ＩＧｗ生成部５０は、ＥＣＵ１７から出力された点火時期信号ＩＧｔに基づいて多重放電期間信号ＩＧｗを生成する。コンデンサ５２の充電期間と放電期間との比率を変更することにより、ＩＧｗ生成部５０で生成される多重放電期間信号ＩＧｗの幅すなわち多重放電期間Ｔ２は、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１と同一のＴ２、またはこの幅Ｔ１を任意の比率で変更したＴ２’となる。すなわち、図５に示すようにＩＧｗ生成部５０におけるコンデンサ５２の充電期間と放電期間とを一致させることにより、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１は、そのまま多重放電期間信号ＩＧｗの幅つまり多重放電期間Ｔ２となる。したがって、Ｔ１＝Ｔ２となる。一方、コンデンサ５２の充電期間と放電期間との比率を変更することにより、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１から生成する多重放電期間信号ＩＧｗの幅すなわち多重放電期間Ｔ２’を所定の比率で変更することができる。なお、図５では、Ｔ１＝Ｔ２またはＴ１＞Ｔ２’に設定する場合について示しているが、Ｔ１＜Ｔ２’に設定してもよい。
【００２４】
駆動回路部１５は、ＥＣＵ１７から出力される点火時期信号ＩＧｔの立ち上がりｔ１によってＩＧｗ生成部５０のコンデンサ５２における充電を開始する。そして、駆動回路部１５は、点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２によってＩＧＢＴをオンにし、点火プラグ２１における放電を開始させる。これとともに、駆動回路部１５は、点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２において、ＩＧｗ生成部５０のコンデンサ５２の放電を開始し、コンデンサ５２が放電している期間中、点火プラグ２１において多重放電を継続させる。これにより、ＩＧｗ生成部５０は、点火時期信号ＩＧｔの立ち上がりｔ１から立ち下がりｔ２までの幅Ｔ１を所定の比率で変換した期間を多重放電期間Ｔ２として多重放電期間信号ＩＧｗを生成する。また、駆動回路部１５は、点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２によってＩＧＢＴ１３をオンにする。そのため、点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２は、点火コイル２０による点火プラグ２１の点火開始時期となる。このように、第１実施形態では、点火時期信号ＩＧｔに基づいて、ＩＧｗ生成部５０において多重放電期間信号ＩＧｗを自己生成している。
【００２５】
図２に示すように、電源電圧検出部６０は、バッテリ１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０の電圧を検出する。電源電圧検出部６０は、図３に示すように充電電流設定部６１に接続している。電源電圧検出部６０は、バッテリ１１の電圧およびＩＧｗ生成部５０で生成された多重放電期間信号ＩＧｗに基づいて、充電電流設定部６１において充電電流を設定する。これにより、充電電流設定部６１は、ＩＧｗ生成部５０で生成された多重放電期間信号ＩＧｗに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０を通してコンデンサ１２に供給すべき電気エネルギーを設定する。
【００２６】
充電電流設定部６１は、図６に示すように多重放電期間信号ＩＧｗから設定電流を算出する。充電電流設定部６１は、多重放電期間信号ＩＧｗから設定された設定電圧から、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ充電するための設定電流値を算出する。充電電流設定部６１は、図７に示すように電源電圧検出部６０および変換部６２に接続している。変換部６２は、ＩＧｗ幅検出部６３を経由してＩＧｗ生成部５０に接続している。変換部６２は、ＩＧｗ生成部５０で生成されＩＧｗ幅検出部６３で検出した多重放電期間信号ＩＧｗに基づいて、多重放電期間信号ＩＧｗの幅を電圧に変換する。変換部６２では、例えば図８に示すように多重放電期間信号ＩＧｗから変換電圧が生成される。充電電流設定部６１は、多重放電期間信号ＩＧｗの幅が大きくなるほど、この変換電圧が大きくなる。
【００２７】
例えばエンジンにおける混合気の流速が小さいとき、点火プラグ２１では長期間放電させる必要がある。そのため、図９（Ａ）に示すように流速が小さくなると、必要な多重放電期間信号ＩＧｗの幅すなわち多重放電期間Ｔ２は長くなる。ここで、混合気の流速は、概ねエンジンの回転数に相関する。そして、変換部６２おいて多重放電期間信号ＩＧｗから生成される変換電圧は大きくなる。このように、多重放電期間が長いとき、混合気の流速は小さくなるため、図６に示すように点火プラグ２１で放電される放電電流は小さくてもよく、図９（Ｂ）に示すようにエネルギー密度は小さくてもよい。
【００２８】
