(57)【要約】【課題】点火プラグにくすぶりが発生した状態であっても確実に火花放電を発生することができる点火制御装置を提供する。【解決手段】点火プラグ１０１の第１の電極１０１ａにバイアス電圧を印加して第１の電極１０１ａに流れる電流を電流検出装置１０４により検出し、前記検出した電流の値に基づいて点火プラグ１０１に発生したくすぶりのレベルをくすぶりレベル検出装置１０５により検出し、前記検出しくすぶりレベルに基づいて、点火のタイミングと、内燃機関１００の１回の燃焼行程中に於ける点火の回数と、点火コイル装置１０２に蓄積するエネルギーの量とのうちの少なくとも一つを、制御装置１０３により制御して前記点火を行なわせるようにした。【選択図】図１
2013087667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向する第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の電極に所定の高電圧が印加されたとき、前記間隙に火花放電を発生して前記内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、
エネルギーを蓄積し、前記蓄積したエネルギーを開放することにより前記所定の高電圧を発生し、前記発生した所定の高電圧を前記第１の電極に印加する点火コイル装置と、
前記第１の電極にバイアス電圧を印加し、前記印加したバイアス電圧に基づいて前記第１の電極に流れる電流を検出する電流検出装置と、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に基づいて、前記点火プラグに発生したくすぶりのレベルを検出するくすぶりレベル検出装置と、
前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記点火のタイミングと、前記内燃機関の１回の燃焼行程中に於ける前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積する前記エネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御して前記点火を行なわせる制御装置と、
を備えたことを特徴とする点火制御装置。
【請求項２】
前記点火コイル装置は、１次コイルと、磁気的に前記１次コイルに結合し前記第１の電極に接続される２次コイルとを備え、
前記制御装置は、前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記１次コイルの通電を制御することにより、前記点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の点火制御装置。
【請求項３】
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電時間を補正する補正量を設定した第１のマップと、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電を遮断するタイミングを補正する補正量を設定した第２のマップと、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記点火の回数を補正する補正量を設定した第３のマップと、
のうちの少なくとも一つのマップを備え、
前記制御装置は、前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに対応して前記少なくとも一つのマップから得た前記補正量に基づいて、前記点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを補正するように前記１次コイルの通電を制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の点火制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記点火のタイミングを制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記点火のタイミングを進角側に制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の点火制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記点火の回数を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて所定値以上大きくなると、前記点火の回数を過去の点火の回数より増やすように制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の点火制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記蓄積するエネルギーの量を過去に蓄積したエネルギーの量に比べて大きくなるように制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の点火制御装置。
【請求項７】
前記制御装置と前記くすぶりレベル検出装置とは、同一のパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の点火制御装置。
【請求項８】
