(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側コイル及び二次側コイルからなる点火コイルと、前記二次側コイルに接続されて電極間で点火放電する点火プラグとを備える点火装置に適用され、内燃機関の１回の燃焼行程中に前記点火放電を複数回行わせる多重放電を実施させるよう、前記点火装置の作動を制御する内燃機関の点火制御装置において、
前記点火プラグの電極間を流れる二次電流又は二次電圧の変化のうち、前記点火放電の開始時点で現れるピーク値から変化するときの変化速度に基づき、沿面放電又はアーク伸びといった放電異常の発生を検出する異常検出手段を備え、
前記放電異常が検出された場合には、その放電異常に該当する点火放電を停止させるとともに、次回の点火放電に要する電力の充電を開始させるよう前記点火装置の作動を制御することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
前記放電異常が検出された場合には、１回の燃焼行程中に行われる前記点火放電の回数を増加させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
一次側コイル及び二次側コイルからなる点火コイルと、前記二次側コイルに接続されて電極間で点火放電する点火プラグとを備える点火装置に適用され、内燃機関の１回の燃焼行程中に前記点火放電を複数回行わせる多重放電を実施させるよう、前記点火装置の作動を制御する内燃機関の点火制御装置において、
前記点火プラグの電極間を流れる二次電流又は二次電圧に基づき、沿面放電又はアーク伸びといった放電異常の発生を検出する異常検出手段を備え、
前記放電異常が検出された場合には、その放電異常に該当する点火放電を停止させるとともに、次回の点火放電に要する電力の充電を開始させるよう前記点火装置の作動を制御し、１回の燃焼行程中に行われる前記点火放電の回数を増加させることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項４】
前記放電異常が検出された後における前記点火放電の回数を、予め設定された回数にすることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項５】
前記異常検出手段は、前記二次電流又は前記二次電圧の値のうち、前記点火放電の開始時点で現れるピーク値に基づき、前記放電異常を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関であり、
前記点火プラグのうち前記点火放電を行う電極部は、燃料の噴射軌跡上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関であり、
燃料噴射弁からは複数の噴霧パターンで前記燃焼室に燃料が噴射されており、
前記点火プラグのうち前記点火放電を行う電極部は、前記複数の噴霧パターンの間に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関には、燃焼室への流入空気を過給する過給機が備えられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の点火制御装置と、前記点火装置とを備えることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【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かかり、１回の燃焼行程中に点火プラグでの点火放電を複数回行わせる多重放電を実施させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関に備えられた点火装置において、例えばトランジスタ点火方式の場合には、点火コイルの一次側コイルで充電された電力を放電すると、二次側コイルに接続された点火プラグの電極間で点火放電（火花放電）が為されることとなる。そして、１回の点火放電だけでは着火しないことが懸念されるところ、この懸念を低減させるべく、１回の燃焼行程中に点火放電を複数回行わせる多重放電を実施することが従来より知られている。この多重放電は、１回の燃焼行程中に一次側コイルでの充放電を複数回繰り返すことで実現される。
【０００３】
例えば特許文献１では、１回の燃焼行程中において初回の点火放電の開始から所定時間が経過すると、一次側コイルでの放電を停止させて点火放電を停止させると同時に一次側コイルへの充電を開始させる。その後、前記充電の開始から所定時間が経過すると、一次側コイルでの充電を放電に切り替えて点火放電を開始させる。つまり、所定時間毎に一次側コイルでの充放電を切り替えることで多重放電を実現させている。なお、ＣＤＩ方式の場合には、所定時間毎にコンデンサでの充放電を切り替えることで多重放電を実現させている。
