(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の点火制御装置に関し、点火プラグの放電電流値および放電時間を効果的に制御することにより、良好な燃焼を行うことのできる内燃機関の点火制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】火花点火式内燃機関の点火制御装置であって、点火プラグと、前記点火プラグの放電電流と放電時間とを、独立して制御することのできる放電電流制御手段と、を備える。前記放電電流制御手段は、前記放電電流が、前記放電時間とともに増加または一定となるように制御する。【選択図】図３
2007285162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式の内燃機関において、
点火プラグと、
前記点火プラグの放電電流と放電時間とを、独立して制御することのできる放電電流制御手段と、を備え、
前記放電電流制御手段は、
前記放電電流が、前記放電時間とともに増加または一定となるように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】
前記内燃機関は、運転空燃比の異なる複数の運転モードを備え、
前記内燃機関の負荷および回転数に基づいて、前記放電電流を定める複数の放電電流規則と、
前記運転モードに基づいて、前記複数の放電電流規則から１つを選択する放電電流規則選択手段と、
を備え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】
前記運転モードは、前記内燃機関が理論空燃比にて運転を行うストイキ運転モードと、
リーン空燃比にて運転を行うリーン運転モードと、を含み、
前記放電電流規則は、
前記放電電流規則選択手段に基づいて、前記ストイキ運転モード時に選択されるストイキ放電電流規則と、前記リーン運転モード時に選択されるリーン放電電流規則と、を含むことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項４】
前記ストイキ放電電流規則および前記リーン放電電流規則は、
前記内燃機関の負荷または回転数が大きくなるほど、放電電流を大きな値に定めることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項５】
前記リーン放電電流規則は、
前記ストイキ放電電流規則にて定める放電電流と比較して、放電電流を大きな値に定めることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項６】
前記放電電流規則選択手段は、
前記内燃機関の温度が所定値以下、あるいは前記内燃機関が始動した直後は、前記ストイキ放電電流規則を選択することを特徴とする請求項３乃至５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、運転空燃比の異なる複数の運転モードを備え、
前記内燃機関の負荷および回転数に基づいて、前記放電電流を定める複数の放電時間規則と、
前記運転モードに基づいて、前記複数の放電時間規則から１つを選択する放電時間規則選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項８】
前記運転モードは、前記内燃機関が理論空燃比にて運転を行うストイキ運転モードと、
リーン空燃比にて運転を行うリーン運転モードと、を含み、
前記放電時間規則は、
前記放電時間規則選択手段に基づいて、前記ストイキ運転モード時に選択されるストイキ放電時間規則と、前記リーン運転モード時に選択されるリーン放電時間規則と、を含むことを特徴とする請求項７記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項９】
前記ストイキ放電時間規則および前記リーン放電時間規則は、
前記内燃機関の負荷または回転数が大きくなるほど、放電時間を小さな値に定めることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項１０】
前記リーン放電時間規則は、
前記ストイキ放電時間規則にて定める放電時間と比較して、放電時間を大きな値に定めることを特徴とする請求項８または９記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項１１】
前記放電時間規則選択手段は、
前記内燃機関の温度が所定値以下、あるいは前記内燃機関が始動した直後は、前記ストイキ放電時間規則を選択することを特徴とする請求項８乃至１０記載の内燃機関の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平６−６６２３６号公報に開示されるように、火花点火式の内燃機関において、点火プラグの放電電流および放電時間を制御する点火装置が知られている。この点火装置では、より具体的には、空燃比Ａ／Ｆが燃料リーンほど点火プラグの放電エネルギを増大させるように放電電流値および放電時間が制御される。これにより、燃焼し難い燃料リーン時の燃焼を良好に行うこととしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６６２３６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３０１５号公報