一方、混合気の流速が大きいとき、点火プラグ２１において放電させる期間は短縮される。そのため、図９（Ａ）に示すように流速が大きくなると、多重放電期間信号ＩＧｗの幅すなわち多重放電期間Ｔ２’は短くなる。そして、変換部６２おいて多重放電期間信号ＩＧｗから生成される変換電圧は小さくなる。このように、多重放電期間が短いとき、図６に示すように点火プラグ２１で放電される放電電流は大きくなり、図９（Ｂ）に示すようにエネルギー密度は増大する。
【００２９】
したがって、図６に示すように多重放電期間Ｔ２が長くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、４０の出力電流Ｉｄｃおよびコンデンサ１２の電流Ｉｃは低下する。このように、充電電流設定部６１は、変換部６２において生成する変換電圧とエネルギー密度とを反比例させることにより、多重放電期間信号ＩＧｗの幅に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０に充電する電流値を設定する。充電電流設定部６１は、例えば図１０に示すようにバッテリ１１の電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０に充電する電流値を設定する。その結果、点火時期信号ＩＧｔが立ち下がり、点火プラグ２１の放電が開始されるまでに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０に供給すべき電気的エネルギーが多重放電期間Ｔ２に対応して過不足なく設定される。
【００３０】
電流検出部１６は、点火コイル２０の二次側コイル２３を流れる二次電流Ｉ２を検出する。電流検出部１６は、検出した二次側コイル２３を流れる二次電流Ｉ２を電気信号として駆動回路部１５へ出力する。駆動回路部１５は、電流検出部１６で検出した二次電流Ｉ２に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０、ならびにＩＧＢＴ１３を制御する。これにより、点火コイル２０の一次側コイル２２を流れる一次電流Ｉ１を制御する。
【００３１】
次に、上述の点火制御装置１０による作動について説明する。図１は、点火作動のタイムチャートを示す模式図である。点火制御装置１０は、点火時期である点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２になると、点火プラグ２１において初回の点火放電を生じさせる。そして、所定の多重放電期間Ｔ２であるｔ２からｔ３において、点火制御装置１０は点火プラグ２１に点火放電を繰り返し生じさせる。
【００３２】
点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりに対応する点火時期ｔ２になるまで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からコンデンサ１２に電気的エネルギーが充電される。このように、第１実施形態では、点火時期ｔ２になるまでの間に、コンデンサ１２には点火に十分な電気的エネルギーが充電される。点火時期信号ＩＧｔが立ち下がる点火時期ｔ２になると、駆動回路部１５はＩＧＢＴ１３へ駆動信号を出力し、ＩＧＢＴ１３をオンにする。これにより、一次側コイル２２にはコンデンサ１２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３０から電気的エネルギーが供給される。その結果、点火プラグ２１に数十ｋＶ以上の二次側電圧Ｖ２すなわちプラグ電圧が印加され、点火プラグ２１には点火放電が生じる。このとき、コンデンサ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０から出力される電気的エネルギーによって充電される。そして、駆動回路部１５は、電流検出部１６で検出した二次電流Ｉ２が所定の放電維持電流＋Ｉｋ、−Ｉｋの範囲を維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０、ならびにＩＧＢＴ１３を制御する。これにより、点火プラグ２１に点火放電をともないつつ、点火放電が繰り返し発生する。多重放電期間Ｔ２において、二次側電圧Ｖ２は、正の電圧が一次側コイル２２を流れる一次電流Ｉ１によって発生し、コンデンサ１２への電圧の供給によって初回の点火放電と同様に負の電圧が生じる。
【００３３】
充電電流設定部６１は、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１から生成された多重放電期間信号ＩＧｗによって、バッテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０に供給すべき電気的なエネルギーを設定する。すなわち、充電電流設定部６１は、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１を知ることにより、点火プラグ２１の放電の際に必要となる電気的エネルギーを放電に先立って知ることができる。そのため、充電電流設定部６１からＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０には、必要となる電気的エネルギーが過不足なく充電される。