【特許文献１】特表２００３−５２１６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、点火プラグにおける正常な点火放電は、図６（ａ）中の波線ＳＰ１に示すように一方の電極１５ａから他方の電極１５ｂに放電する。これに対し、電極１５ａを保持する碍子部１５ｃに、燃焼時に生じるカーボン等の導電性物質１５ｘが付着して堆積すると、一方の電極１５ａから導電性物質１５ｘを通じて他方の電極１５ｂに放電する沿面放電（波線ＳＰ１０参照）が生じてしまう場合がある。但し、沿面放電により導電性物質１５ｘが焼き切られると、次回の点火放電では沿面放電が生じないこととなる。したがって、沿面放電は多重放電の初回で生じる可能性が高く、その場合でも２回目には正常な点火放電となる可能性が高い。そして、沿面放電は着火性が悪いため、初回の沿面放電では着火せず、２回目の点火放電で着火する可能性が高い。
【０００５】
要するに、沿面放電が生じていない多重放電による着火（以下、「正常時着火」と呼ぶ）は、多重放電の初回で為される確率が高い。これに対し、沿面放電が生じた多重放電による着火（以下、「異常時着火」と呼ぶ）は、初回の沿面放電の後、２回目の点火放電で為される確率が高い。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の如く所定時間毎に一次側コイルでの充放電を切り替える従来制御では、着火に寄与する可能性の低い無駄な沿面放電が生じた場合でも、その沿面放電は所定時間継続されることとなる。すると、次回の点火放電に要する一次側コイルでの充電開始時期（図３（ａ）中の符号ｔ１２参照）が遅くなるため、次回の点火放電開始時期（符号ｔ１３参照）が遅くなり、異常時着火の時期（符号ｔｙ参照）は遅くなる。すると、正常時着火の時期（図２中の符号ｔｘ参照）と異常時着火の時期（ｔｙ）とのばらつきが大きくなるので、内燃機関の出力トルクの変動が大きくなる。
【０００７】
また、沿面放電が生じていなくても、燃焼室内の吸気流（例えばタンブル流やスワール流）の軌跡上、或いは筒内噴射された燃料の噴射軌跡上に電極１５ａ，１５ｂが配置されていると、図６（ｂ）中の符号ＳＰ１に示す正常な点火放電によるアークは、吸気流や噴流（符号Ｆ参照）の影響を受けて、点火を繰り返す毎に徐々に屈曲して伸びるように変形する場合がある（符号ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４参照）。このようなアーク伸びが生じている状態で着火すると、正常アークにより着火した場合と比べて過剰な燃焼状態となる。したがって、アーク伸び発生の有無に起因して燃焼状態のばらつきが生じてしまい、内燃機関の出力トルクの変動が大きくなることが懸念される。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の如く所定時間毎に一次側コイルでの充放電を切り替える従来制御では、アーク伸びが生じた場合でも、その点火放電は所定時間継続されることとなるため、アーク伸びが生じている状態で着火する可能性が高くなってしまい、ひいては上記出力トルク変動の問題が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、沿面放電又はアーク伸びといった放電異常に起因して生じる内燃機関の出力トルク変動の抑制を図った、内燃機関の点火制御装置及び点火制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１１】
第１の発明では、
一次側コイル及び二次側コイルからなる点火コイルと、前記二次側コイルに接続されて電極間で点火放電する点火プラグとを備える点火装置に適用され、
内燃機関の１回の燃焼行程中に前記点火放電を複数回行わせる多重放電を実施させるよう、前記点火装置の作動を制御する内燃機関の点火制御装置において、
前記点火プラグの電極間を流れる二次電流又は二次電圧に基づき、沿面放電又はアーク伸びといった放電異常の発生を検出する異常検出手段を備え、
前記放電異常が検出された場合には、その放電異常に該当する点火放電を停止させるとともに、次回の点火放電に要する電力の充電を開始させるよう前記点火装置の作動を制御することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、沿面放電が発生すると点火放電が停止されるので、着火に寄与する可能性の低い無駄な沿面放電の実施期間を短くできる。また、アーク伸びが発生すると点火放電が停止されるので、アーク伸びが生じている状態で着火する可能性を低くでき、ひいてはアーク伸び発生の有無に起因した先述の燃焼状態ばらつきの発生を低減でき、出力トルク変動を抑制できる。
【００１３】