【特許文献３】特公平５−３１６７２号公報
【特許文献４】特許第３４４３６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リーン運転時に安定した燃焼を行うためには、放電エネルギを増大させる手段が効果的である。その一方で、過度の放電エネルギの増大は電力消費および点火プラグの耐久性能の観点から好ましくない。このため、電力消費と良好な燃焼とを両立させるべく、放電エネルギを最適な値に制御することが要求される。
【０００５】
ところで、内燃機関の混合気が燃焼を開始するために必要な放電エネルギは、運転状態の影響等によりある程度バラツキを見せる。このため、この放電エネルギのバラツキに対応する放電開始時間のバラツキを小さくするように放電電流値を変化させることとすれば、不完全燃焼を効果的に抑制することができる。しかしながら、従来の点火制御装置においては、点火コイルに蓄えられた電流を放電する構成のため、その放電電流値は放電開始時が最も高く、その後放電時間の経過とともに減少する変化となる。このため、このような電流変化を伴う放電では、放電開始時間のバラツキが大きくなり、不完全燃焼の発生に伴うトルク低下を招来する可能性があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火プラグの放電電流値および放電時間を効果的に制御することにより、良好な燃焼を行うことのできる内燃機関の点火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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の点火制御装置であって、
火花点火式の内燃機関において、
点火プラグと、
前記点火プラグの放電電流と放電時間とを、独立して制御することのできる放電電流制御手段と、を備え、
前記放電電流制御手段は、
前記放電電流が、前記放電時間とともに増加または一定となるように制御することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、運転空燃比の異なる複数の運転モードを備え、
前記内燃機関の負荷および回転数に基づいて、前記放電電流を定める複数の放電電流規則と、
前記運転モードに基づいて、前記複数の放電電流規則から１つを選択する放電電流規則選択手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記運転モードは、前記内燃機関が理論空燃比にて運転を行うストイキ運転モードと、
リーン空燃比にて運転を行うリーン運転モードと、を含み、
前記放電電流規則は、
前記放電電流規則選択手段に基づいて、前記ストイキ運転モード時に選択されるストイキ放電電流規則と、前記リーン運転モード時に選択されるリーン放電電流規則と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記ストイキ放電電流規則および前記リーン放電電流規則は、
前記内燃機関の負荷または回転数が大きくなるほど、放電電流を大きな値に定めることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第３または４の発明において、
前記リーン放電電流規則は、
前記ストイキ放電電流規則にて定める放電電流と比較して、放電電流を大きな値に定めることを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第３乃至５の発明において、
前記放電電流規則選択手段は、
前記内燃機関の温度が所定値以下、あるいは前記内燃機関が始動した直後は、前記ストイキ放電電流規則を選択することを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第１乃至６の発明において、
前記内燃機関は、運転空燃比の異なる複数の運転モードを備え、
前記内燃機関の負荷および回転数に基づいて、前記放電電流を定める複数の放電時間規則と、
前記運転モードに基づいて、前記複数の放電時間規則から１つを選択する放電時間規則選択手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記運転モードは、前記内燃機関が理論空燃比にて運転を行うストイキ運転モードと、
リーン空燃比にて運転を行うリーン運転モードと、を含み、
前記放電時間規則は、
前記放電時間規則選択手段に基づいて、前記ストイキ運転モード時に選択されるストイキ放電時間規則と、前記リーン運転モード時に選択されるリーン放電時間規則と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第９の発明は、第８の発明において、