【００３４】
以上、説明したように、本発明の第１実施形態では、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１に基づいて、多重放電期間信号ＩＧｗを生成するとともに、点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２を点火時期に設定している。そのため、駆動回路部１５は、点火時期となる点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２までに、多重放電期間Ｔ２を認識可能となる。このように、点火時期信号ＩＧｔにより、点火時期までに多重放電期間Ｔ２を認識することにより、以下のような効果が得られる。
【００３５】
（１）点火時期信号ＩＧｔは、その立ち下がりｔ２が点火時期となり、その幅Ｔ１に基づいて多重放電期間Ｔ２が設定される。そのため、多重放電期間信号ＩＧｗは点火時期信号ＩＧｔに重畳される。その結果、点火制御装置１０は、ＥＣＵ１７から点火時期信号と別に多重放電期間信号ＩＧｗを取得する必要がない。したがって、点火制御装置１０とＥＣＵ１７とを接続する信号線を点火時期信号ＩＧｔ用に一本化することができ、信号線の本数を低減することができる。
【００３６】
（２）駆動回路部１５は、ＩＧｗ生成部５０において点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１から多重放電期間Ｔ２を設定するため、点火時期までに多重放電期間Ｔ２を認識する。そのため、多重放電期間Ｔ２に必要となるエネルギー密度、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０に供給すべき電気的エネルギーの密度は、点火プラグ２１が点火時期に達するまでに認識可能となる。その結果、駆動回路部１５は、多重放電期間Ｔ２中の放電で必要となる電気的エネルギーをバッテリ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ過不足なく供給する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ投入すべきエネルギーを必要最小限に設定することができ、エネルギーの無駄を低減し、燃費を向上することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による点火制御装置を図１１に示す。
第２実施形態では、図１１に示すように点火制御装置１０は、点火プラグ２１による放電が確実に行われているか否かを判断するＩＧｆ信号生成部７０を備えている。ＩＧｆ信号生成部７０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ３０またはＤＣ／ＤＣコンバータ４０の異常など、点火プラグ２１において十分な放電が実施されない異常検出の基となる放電信号ＩＧｆをＥＣＵ１７へ出力する。ＩＧｆ信号生成部７０は、図１２に示すように信号発生回路７１を有している。信号発生回路７１の二次電流切替部７２では、図１３に示すような「−（マイナス）火花信号」を生成する。「−火花信号」は、点火コイル２０の二次側コイル２３を流れる電流が負の値を有するとき生成される。図１２に示すように、ＩＧｆ信号発生回路７１のコンデンサ７３には、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１に応じて電荷が蓄えられる。ＥＣＵ１７から点火時期信号ＩＧｔが出力されると、ＩＧｔ幅充電部７４によりスイッチ７５がオンになる。スイッチ７５がオンになることにより、コンデンサ７３には点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１に応じて電荷が蓄えられる。このとき、コンデンサ７３の電圧はＶｆとなる。そして、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１に応じて電荷が蓄えられたコンデンサ７３の最大電圧は、ピークホールド部７６にピーク電圧Ｖｐとして保持される。
【００３８】
点火コイル２０の二次側コイル２３を二次電流Ｉ２が流れると、二次電流切替部７２において「−火花信号」が生成される。この「−火花信号」が生成されるごとに、コンデンサ７３は放電される。そのため、図１３に示すように、コンデンサ７３の電圧Ｖｆは、点火コイル２０において「−（マイナス）放電」が発生するごとに低下する。
【００３９】
信号発生回路７１の分圧回路７７では、コンデンサ７３の電圧Ｖｆとピークホールド部７６に保持されたピーク電圧Ｖｐとを比較する。分圧回路７７では、コンデンサ７３の電圧Ｖｆがピーク電圧ＶｐのＫ倍（Ｋ＜１）になる時期を検出する。そして、分圧回路７７で検出したコンデンサ７３の電圧Ｖｆがピーク電圧ＶｐのＫ倍となると、一定期間信号作成部７８からＥＣＵ１７へ一定のパルス幅を有する放電信号ＩＧｆが出力される。
【００４０】