前記制御装置と前記電流検出装置と前記くすぶりレベル検出装置は同一のパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として車両に用いられる内燃機関の点火を制御する点火制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全、燃料枯渇などの問題が提起されており、自動車業界に於いてもこれらへの対応が急務となっている。この対応の一例として、成層混合気を利用した内燃機関の超希薄燃焼（成層リーン燃焼と称することもある）運転がある。しかし、この成層リーン燃焼による内燃機関の運転に於いては、可燃混合気の分布が内燃機関の燃焼室内でバラツク場合あり、点火プラグがくすぶり易いという課題がある。特に、点火プラグ付近に未燃焼の燃料を直接吹き付けるようにしたスプレーガイド方式の成層リーン燃焼運転にあっては、点火プラグのくすぶりが顕著である。
【０００３】
点火プラグがくすぶると、くすぶりを形成する導電性のカーボン若しくは酸化鉄等を介して内燃機関のグランドレベル（以下、ＧＮＤレベル、と称する）部位へ点火エネルギーがリークし、点火プラグの第１の電極である中心電極とＧＮＤレベルにある第２の電極との間の間隙が絶縁破壊（以下、全路破壊、と称することもある）に至らず、火花放電が発生しない、若しくは火花放電が発生する全路破壊に至るまでに余分な時間を要し、実際の点火タイミングが遅角側へずれることにより出力が低下する、等の不具合が発生する。又、火花放電が発生する全路破壊に至るまでに余分な時間を要することにより、仮に点火プラグの電極間の間隙が全路破壊に至っても火花放電を維持できる時間が短くなってしまい、可燃混合気への着火が安定せず、着火性能若しくは燃焼性能が低下してしまう、という課題があった。
【０００４】
又、近年、点火プラグがスリム化あるいはロングリーチ化する傾向にあることから、点火プラグの対地間静電容量が増加する傾向にあり、内燃機関の高圧縮比化に伴う点火プラグに対する要求電圧のアップ等の影響と相まって、点火プラグのくすぶりによるエネルギーリーク経路の生成が内燃機関の点火性能に対して及ぼす影響は強くなってきている。
【０００５】
そこで、点火プラグのくすぶりによる前述のような課題を解決するため、特許文献１に記載された点火装置が提案されている。特許文献１に記載された従来の点火装置は、可燃混合気の燃焼に寄与しないタイミングでも点火プラグに火花放電を行わせ、点火プラグのくすぶりの進行を抑制すると共に、くすぶりを焼き切るようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９１７１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の点火装置によれば、点火プラグにくすぶりが発生する頻度を減らすことはできるものの、完全にくすぶりを抑制し、若しくは除去することはできず、依然としてくすぶりの発生による着火性若しくは燃焼性の低下が発生するという課題が存在する。
【０００８】
この発明は、従来の点火装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、点火プラグにくすぶりが発生した状態であっても確実に火花放電を発生することができる点火制御装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による点火制御装置は、
間隙を介して対向する第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の電極に所定の高電圧が印加されたとき、前記間隙に火花放電を発生して前記内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、
エネルギーを蓄積し、前記蓄積したエネルギーを開放することにより前記所定の高電圧を発生し、前記発生した所定の高電圧を前記第１の電極に印加する点火コイル装置と、
前記第１の電極にバイアス電圧を印加し、前記印加したバイアス電圧に基づいて前記第１の電極に流れる電流を検出する電流検出装置と、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に基づいて、前記点火プラグに発生したくすぶりのレベルを検出するくすぶりレベル検出装置と、
前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記点火のタイミングと、前記内燃機関の１回の燃焼行程中に於ける前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積する前記エネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御して前記点火を行なわせる制御装置と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る点火制御装置によれば、くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、点火のタイミングと、内燃機関の１回の燃焼行程中に於ける点火の回数と、点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御して点火を行なわせる制御装置を備えているので、くすぶりが発生している状況下でも確実に点火を行うことができ、内燃機関の失火を防止して出力の低下を抑え、有害な成分が大気中へ放出されることを防止すると共に燃料の消費量の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による点火制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による点火制御装置を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１による点火制御装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】点火プラグの中心電極の電圧波形を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による点火制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による点火制御装置を示す構成図である。