さらに本発明によれば、沿面放電又はアーク伸びが発生すると次回の点火放電に要する充電が開始されるので、その次回充電の開始時期（図４中の符号ｔ１２’参照）を早くできる。よって、次回の点火放電時期（符号ｔ１３’参照）を早くでき、異常時着火の時期（符号ｔｚ参照）を早くできる。その結果、正常時着火の時期（図２及び図４中の符号ｔｘ参照）と異常時着火の時期（ｔｚ）とのばらつきを小さくできる。したがって、沿面放電又はアーク伸びに起因して生じる内燃機関の出力トルク変動を抑制できる。
【００１４】
第２の発明では、前記異常検出手段は、前記二次電流又は前記二次電圧の値のうち、前記点火放電の開始時点で現れるピーク値（図４中の符号Ｉｓ参照）に基づき、前記放電異常を検出することを特徴とする。本発明者らは、放電異常が発生すると上記ピーク値が正常時と異なる値になることを見出した。例えば図４に示す例では、放電異常が生じると二次電流のピーク値は高くなり、二次電圧のピーク値は低くなる。したがって、上記第２の発明の如くピーク値に基き放電異常を検出すれば、その異常検出を容易にできる。
【００１５】
第３の発明では、前記異常検出手段は、前記二次電流又は前記二次電圧の変化のうち、前記点火放電の開始時点で現れるピーク値から変化するときの変化速度（図４中の符号αｓ参照）に基づき、前記放電異常を検出することを特徴とする。本発明者らは、放電異常が発生すると上記変化速度αｓが正常時と異なる値になることを見出した。例えば図４に示す例では、放電異常が生じると二次電流及び二次電圧の変化速度αｓは速くなる（傾きαｓが急峻になる）。したがって、上記第３の発明の如くピーク値から変化するときの変化速度に基き放電異常を検出すれば、その検出を容易にできる。
【００１６】
そもそも多重放電は、１回の点火放電だけでは着火しない確率が高くなるとの懸念を解消するためのものであるが、放電異常が検出された場合には、正常な点火放電の回数が少なくなることとなり、前記懸念を十分に解消できなくなる。この点に鑑みた第４の発明では、前記放電異常が検出された場合には、１回の燃焼行程中に行われる前記点火放電の回数を増加させることを特徴とするので、上記懸念を十分に解消できる。
【００１７】
第５の発明では、前記放電異常が検出された後における前記点火放電の回数を、予め設定された回数にすることを特徴とする。これによれば、放電異常の後に行われる正常な点火放電の回数が予め設定された回数となるので、先述した着火しない確率を十分に低くでき、好適である。
【００１８】
第６の発明では、前記内燃機関は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関であり、前記点火プラグのうち前記点火放電を行う電極部は、燃料の噴射軌跡上に配置されていることを特徴とする（図７参照）。この場合には、電極部に噴流が直接当たるのでアーク伸びが生じやすく、また、燃焼時に生じるカーボン等の導電性物質が点火プラグに付着しやすくなるので沿面放電が生じやすい。よって、このように放電異常が生じやすい内燃機関においては、上記第１〜第５の発明による効果が好適に発揮される。
【００１９】
第７の発明では、前記内燃機関は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関であり、燃料噴射弁からは複数の噴霧パターンで前記燃焼室に燃料が噴射されており、前記点火プラグのうち前記点火放電を行う電極部は、前記複数の噴霧パターンの間に配置されていることを特徴とする（図８参照）。この場合には、上記第６の発明の構成に比べて電極部に噴流が直接当たる度合いは小さいものの、燃焼時に生じるカーボン等の導電性物質が点火プラグに付着しやすくなるので沿面放電が生じやすい。よって、このように放電異常が生じやすい内燃機関においては、上記第１〜第５の発明による効果が好適に発揮される。
【００２０】
第８の発明では、前記内燃機関には、燃焼室への流入空気を過給する過給機が備えられていることを特徴とする。この場合には、過給された流速の速い吸気が点火プラグに衝突することになるので、アーク伸びが生じやすくなるとともに、導電性物質の点火プラグへの付着も生じやすくなるため沿面放電も生じやすくなる。よって、このように放電異常が生じやすい内燃機関においては、上記第１〜第５の発明による効果が好適に発揮される。
【００２１】
第９の発明は、上記点火制御装置と、前記点火装置とを備えることを特徴とする内燃機関の点火制御システムである。この点火制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
本実施形態は、内燃機関である車載ガソリンエンジンを対象として点火制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）からの点火指令に基づき点火プラグにて点火放電（スパーク）を生じさせることととしている。先ずは、図１を用いて点火制御システムの概略構成を説明する。
【００２４】