前記ストイキ放電時間規則および前記リーン放電時間規則は、
前記内燃機関の負荷または回転数が大きくなるほど、放電時間を小さな値に定めることを特徴とする。
【００１６】
また、第１０の発明は、第８または９の発明において、
前記リーン放電時間規則は、
前記ストイキ放電時間規則にて定める放電時間と比較して、放電時間を大きな値に定めることを特徴とする。
【００１７】
また、第１１の発明は、第８または１０の発明において、
前記放電時間規則選択手段は、
前記内燃機関の温度が所定値以下、あるいは前記内燃機関が始動した直後は、前記ストイキ放電時間規則を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、点火プラグの放電電流が放電時間とともに増加または一定となるように制御することができる。放電電流が放電時間とともに増加するほど、燃焼開始時期のバラツキを抑制することができる。このため、本発明によれば、不完全燃焼を効果的に抑制し、良好な燃焼を行うことができる。
【００１９】
第２の発明によれば、運転モードに応じた放電電流規則を選択することができる。運転モードが異なると運転空燃比が異なる。このため、本発明によれば、内燃機関の運転空燃比に最適な放電電流規則を選択することができる。
【００２０】
第３の発明によれば、運転モードに基づいて、リーン放電電流規則とストイキ放電電流規則から、最適な規則を選択することができる。良好な燃焼を行うために必要な放電電流は、内燃機関の運転空燃比、すなわちリーン運転モードであるかストイキ運転モードであるかにより異なる。このため、本発明によれば、内燃機関の運転空燃比に応じた最適な放電電流を設定し、良好な燃焼を行うことができる。
【００２１】
第４の発明によれば、前記内燃機関の負荷または回転数が大きいほど、放電電流が大きな値となるように設定することができる。このため、本発明によれば、放電が切れやすい高負荷または高回転時においても良好な燃焼を行うことができる。
【００２２】
第５の発明によれば、前記内燃機関の空燃比が燃料リーンであるほど、放電電流が大きな値になるように設定することができる。このため、本発明によれば、不完全燃焼を起こし易い燃料リーンな燃焼においても良好な燃焼を行うことができる。
【００２３】
第６の発明によれば、前記内燃機関の暖機完了前は、ストイキ放電電流規則に基づいて放電電流を定めることができる。暖機完了前は空燃比センサ等の出力を使用することができないため、燃焼が不安定になり易くリーン運転には不向きである。このため、本発明によれば、ストイキ放電電流規則に基づいて放電電流を定め、不完全燃焼を効果的に抑制することができる。
【００２４】
第７の発明によれば、運転モードに応じた放電時間規則を選択することができる。運転モードが異なると運転空燃比が異なる。このため、本発明によれば、内燃機関の運転空燃比に最適な放電時間規則を選択することができる。
【００２５】
第８の発明によれば、運転モードに基づいて、リーン放電時間規則とストイキ放電時間規則から、最適な規則を選択することができる。良好な燃焼を行うために必要な放電時間は、内燃機関の運転空燃比、すなわちリーン運転モードであるかストイキ運転モードであるかにより異なる。このため、本発明によれば、内燃機関の運転空燃比に応じた最適な放電電流を設定し、良好な燃焼を行うことができる。
【００２６】
第９の発明によれば、前記内燃機関の負荷または回転数が大きいほど、放電時間が小さな値となるように定めることができる。混合気が高温および高圧となる環境は燃焼反応が起こり易いため、燃焼室内部がかかる環境となる所定範囲のクランク角CAで放電が行われる。ここで、内燃機関が高回転ほど、かかるクランク角CA範囲に対応する時間が短くなる。このため、本発明によれば、高回転または高負荷時に放電時間を短くすることができ、電力消費を抑えつつ良好な燃焼を行うことができる。
【００２７】
第１０の発明によれば、前記内燃機関の空燃比が燃料リーンであるほど、放電時間が大きな値になるように設定することができる。このため、本発明によれば、不完全燃焼を起こし易い燃料リーンな燃焼においても良好な燃焼を行うことができる。
【００２８】
第１１の発明によれば、前記内燃機関の暖機完了前は、ストイキ放電時間規則に基づいて放電時間を定めることができる。暖機完了前は空燃比センサ等の出力を使用することができないため、燃焼が不安定になり易くリーン運転には不向きである。このため、本発明によれば、ストイキ放電時間規則に基づいて放電時間を定め、不完全燃焼を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１のハードウェア構成を説明するための図である。図１に示すとおり、本実施形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２には、吸入空気量を検出するエアフロメータ１６が配置されている。エアフロメータ１６の下流には、スロットルバルブ１８が配置されている。スロットルバルブ１８の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルセンサ２０が配置されている。