上述のようにコンデンサ７３は、点火時期信号ＩＧｔに応じて電荷が蓄えられる。そのため、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１に応じて、コンデンサ７３の電圧Ｖｆは徐々に増加する。そして、点火時期信号ＩＧｔの立ち下がりｔ２において、コンデンサ７３の電圧はピーク電圧Ｖｐに達する。一方、点火時期信号ＩＧｔが立ち下がり、点火時期信号ＩＧｔの幅Ｔ１に対応する多重放電期間Ｔ２において点火プラグ２１で放電が発生すると、点火コイル２０の二次側コイル２３には二次電流Ｉ２が流れる。二次電流Ｉ２が流れ、点火プラグ２１において「−放電」が発生するごとに、上述のようにコンデンサ７３の電圧は低下する。そして、コンデンサ７３の電圧がピーク電圧ＶｐのＫ倍すなわちＶｆ＝Ｖｐ×Ｋになると、一定期間信号作成部７８から放電信号ＩＧｆが出力される。
【００４１】
コンデンサ７３の電圧がピーク電圧Ｖｐに達してから、Ｖｆ＝Ｖｐ×Ｋになるまでの期間は（１−Ｋ）×ＩＧｗとなる。そのため、一定期間信号作成部７８で作成される放電信号ＩＧｆは、多重放電期間Ｔ２内に出力が開始される。放電信号ＩＧｆは、ＥＣＵ１７に出力される。これにより、ＥＣＵ１７において多重放電期間信号ＩＧｗと放電信号ＩＧｆとを検出することにより、点火プラグ２１における放電期間が、あらかじめ設定された多重放電期間Ｔ２に対する実際に放電された期間の比率として算出される。したがって、ＥＣＵ１７は、点火プラグ２１における火花放電が確実に実施されたか否かを検出することができ、点火制御装置１０の異常を早期に検出することができる。
【００４２】
第２実施形態では、第１実施形態と同様に点火プラグ２１の放電に先立って点火時期信号ＩＧｔから多重放電期間Ｔ２を取得している。これにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、第２実施形態では、点火プラグ２１において点火放電が発生しているとき、ＩＧｆ信号生成部７０では、点火コイル２０の二次側コイル２３を流れる二次電流Ｉ２に基づいて点火プラグ２１において放電が十分に発生しているかを検出する。ＩＧｆ信号生成部７０は、コンデンサ７３の電圧がピーク電圧Ｖｐに達してからＶｆ＝Ｖｐ×Ｋに低下するまでの期間と多重放電期間Ｔ２とから放電信号ＩＧｆを生成する。これにより、ＥＣＵ１７において多重放電期間信号ＩＧｗと放電信号ＩＧｆとを検出することにより、点火プラグ２１における放電期間が、あらかじめ設定された多重放電期間Ｔ２に対する実際に放電された期間の比率として算出される。したがって、ＥＣＵ１７は、点火プラグ２１における火花放電が確実に実施されたか否かを検出することができ、点火制御装置１０の異常を早期に検出することができる。
【００４３】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態による点火制御装置における点火時期制御のタイミングチャートを示す模式図。
【図２】本発明の第１実施形態による点火制御装置の回路構成を示す概略図。
【図３】本発明の第１実施形態による点火制御装置のＤＣ／ＤＣコンバータおよび電源電圧検出部などの回路構成を示す概略図。
【図４】本発明の第１実施形態による点火制御装置のＩＧｗ生成部の回路構成を示す概略図。
【図５】本発明の第１実施形態による点火制御装置のＩＧｗ生成部における多重放電期間信号ＩＧｗを生成するタイミングチャートを示す模式図。
【図６】本発明の第１実施形態による点火制御装置におけるエネルギー密度設定のタイミングチャートを示す模式図。
【図７】本発明の第１実施形態による点火制御装置における充電電流設定部の回路構成を示す概略図。
【図８】変換部における多重放電期間信号ＩＧｗと電圧との関係を示す模式図。
【図９】（Ａ）は混合気の流速と多重点火期間Ｔ２との関係を示す模式図であり、（Ｂ）は多重放電期間信号ＩＧｗの幅（＝Ｔ２）と必要なエネルギー密度との関係を示す模式図。
【図１０】本発明の第１実施形態による点火制御装置の充電電流設定部における充電電流係数の設定に用いるバッテリ電圧と充電電流係数との関係を示す模式図。
【図１１】本発明の第２実施形態による点火制御装置の回路構成を示す概略図。
【図１２】本発明の第２実施形態による点火制御装置におけるＩＧｆ信号生成部の回路構成を示す概略図。
【図１３】本発明の第２実施形態による点火制御装置における放電信号ＩＧｆ生成のタイミングチャートを示す模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１０：点火制御装置、１２：コンデンサ（充電手段）、１３：ＩＧＢＴ（スイッチ手段）、１５：駆動回路部（点火制御部）、１７：ＥＣＵ（点火時期信号生成手段）、２０：点火コイル、２１：点火プラグ、２２：一次側コイル、２３：二次側コイル、３０：ＤＣ／ＤＣコンバータ（第一電気エネルギー生成手段）、４０：コンバータ（第二電気エネルギー生成手段）、５０：ＩＧｗ生成部（多重放電期間設定手段）
【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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【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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