図１において、気筒ごとに設けられる点火コイル１０は、一次側コイル１０ａと二次側コイル１０ｂとからなる。一次側コイル１０ａは、その一端が電源回路１１を介してバッテリ１２の高電位（＋１２ボルト）側に接続され、他端がスイッチ手段としてのＩＧＢＴ１３を介して接地されている。ＩＧＢＴ１３のゲートは点火制御回路１４に接続されており、この点火制御回路１４によりＩＧＢＴ１３がオン／オフ制御されるようになっている。また、二次側コイル１０ｂは、その一端が点火プラグ１５に接続され、他端がツェナーダイオード１６及び電流検出用の抵抗１７（シャント抵抗）を介して接地されている。電流検出用の抵抗１７の出力は点火制御回路１４に入力される。ここで、電源回路１１の出力電圧をＶｏとし、一次側コイル１０ａ及び二次側コイル１０ｂを流れる電流をそれぞれ一次電流Ｉ１，二次電流Ｉ２とする。
【００２５】
ＥＣＵ２０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することによってエンジンの各種運転状態を制御するものである。点火時期制御においてＥＣＵ２０は、エンジン回転速度やアクセル操作量などのエンジンの運転状態を表す運転状態情報を取得し、その運転状態情報に基づいて最適な点火時期を算出する。そして、その点火時期に応じて点火信号ＩＧｔを生成し、点火制御回路１４に出力する。また、本点火制御システムでは、燃焼状態を良好なものにするために１回の燃焼行程内で点火プラグ１５に点火放電を複数回生じさせる多重放電制御を実施する。このため、ＥＣＵ２０は、運転状態情報に基づいて点火放電を繰り返し生じさせる多重放電期間を算出する。そして、その多重放電期間を規定する多重期間信号ＩＧｗを生成し、点火制御回路１４に出力する。
【００２６】
点火制御回路１４は、ＥＣＵ２０より入力した点火信号ＩＧｔ及び多重期間信号ＩＧｗに基づきＩＧＢＴ１３をオン／オフをさせるための駆動信号ＩＧを出力する。詳しくは、点火信号ＩＧｔに従ってＩＧＢＴ１３をオン／オフし、点火時期にて初回の点火放電を生じさせる。その後、多重期間信号ＩＧｗによる多重放電期間の間、ＩＧＢＴ１３を繰り返しオン／オフし、点火プラグ１５に点火放電を繰り返し生じさせる。このような多重放電の動作の概要について、図２のタイムチャートを用いて説明する。但し、図２では正常な放電が為された場合のタイムチャートであり、後に詳述する放電異常の発生が検出された場合には、図４に示すタイムチャートとなるよう多重放電の動作は制御される。
【００２７】
正常放電にかかる図２では、点火時期としてタイミングｔ１１において初回の点火放電を生じさせ、多重放電期間としてタイミングｔ１１〜ｔ１４の間で点火放電を繰り返し生じさせている。ここでは、一定の切替時間Ｔｂ，ＴｃごとにＩＧＢＴ１３をオン／オフする構成について説明する。
【００２８】
先ず点火時期前のタイミングｔ１０において、点火信号ＩＧｔがＨレベルに立ち上げられると、それを受けて駆動信号ＩＧがＨレベルに立ち上げられてＩＧＢＴ１３がオンされる。これにより、一次側コイル１０ａに一次電流Ｉ１が流れ、点火コイル１０が充電される。その後、点火時期であるタイミングｔ１１において点火信号ＩＧｔがＬレベルに立ち下げられると、駆動信号ＩＧがＬレベルに立ち下げられてＩＧＢＴ１３がオフされる。これにより、点火コイル１０の放電に伴って点火プラグ１５に初回の点火放電が生じる。
【００２９】
また、タイミングｔ１１において、多重期間信号ＩＧｗがＨレベルに立ち上げられている。このため、タイミングｔ１１より切替時間Ｔｂが経過したタイミングｔ１２において、駆動信号ＩＧがＨレベルに立ち上げられ、ＩＧＢＴ１３がオンされる。これにより、一次側コイル１０ａに一次電流Ｉ１が再び流れ、点火コイル１０が再充電される。さらに切替時間Ｔｃが経過してタイミングｔ１３になると、駆動信号ＩＧがＬレベルに立ち下げられ、ＩＧＢＴ１３がオフされる。これにより、点火プラグ１５に再び点火放電が生じる。
【００３０】
以後、タイミングｔ１４において多重期間信号ＩＧｗがＬレベルに立ち下がるまで、駆動信号ＩＧのＨ／Ｌレベルが切替時間Ｔｂ，Ｔｃごとに切り替えられ、ＩＧＢＴ１３がオン／オフされる。これにより、多重放電期間の間、点火プラグ１５に点火放電が繰り返し発生する。なお、沿面放電が生じていない多重放電による着火（正常時着火）は、多重放電の初回で為される確率が高い。その場合、放電期間ｔｂのうち十分に放電が為された時点、つまり放電終了時点ｔ１２の近傍時点（符号ｔｘに示す時点）で着火する確率が高い。
【００３１】
ちなみに、上述の如く切替時間Ｔｂ，Ｔｃが経過する毎に駆動信号ＩＧのＨ／Ｌレベルを切り替えることで多重放電するよう制御する他に、次のように制御してもよい。すなわち、点火放電が為されたことに伴い下降した二次電流Ｉ２の値が、予め設定されたカット電流値Ｉｃにまで上昇したことを検出したタイミングｔ１２で、点火コイル１０での放電をカットして充電に切り替える。そして、充電開始の後、切替時間Ｔｃが経過したタイミングｔ１３で点火コイル１０の放電を充電に切り替える。