【００３１】
内燃機関１０の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射するためのインジェクタ２２、および点火プラグ２４が設けられている。
【００３２】
内燃機関１０のクランク軸２６の近傍には、クランク軸２６の回転角を検出するためのクランク角センサ２８が取り付けられている。クランク角センサの出力によれば、クランク軸２６の回転位置や、機関回転数NEなどを検知することができる。また、内燃機関１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ３０が取り付けられている。
【００３３】
内燃機関１０の排気通路１４には、排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも称す）３２が配置されている。また、触媒３２の上流には、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）３４が配置されている。空燃比センサ３４は、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出するセンサであって、触媒３２に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出するものである。
【００３４】
本実施の形態の点火制御装置は、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサ、イグニッションスイッチ３６（IGスイッチ）、点火プラグ２４およびインジェクタ２２等が接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態１の特徴的部分である点火制御部の構成を説明するための図である。図２に示すとおり、本実施の形態においては、通常用いられる点火コイルに替えて、電流制御回路６０がECU５０および点火プラグ２４に接続されている。電流制御回路６０は、ECU５０の出力信号に基づいて、点火プラグ２４に出力する放電電流値および放電時間をリニアに制御することのできる回路である。より具体的には、ECU５０は、内燃機関１０の運転状態に基づいて、各点火プラグの放電開始時期および放電終了時期を算出する。電流制御回路６０では、供給された出力信号に基づいて、放電のための高圧電流を発生させ、後述する所望の放電電流値パターンに基づいて、放電電流を点火プラグ２４に出力することができる。
【００３６】
［実施の形態１における動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態の特徴的動作である点火制御について説明する。図３（Ａ）は、放電電流値と放電時間の関係を示す図である。この図中に点線で示す電流パターン（ｉ）は、点火コイルを用いた場合における放電電流値の変化の様子を示している。この図によれば、時刻ｔ０において、放電が開始され、時間と共に放電電流値が減少し、時刻ｔ３にて放電が終了していることが分かる。点火コイルは放電電流値を放電時間に応じてリニアに制御することができない。このため、点火コイルの性質上、放電電流値は放電とともに低下する傾向となる。
【００３７】
図３（Ｂ）は、混合気に加えられた放電エネルギの積算値と放電時間との関係を示す図である。ここで、放電エネルギ積算値は放電エネルギの時間積算値である。この図中に点線で示す曲線は、図３（Ａ）に示す電流パターン（ｉ）に基づいて放電を実施した場合における放電エネルギ積算値の変化を示している。
【００３８】
放電エネルギを混合気に加え続けると、やがて初期火炎核が発生し、混合気は燃焼反応を開始する。前述したとおり、内燃機関の混合気が燃焼を開始するために必要な放電エネルギは、運転状態の影響等によりある程度バラツキを見せる。このため、この放電エネルギのバラツキに対応する放電開始時間のバラツキを小さくするように放電電流値を変化させることとすれば、不完全燃焼を効果的に抑制することができる。
【００３９】
ここで、放電エネルギのバラツキの最小値、すなわち火炎核作成に必要な最小の放電エネルギ（火炎核発生最小エネルギ）をＥ１とし、火炎核が必ず発生するエネルギ（火炎核発生保障エネルギ）をＥ２とすると、Ｅ１≦Ｅ≦Ｅ２の範囲において、初期火炎が発生する可能性があることとなる。図３（Ｂ）に示すとおり、電流パターン（ｉ）においては、時刻ｔ１において、放電エネルギ積算値がＥ１に到達し、時刻ｔ３においてＥ２に達している。したがって、ｔ１≦ｔ≦ｔ３の期間（ΔＴ１３）において火炎核が発生する時期、すなわち燃焼開始時期がバラつくこととなる。前述したとおり、放電開始時間のバラツキが小さいほど、良好な燃焼を行うことができる。このため、上記燃焼開始のバラツキ期間（ΔＴ１３）の範囲が広いほど不完全燃焼を起こし易く、トルク低下の原因となる。
【００４０】
そこで、本実施の形態１においては、上記バラツキ期間を縮めるべく、放電電流の制御パターンを変更することとする。前述したとおり、本実施の形態の備える電流制御回路６０は、放電電流値を放電時間に応じてリニアに制御することが可能である。したがって、本実施の形態においては、放電電流値が放電時間とともに増加する電流パターンとする。図３（Ａ）中に実線で示す電流パターン（ii）は、かかる電流パターンを示している。この図によれば、時刻ｔ０において、放電が開始され、時間と共に放電電流値が増加し、時刻ｔ３にて放電が終了する。
【００４１】
上記電流パターン（ii）に基づいて放電を実施した場合、放電エネルギ積算値は、図３（Ｂ）の実線で示す曲線となる。これによれば、時刻ｔ２において火炎核発生最小エネルギＥ１に到達し、時刻ｔ３にて火炎核発生保障エネルギＥ２に達することとなる。したがって、火炎核発生バラツキ期間はｔ２≦ｔ≦ｔ３の期間（ΔＴ２３）となる。
【００４２】
図３（Ｂ）に示すとおり、電流パターン（ii）に基づく火炎核発生バラツキ期間ΔＴ２３は、電流パターン（ｉ）に基づくΔＴ１３よりも短期間とすることができる。このため、電流パターン（ii）によれば、火炎核発生バラツキを抑えることにより不完全燃焼を効果的に抑制することができる。また、リーン運転時においては通常のストイキ運転時に比して不完全燃焼を起こし易いため、上記燃焼開始のバラツキを抑えることの効果はより大きく、リーン性能を向上させることができる。
【００４３】
ところで、上述した実施の形態１においては、電流パターン（ii）に示すように、電流値が放電時間とともに直線的に増加することとしているが、電流制御パターンはこれに限られない。すなわち、燃焼バラツキ期間を小さくするのであれば、電流値が一定でもよいし、運転状態に応じて詳細に電流値を制御することとしてもよい。
【００４４】
尚、上述した実施の形態１においては、電流制御回路６０が、所望の放電電流パターンおよび放電時間に基づいて放電電流を制御することにより、前記第１の発明における「放電電流制御手段」が実現されている。 
【００４５】
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
次に、図４乃至６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、実施の形態１と同様のハードウェア構成を用いて、ECU５０に後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４６】
上述した実施の形態１では、放電電流の制御パターンを変更することにより燃焼開始時期のバラツキを抑え、不完全燃焼を効果的に抑制することとしている。一方、良好な燃焼を行うためには、電流パターンを制御するだけではなく、内燃機関に加える放電エネルギを制御することも重要である。ここで、燃焼のために必要な放電エネルギは内燃機関の運転状態等によって異なる。特に、空燃比Ａ／Ｆが燃料リーンな場合と、ストイキあるいは燃料リッチな場合との、燃焼に必要な放電エネルギは大きく異なることとなる。このため、空燃比Ａ／Ｆ、機関回転数およびエンジン負荷等の運転状態を考慮せず、点火制御を行うこととすると、電力消費、点火プラグの磨耗、更には燃費悪化等の原因となり得る。
【００４７】
そこで、本実施の形態２においては、機関回転数やエンジン負荷、および空燃比Ａ／Ｆに応じて、内燃機関に加える放電エネルギ量（放電電流値および放電時間）を詳細に制御する。これにより、燃焼に必要な放電エネルギ分のみを内燃機関に供給することができ、電力消費と良好な燃焼とを両立させ、最適な点火制御を行うことができる。
【００４８】
［実施の形態２の特徴的動作］
本実施の形態２においては、上述した点火制御を実現するために、運転状態に応じた複数のマップの中から最適なマップを選択することとする。これにより、運転状態に応じた詳細な点火制御が可能となる。以下、各マップの特徴について詳細に説明する。
【００４９】
［ストイキ放電電流マップ］
図４（Ａ）は、ストイキ運転時の放電電流を特定するためにECU５０が記憶しているマップを示す。このマップは、より具体的には、後述するストイキ運転と判断された場合に使用される。このマップによれば、機関回転数が大きいほど、またはエンジン負荷が大きいほど、放電電流値を大きくすることとしている。機関回転数、またはエンジン負荷が大きいほど、吸入空気量Gaは大きな値となる。そして、吸入空気量Gaが大きいほど点火プラグ２４の放電部に強い気流が発生するため、放電切れを起こしやすい。このため、機関回転数が大きいほど、またはエンジン負荷が大きいほど、放電電流値を大きくし、放電切れを効果的に抑制することとしている。
【００５０】
［ストイキ放電時間マップ］