【００３２】
さて、上述したようにＩＧＢＴ１３のオン／オフを一定の切替時間Ｔｂ，Ｔｃごとに切り替える制御、或いはカット電流値Ｉｃに基づき切り替える制御では、先述した沿面放電（図６（ａ）参照）が生じた場合には、次のような不具合が生じる。
【００３３】
図３（ａ）は、初回の点火放電時に沿面放電が生じた場合の不具合を示しており、この場合には、着火に寄与する可能性の低い無駄な沿面放電が所定時間Ｔｂ継続されることとなる。すると、次回の点火放電に要する一次側コイル１０ａでの充電開始時期ｔ１２が無駄に遅くなるため、次回の一次側コイル１０ａでの放電開始時期ｔ１３も無駄に遅くなる。よって、次回の二次側コイル１０ｂでの点火放電開始時期ｔ１３が遅くなるので異常時着火の時期ｔｙは無駄に遅くなる。すると、正常時着火の時期ｔｘ（図２参照）と異常時着火の時期ｔｙとのばらつきが大きくなるので、内燃機関の出力トルクの変動が大きくなる。
【００３４】
図３（ｂ）は、初回の点火放電時にアーク伸びが生じた場合の不具合を示しており、このようなアーク伸びが生じている状態で着火すると、正常アークにより着火した場合と比べて過剰な燃焼状態となる。したがって、アーク伸び発生の有無に起因して燃焼状態のばらつきが生じてしまい、内燃機関の出力トルクの変動が大きくなることが懸念される。しかも、図３（ｂ）の例ではアーク伸びが生じた状態の点火放電が所定時間Ｔｂ継続されることとなるため、アーク伸びが生じている状態で着火する可能性が高くなってしまい、ひいては上記出力トルク変動の問題が生じてしまう。
【００３５】
そこで、本実施形態における点火制御回路１４では、沿面放電又はアーク伸びといった放電異常の発生を検出すると、放電異常に該当する点火放電を即座に停止させるとともに、次回の点火放電に要する電力の充電を即座に開始させる。以下、本実施形態が実施する、放電異常の発生を検出する手法を説明する。
【００３６】
図３（ａ）の如く沿面放電が生じた場合には、放電経路が長くなることに起因して、二次電圧Ｖ２のピーク値及び維持電圧が正常時の値Ｖｐ，Ｖｈに比べてＶｐｓ，Ｖｈｓまで小さくなる。また、二次電流Ｉ２のピーク値、及びそのピーク値から上昇する時の傾き（変化速度）が正常時の値Ｉｐ，α（α＝ΔＩ／Δｔ）に比べてＩｐｓ，αｓまで大きくなる。ちなみに、維持電圧Ｖｈとは、アークを維持させるために要する電圧である。
【００３７】
図３（ｂ）の如くアーク伸びが生じた場合には、変形した状態のアークを維持させるよう作動することに起因して、二次電圧Ｖ２のピーク値及び維持電圧が正常時の値Ｖｐ，Ｖｈに比べてＶｐｔ，Ｖｈｓまで小さくなる。また、二次電流Ｉ２のピーク値、及びそのピーク値から上昇する時の傾き（変化速度）が正常時の値Ｉｐ，α（α＝ΔＩ／Δｔ）に比べてＩｐｔ，αｔまで大きくなる。
【００３８】
このように、沿面放電及びアーク伸びといった放電異常が生じると、二次電圧Ｖ２のピーク値Ｖｐ及び維持電圧Ｖｈや、二次電流Ｉ２のピーク値Ｉｐ及び傾きαに変化が生じることを本発明者らは見出した。そこで本実施形態では、これらの値の少なくとも１つに基づき放電異常の発生有無を検出する。図４は、放電異常時において本実施形態による点火動作を示すタイムチャートであり、初回の点火放電期間中のタイミングｔ１２’で放電異常を検出し、そのタイミングｔ１２’で放電から充電に切り替えている。
【００３９】
図５は、点火制御回路１４（又はＥＣＵ２０が有するマイコン）により実行される点火制御の処理手順を示すフローチャートであり、所定時間（例えばＣＰＵの演算処理時間）毎、又は所定のクランク角度毎に繰り返し実行される。なお、点火制御回路１４及びＥＣＵ２０の少なくとも一方が、特許請求の範囲に記載の「点火制御装置」に相当する。
【００４０】
先ずステップＳ１０においてＥＣＵ２０からの点火信号ＩＧｔのオン（Ｈレベル）を取得すると、駆動信号ＩＧをオン（Ｈレベル）にして（ステップＳ１１）、点火コイル１０への充電を開始した旨のフラグを立てる（ステップＳ１２）。続くステップＳ１３では、駆動信号ＩＧをオンさせたタイミングｔ１０から予め設定された充電時間Ｔｃ（正常充電期間）が経過したか否かを判定する。
【００４１】
そして、充電時間Ｔｃが経過したと判定されると、その判定タイミングｔ１１で点火コイル１０への充電を終了させる旨のフラグを立てる（ステップＳ１４）とともに、駆動信号ＩＧをオフ（Ｌレベル）にする（ステップＳ１５）。
【００４２】
その後、ステップＳ２０，Ｓ３０（異常検出手段）において、沿面放電又はアーク伸びが発生しているか否かを判定する。ステップＳ２０では、二次電流Ｉ２の値が二次電流ピーク値Ｉｐよりも高い値であるか否かの判定を行い、その後ステップＳ３０では、二次電流Ｉ２のピーク値から上昇する時の傾きα（α＝ΔＩ／Δｔ）が閾値ａより小さいか否かの判定を行う。
【００４３】
すなわち、図２及び図３中の符号Ｉｐに示したように、二次電流Ｉ２の値のうち、点火放電を開始させたタイミングｔ１１で現れるピーク値は、正常放電時であればＩ２＜Ｉｐとなるはずであるため、ステップＳ２０にて否定判定された場合（Ｉ２≧Ｉｐ）には、沿面放電又はアーク伸びが発生しているとみなして処理はステップＳ２１〜Ｓ２６に進む。
【００４４】
また、二次電流Ｉ２の値がピーク値から上昇する時の傾きαは、正常放電時であればα＜ａとなるはずであるため、ステップＳ３０にて否定判定された場合（α≧ａ）にも、沿面放電又はアーク伸びが発生しているとみなして処理はステップＳ２１〜Ｓ２６に進む。
【００４５】
ステップＳ２０，Ｓ３０にて放電異常と判定されると、駆動信号ＩＧをオン（Ｈレベル）にして（ステップＳ２１）、点火コイル１０への充電を開始した旨のフラグを立てる（ステップＳ２２）。次に、異常放電回数ＩＧＥのカウント数を１回分加算し（ステップＳ２３）、異常放電回数ＩＧＥが所定回数（ここでは２回）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ＩＧＥ≦２であると判定されれば規定放電回数ＩＧＳＮのカウント数を１回分加算し（ステップＳ２５）、続くステップＳ２６では、異常放電の検出に伴い放電をカットさせたタイミングｔ１２’から予め設定された充電時間Ｔｃｆが経過したか否かを判定する。
【００４６】
そして、充電時間Ｔｃｆが経過したと判定（Ｔ＝Ｔｃｆ）されると、処理はステップＳ１４に戻り、前記判定のタイミングｔ１３’で点火コイル１０への充電を終了させる旨のフラグを立てる（ステップＳ１４）とともに、駆動信号ＩＧをオフ（Ｌレベル）にする（ステップＳ１５）。つまり、上記ステップＳ２３〜Ｓ２５の処理により、異常放電が検出された後の点火放電の回数は所定回数（ここでは３回）となるよう設定されることとなる。
【００４７】
一方、ステップＳ２０，Ｓ３０にて放電異常と判定されなければ、二次電流Ｉ２の値がカット電流値Ｉｃにまで上昇したか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１にて否定判定された場合には処理はステップＳ３０に戻り、ステップＳ３１にて肯定判定（Ｉ２＝Ｉｃ）された場合には、ステップＳ３２に進み、正常放電回数ＩＧＳのカウント数を１回分加算する。続くステップＳ３３では、正常放電回数ＩＧＳが規定放電回数ＩＧＳＮに達したか否かを判定する。
【００４８】
ステップＳ３３にて肯定判定された場合（ＩＧＳ＝ＩＧＳＮ）には、図５に示す一連の処理を終了し、否定判定された場合には、放電を開始させたタイミングｔ１１，ｔ１３から予め設定された充電時間Ｔｂが経過したか否かを判定する（ステップＳ３４）。そして、放電時間Ｔｂが経過したと判定されると、処理はステップＳ１１に戻り、前記判定のタイミングｔ１２で駆動信号ＩＧをオン（Ｈレベル）にして（ステップＳ１１）、点火コイル１０への充電を開始した旨のフラグを立てる（ステップＳ１２）。
【００４９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５０】
（１）多重放電のうち初回の点火放電期間において、タイミングｔ１２’で沿面放電を検出すると同時に初回点火放電が停止されるので、着火に寄与する可能性の低い無駄な沿面放電の実施期間を短くできる。つまり、充電時間Ｔｂが経過するまで点火放電を実施する場合には沿面放電実施期間がｔｂ（図３参照）となっていたのに対し、本実施形態によれば沿面放電実施期間をｔｂｆ（図４参照）にできる。
【００５１】
また、タイミングｔ１２’でアーク伸びを検出すると同時に初回点火放電が停止されるので、アーク伸びが生じている状態で着火する可能性を低くでき、ひいてはアーク伸び発生の有無に起因した燃焼状態ばらつきの発生を低減でき、出力トルク変動を抑制できる。
【００５２】
（２）沿面放電又はアーク伸びを検出すると同時に次回点火放電に要する充電が開始されるので、その次回充電の開始時期を早くできる。つまり、充電時間Ｔｂが経過するまで点火放電を実施する場合には次回充電開始時期がｔ１３（図３参照）となっていたのに対し、本実施形態によれば次回充電開始時期をｔ１３’（図４参照）にできる。よって、次回点火放電時期ｔ１３’を早くでき、異常時着火の時期ｔｚ（図４参照）を早くできる。その結果、正常時着火の時期ｔｘと異常時着火の時期ｔｚとのばらつきを小さくできる。したがって、沿面放電又はアーク伸びに起因して生じる内燃機関の出力トルク変動を抑制できる。
【００５３】
（３）放電異常が生じると、二次電流のピーク値Ｉｓが高くなるとともに、点火放電の開始時点で現れる二次電流ピーク値の上昇変化速度αｓが急峻になることに着目し、当該ピーク値Ｉｓ及び変化速度αｓに基づき放電異常を検出するので、その異常検出を容易にできる。なお、二次電圧のピーク値及び維持電圧Ｖｐ，Ｖｈに基づいても放電異常を検出することができるが、その場合には、二次電圧として点火プラグの電極間の電圧を検出しなければならず、その検出値にはスパークに伴う大きなノイズが重畳してしまうので、異常検出精度の低下が懸念される。その点、二次電流に基づき異常検出を行う本実施形態によれば、二次電圧に基づき異常検出を行う場合に比べて異常検出精度を良好にできる。