図４（Ｂ）は、ストイキ運転時の放電時間を特定するためにECU５０が記憶しているマップを示す。このマップは、より具体的には、後述するストイキ運転と判断された場合に使用される。このマップによれば、機関回転数が大きいほど、またはエンジン負荷が大きいほど、放電時間を短くすることとしている。図４（Ａ）にて示したとおり、放電電流値は、放電切れを効果的に抑制するために、機関回転数、またはエンジン負荷が大きいほど、大きな値とすることとしている。このため、燃焼に必要な放電エネルギに達するのであれば、放電電流値が大きい分放電時間は短く設定することとしても良好な燃焼を行うことができる。
【００５１】
また、混合気が高温および高圧の状態は燃焼が起こり易い。このため、混合気が圧縮される所定のクランク角CAの範囲において放電が行われる。ここで、内燃機関が高回転ほど、かかるクランク角CAの範囲の時間が短くなる。したがって、高回転または高負荷時に放電時間を短くすることができ、電力消費を抑えつつ良好な燃焼を行うことができる。
【００５２】
［リーン放電電流マップ］
図５（Ａ）は、リーン運転時の放電電流を特定するためにECU５０が記憶しているマップを示す。このマップは、より具体的には、後述するリーン運転と判断された場合に使用される。このマップによれば、図４（Ａ）と同様、機関回転数が大きいほど、またはエンジン負荷が大きいほど、放電電流値を大きくする傾向を示している。また、図４（Ａ）に示すストイキ運転時のマップと比較すると、同条件での電流値がより大きな値に設定されている。リーン運転時においては、燃料リーンな空燃比にて燃焼が行われる。このため、ストイキ運転時に比して燃焼し難く、不完全燃焼を起こしやすい。したがって、リーン運転時の放電においては、ストイキ運転時よりも放電電流を大きくすることにより放電エネルギを増大させ、リーン性能向上を図ることとしている。
【００５３】
［リーン放電時間マップ］
図５（Ｂ）は、リーン運転時の放電時間を特定するためにECU５０が記憶しているマップを示す。このマップは、より具体的には、後述するリーン運転と判断された場合に使用される。このマップによれば、図４（Ｂ）と同様、機関回転数が大きいほど、またはエンジン負荷が大きいほど、放電時間を短くする傾向を示している。また、図４（Ｂ）に示すストイキ運転時のマップと比較すると、同条件での放電時間がより長く設定されている。リーン運転時においては、燃料リーンな空燃比にて燃焼が行われる。このため、ストイキ運転時に比して燃焼し難く、不完全燃焼を起こしやすい。したがって、リーン運転時の放電においては、ストイキ運転時よりも放電時間を長めに設定することで放電エネルギを増大させ、リーン性能向上を図ることとしている。
【００５４】
[実施の形態２における具体的処理]
図５は、実施の形態２に示す内燃機関の点火制御における放電電流および放電時間を算出するために、ECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンによれば、先ず、内燃機関の始動直後か否かが判別される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、IGスイッチ３６のON信号がECU５０に供給されてから、所定の時間が経過したか否かが判断される。
【００５５】
上記ステップ２００において、内燃機関の始動直後と判断された場合には、ストイキ運転が選択される（ステップ２０２）。始動直後は内燃機関の暖機が完了していない。このため、不完全燃焼を起こし易いリーン運転は制限され、始動時においても良好な燃焼が可能なストイキ運転が選択される。ここでは、具体的には、ECU５０が記憶している放電電流値および放電時間のマップの中から、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すストイキ用放電電流および放電時間マップが選択され、機関回転数NEおよびエンジン負荷に対応する放電電流値および放電時間が設定される。尚、機関回転数NEは、クランク角センサ２８の出力信号に基づいて算出することができ、エンジン負荷はエアフロメータ１６により検知された吸入空気量Gaに基づいて算出することができる。放電電流および放電時間の算出の後、本ルーチンは終了し、他のルーチンにおいて、かかる設定放電電流値および放電時間に基づく点火制御が実行される。
【００５６】
一方、上記ステップ２００において内燃機関の始動直後ではないと判断された場合には、内燃機関の水温が所定値以下か否かが判断される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、ECU５０に供給される水温センサ３０の出力信号に基づいて、冷却水温が６５℃以下か否かが判断される。冷却水温が低い場合は内燃機関の暖機が完了していないと判断できる。このため、上記ステップ２０４にて所定の暖機値に達していないと判断された場合にはステップ２０２に移行し、不完全燃焼を起こし易いリーン運転は制限され、始動時においても良好な燃焼が可能なストイキ運転が選択される。
【００５７】