【００５４】
（４）そもそも多重放電は、１回の点火放電だけでは着火しない確率が高くなるとの懸念を解消するためのものである。そこで本実施形態では、異常放電が検出された後の点火放電回数が所定回数となるよう、多重放電期間中の点火放電回数を可変設定する。そのため、上記「着火しない確率」を十分に低くでき、前記懸念を好適に解消できる。
【００５５】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる点火制御システムは、図７に例示される如くスプレーガイド方式の筒内噴射式内燃機関に適用されたものである。なお、本実施形態にかかる点火制御システムの構成及び制御内容は上記第１実施形態と同様である。
【００５６】
上記スプレーガイド方式とは、燃料噴射弁２１から筒内に直接燃料を噴射させるにあたり、理論空燃比よりも希薄側の空燃比となるよう圧縮行程中に噴射させ、噴射した燃料噴霧（図中の斜線部２１ａ参照）が点火プラグ１５の電極１５ａ，１５ｂ（図６参照）近傍を通過している際に点火を行う方式であり、成層希薄燃焼が可能な内燃機関に適用されるものである。
【００５７】
このような方式の内燃機関においては、電極１５ａ，１５ｂが、燃料の噴射軌跡２１ａ上に配置されることとなる。すると、図６（ｂ）を用いて先述したように、正常な点火放電によるアークＳＰ１が、噴流Ｆの影響を受けてアーク伸びＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４が生じ易くなる。また、燃焼時に生じるカーボン等の導電性物質が点火プラグに付着しやすくなるので沿面放電が生じやすくなる。よって、このようにアーク伸びや沿面放電が生じやすい内燃機関に上記第１実施形態と同様の点火制御システムを適用させた本実施形態によれば、第１実施形態にて説明した各種効果が好適に発揮される。
【００５８】
さらに本実施形態にかかる点火制御システムは、図７に例示される如く、排気を駆動力として吸気を過給する過給機２２が備えられた内燃機関に適用されている。このような内燃機関においては、過給された吸気流の影響を受けてアーク伸びＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４が生じ易くなる。よって、このようにアーク伸びが生じやすい内燃機関に上記第１実施形態と同様の点火制御システムを適用させた本実施形態によれば、第１実施形態にて説明した各種効果が好適に発揮される。
【００５９】
（第３実施形態）
上記第２実施形態では、点火プラグ１５の電極１５ａ，１５ｂが、燃料の噴射軌跡２１ａ上に配置された内燃機関を適用対象としているのに対し、図８に例示される本実施形態では、電極１５ａ，１５ｂが燃料の噴射軌跡２１ａから逸れた位置にあるものの、燃料噴射弁２１からは複数の噴霧パターン２１ｂで燃料が噴射されており、電極部１５ａ，１５ｂは、これら複数の噴霧パターン２１ｂの間に配置されている。なお、図８（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【００６０】
このような構成の内燃機関においても、燃焼時に生じるカーボン等の導電性物質が点火プラグに付着しやすくなるので沿面放電が生じやすくなる。よって、このように沿面放電が生じやすい内燃機関に上記第１実施形態と同様の点火制御システムを適用させた本実施形態によれば、第１実施形態にて説明した各種効果が好適に発揮される。
【００６１】
（第４実施形態）
上記第１実施形態にかかる点火制御システムでは、電源回路１１から点火コイル１０に対し電気エネルギを供給するトランジスタ点火方式を採用しているのに対し、図９に示す本実施形態では、ＣＤＩ回路（容量放電式点火回路）及び電源回路１１から電気エネルギを供給するＣＤＩ点火方式を採用している。つまり、上記第１実施形態では、ＩＧＢＴ１３（スイッチ手段）をオン／オフすることにより点火コイル１０の充電及び放電を行わせ、その充放電により点火プラグ１５にて点火放電を繰り返し生じさせて多重放電を実施している。これに対し本実施形態では、ＩＧＢＴ１３をオン／オフすることによりエネルギ蓄積コイル３１の充電及び放電を行わせ、その充放電により点火プラグ１５にて点火放電を繰り返し生じさせて多重放電を実施する。
【００６２】
図９では、図１で使用した記号等はそのまま準用することとし、以下、図１との相違点について説明する。図９において、一次側コイル１０ａには、電源回路１１と並列にＣＤＩ回路Ａが接続されている。すなわち、ＣＤＩ回路Ａとして、バッテリ１２にはエネルギ蓄積コイル３１とＩＧＢＴ３２が直列に接続されている。エネルギ蓄積コイル３１には、駆動信号ＤＳによってＩＧＢＴ３２がオンされたときに電気エネルギが蓄えられる。また、エネルギ蓄積コイル３１とＩＧＢＴ３２との間にはダイオード３３を介してコンデンサ３４が接続されている。このコンデンサ３４はエネルギ蓄積コイル３１に蓄えられた電気エネルギにより充電される。そして、コンデンサ３４は一次側コイル１０ａに接続されている。
【００６３】
また、電源回路１１と一次側コイル１０との間には、逆流防止用のダイオード３５が追加される。一方で、二次側コイル１０ｂに接続されていたツェナーダイオード１６が除かれて二次側コイル１０ｂと電流検出用の抵抗１７とが接続されている。
【００６４】
かかる構成においてＩＧＢＴ３２は点火制御回路１４によりオン／オフ制御される。ＣＤＩ回路ＡのＩＧＢＴ３２は、一次側コイル１０ａに接続されたＩＧＢＴ１３とはオン／オフが逆に制御される。これにより、多重放電期間においてＩＧＢＴ１３，３２が繰り返しオン／オフされると、二次側コイル１０ｂに正／負の二次側電流Ｉ２が流れ、点火プラグ１５に点火放電が連続的に発生する。
【００６５】
このようなＣＤＩ回路を含む点火制御システムにおいても、点火コイル１０の充放電に際し、放電異常を検出すると、点火放電を停止させるとともに次回点火に要する充電を開始させることにより、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。
【００６６】
（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６７】
・上記実施形態では、二次電流Ｉ２が点火プラグ１５から二次側コイル１０ｂに向けて流れるように構成されているが、二次側コイル１０ｂから点火プラグ１５に向けて二次電流Ｉ２が流れるように構成してもよい。その場合には、図２及び図４に示す二次電流Ｉ２及び二次電圧Ｖ２の波形は、上下反転することとなる。よって、例えば二次電流Ｉ２について言及すれば、放電異常が発生している場合には二次電流Ｉ２のピーク値Ｉｐｓ，Ｉｐｔは低くなるとともに、二次電流Ｉ２の変化量αｓ，αｔは小さくなる。
【００６８】
・上記第１実施形態では、放電異常が発生していない場合においては切替時間Ｔｂ，Ｔｃが経過する毎に駆動信号ＩＧのＨ／Ｌレベルを切り替えることで多重放電するよう制御しているが、当該制御の他に、次のように制御してもよい。すなわち、点火放電が為されたことに伴い下降した二次電流Ｉ２の値が、予め設定されたカット電流値Ｉｃにまで上昇したことを検出したタイミングで、点火コイル１０での放電をカットして充電に切り替える。そして、充電開始の後、切替時間Ｔｃが経過したタイミングｔ１３で点火コイル１０の放電を充電に切り替える。この場合、充電期間は図３中の符号ｔｂ’に示す長さとなる。
【００６９】
・上記第１実施形態では、電源としてバッテリ１２を用い、このバッテリ１２からの給電により一次側コイル１０ａやエネルギ蓄積コイル３１の充電を行う構成としたが、この構成を変更する。例えば、電源として交流発電機やレギュレータなどからなる発電装置を備える場合に、その発電装置により発電される電力により一次側コイル１０ａやエネルギ蓄積コイル３１の充電を行う構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる点火制御システムの概略を示す構成図。
【図２】第１実施形態において、放電異常が発生していない場合における点火動作を示すタイムチャート。
【図３】（ａ）は、沿面放電発生による不具合を説明するためのタイムチャート、（ｂ）は、アーク伸び発生による不具合を説明するためのタイムチャート。
【図４】第１実施形態の点火制御による、放電異常時における点火動作を示すタイムチャート。
【図５】図４の点火制御を実行させるための処理手順を示すフローチャート。
【図６】（ａ）は沿面放電の現象を説明する図、（ｂ）はアーク伸びの現象を説明する図。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる点火制御システムが適用される、内燃機関の概略を示す構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる点火制御システムが適用される、内燃機関の概略を示す構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる点火制御システムの概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…点火コイル、１０ａ…一次側コイル、１０ｂ…二次側コイル、１４…点火制御回路（点火制御装置）、１５…点火プラグ、２０…ＥＣＵ（点火制御装置）、Ｓ２０，Ｓ３０…異常検出手段。
【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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