上記ステップ２０４において否定された場合、すなわち内燃機関の暖機行程が完了していると判断された場合には、次に、機関回転数およびエンジン負荷から決まるエンジンの運転ポイントがリーン領域にあるか否かが判断される（ステップ２０６）。エンジンの運転領域はリーン領域とストイキ領域に区分されている。ここで、リーン領域は、リーン空燃比で運転を行う運転領域であり、ストイキ領域は理論空燃比で運転を行う運転領域である。ECU５０は、機関回転数およびエンジン負荷と運転領域との関係を示すマップを記憶している。ここでは、具体的には、そのマップにしたがって、エンジンの運転ポイントに対応する運転領域が特定される。
【００５８】
上記ステップ２０６において、エンジンの運転領域がリッチ領域と判断された場合には、ステップ２０２に移行し、不完全燃焼を起こし易いリーン運転は制限され、始動時においても良好な燃焼が可能なストイキ運転が選択される。一方、上記ステップ２０６において、エンジンの運転領域がリーン領域と判断された場合には、リーン運転が選択される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、ECU５０が記憶している放電電流値および放電時間のマップの中から、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すリーン用放電電流および放電時間マップが選択され、機関回転数およびエンジン負荷に対応する放電電流値および放電時間が設定される。その後本ルーチンは終了し、他のルーチンにおいて、かかる設定放電電流値および放電時間に基づく点火制御が実行される。
【００５９】
以上説明したとおり、本実施の形態によれば、運転状態に基づいて、最適な放電電流および放電時間のマップが選択される。これにより、最適な放電電流および放電時間が設定され、リーン運転時に特に問題となる不完全燃焼を効果的に抑制することができる。
【００６０】
また、図４または５に示すマップに従って放電エネルギ量を制御することにより、最適な放電電流および放電時間が設定されるため、余分な放電エネルギが消費されることがない。このため、電力消費、点火プラグの磨耗、更には燃費悪化等を抑制し、リーン運転時だけでなくストイキ運転時においても、良好な燃焼を行うことができる。
【００６１】
ところで、上述した実施の形態２においては、図４または５に示すマップに従って放電電流値および放電時間を設定することとしているが、使用されるマップはこれに限定されない。すなわち、図４または５と同様の傾向を示しているのであれば、他のマップを使用してもよいし、数式等に基づいて算出することとしてもよい。
【００６２】
また、上述した実施の形態２においては、図４または５に示すマップに従って放電電流値および放電時間を設定し、内燃機関の点火制御を実行することとしているが、点火制御においての放電電流および放電時間は設定値のみに限られない。すなわち、実施の形態１にて示したような種々電流パターンと組み合わせて、放電電流値が徐々に設定値に近づくように電流値を変化させることとしてもよい。
【００６３】
尚、上述した実施の形態２においては、「ストイキ放電電流マップ」が前記第３の発明における「ストイキ放電電流規則」に、「リーン放電電流マップ」が前記第３の発明における「リーン放電電流規則」に、「ストイキ放電時間マップ」が前記第８の発明における「ストイキ放電時間規則」に、「リーン放電時間マップ」が前記第８の発明における「リーン放電時間規則」に、それぞれ相当している。
【００６４】
また、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、上記ステップ２００乃至２０６の処理を実行し、ストイキ用あるいはリーン用のマップを選択することにより前記第２の発明における「放電電流規則選択手段」、または前記第７の発明における「放電時間規則選択手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１の点火制御部の構成を説明するための図である。
【図３】放電電流および放電エネルギの放電時間に対する変化を説明するための図である。
【図４】機関回転数とエンジン負荷とに基づいて、ストイキ運転の放電電流および放電時間を設定するためのマップである。
【図５】機関回転数とエンジン負荷とに基づいて、リーン運転の放電電流および放電時間を設定するためのマップである。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０  内燃機関
１２  排気通路
１４  排気通路
１６  エアフロメータ
２２  インジェクタ
２４  点火プラグ
２６  クランク軸
２８  クランク角センサ
３０  水温センサ
３２  排気浄化触媒
３４  空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）
３６  IGスイッチ
５０  ECU(Electronic Control Unit)
６０  電流制御回路
Ｅ１  火炎核発生最小エネルギ
Ｅ２  火炎核発生保障エネルギ
【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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