図１に於いて、内燃機関１００に搭載された点火プラグ１０１は、高電圧が印加される第１の電極としての中心電極１０１ａと、内燃機関１００のＧＮＤレベルの部位であるシリンダブロックに電気的に接続された第２の電極としてのＧＮＤ電極１０１ｂと、を有している。点火プラグ１０１は、中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂが内燃機関１００の燃焼室１００ａ内に露出するように配置されており、中心電極１０１ａに点火用の所定の高電圧が印加されることにより、中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間の間隙に火花放電を発生させ、燃焼室１００ａ内の可燃混合気に点火してこれを燃焼させる。中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１Ｂとは、例えば陶器により形成された絶縁支持体１０１ｃにより相互に絶縁されるとともに一体に固定されている。
【００１３】
尚、車両に搭載された内燃機関１は、通常、複数の燃焼室を備えた多気筒の内燃機関として構成されているが、ここでは便宜上、１つの燃焼室のみについて示している。
【００１４】
点火コイル装置１０２は、制御装置１０３からの指示に基づいて点火用の高電圧を生成し、この生成した高電圧を点火プラグ１０１の中心電極１０１ａへ供給する。電流検出装置１０４は、前述の点火用の高電圧とは別の電圧を生成し、この生成した電圧を点火プラグ１０１の中心電極１０１ａにバイアス電圧として供給し、この供給したバイアス電圧に基づいて中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間に流れる電流を検出し、その検出した電流の値に対応する出力電圧を発生する。
【００１５】
くすぶりレベル検出装置１０５は、電流検出装置１０４からの出力電圧のレベルに基づいて、点火プラグ１０１に発生したくすぶりのくすぶりレベルを判断し、その判断結果を制御装置１０３に入力する。制御装置１０３は、点火コイル装置１０２の動作を制御する装置であって、くすぶりレベル検出装置１０５によるくすぶりレベルの判断結果に基づいて、点火プラグ１０１による火花放電のタイミングである点火のタイミングと、内燃機関１００の１回の燃焼工程に於ける点火の回数と、点火コイル装置１０２が蓄えるエネルギーの量と、のうちの少なくとも１つを制御する。この実施の形態１による点火制御装置では、制御装置１０３による前述の制御は、前回の制御量に対する補正を行なうことにより行なう。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態１による点火制御装置の具体的な構成について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による点火制御装置を示す回路図である。図２に於いて、図１に対応する部分には図１と同一符号を付している。点火コイル装置１０２は、一端が車両に搭載されたバッテリに接続された１次コイル１０２ａと、この１次コイル１０２aに鉄心１０２ｃを介して磁気的に結合され、一端が点火プラグ１０１の中心電極１０１ａに接続された２次コイル１０２ｂと、コレクタが１次コイル１０２ａの他端に接続され、エミッタが車両のＧＮＤレベルの部位に接続されたスイッチング素子であるＩＧＢＴ１０２ｄと、により構成されている。この実施の形態１では、点火コイル装置１０２は、２次コイル１０３ｂの他端と車両のＧＮＤレベルの部位との間に接続された後述する電流検出装置１０４を同一のパッケージ内に一体に備えている。
【００１７】
前述の電流検出装置１０４は、点火コイル装置１０２の２次コイル１０１ｂの他端に一端が接続された第１のツェナーダイオード２０１と、第１のツェナーダイオード２０１の他端に一端が接続され他端が車両のＧＮＤレベルの部位に接続された第２のツェナーダイオード２０３と、第１のツェナーダイオード２０１の両端間に接続された抵抗２０４と、抵抗２０４と第２のツェナーダイオード２０３との接続点に一端が接続され、他端が車両のＧＮＤレベルの部位に接続されたコンデンサ２０２と、抵抗２０４の両端に入力端子ＩＮ２、ＩＮ３が接続された演算増幅器３０１とから構成されている。演算増幅器３０１は、入力端子ＩＮ２、ＩＮ３から入力される抵抗２０４の両端間の電圧に対応した出力電圧を出力端子ＯＵ１から出力する。
【００１８】
くすぶりレベル検出装置１０５は、マイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵ、と称する）３０２とＡ／Ｄ変換回路３０３とにより構成され、電流検出装置１０４の出力電圧がＡ／Ｄ変換回路３０３によりデジタル信号に変換されてＭＰＵ３０２に入力される。くすぶりレベル検出装置１０５による、くすぶりレベルの検出の仕方については後述する。
【００１９】
制御装置１０３は、ＭＰＵ３０２とインターフェイス回路（以下、Ｉ／Ｆ回路、と称する）３０４とにより構成され、後述する制御信号を点火コイル装置１０２におけるＩＧＢＴ１０２ｄのゲート電極に与える。
【００２０】
ここで、図２に於いて、制御装置１０３のＭＰＵ３０２と、くすぶり検出装置１０５のＭＰＵ３０２とは共通化して図示しているが、これらの装置のＭＰＵは、別々のＭＰＵで構成しても何ら支障はない。又、制御装置１０３と、くすぶり検出装置１０５とを同一のパッケージ、若しくは制御装置１０３とくすぶり検出装置１０５と電流検出装置１０４とを、同一のパッケージ、例えば内燃機関コントロールユニット２０５内に配置すれば、コストの低減、システムの簡素化を図ることができる。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１による点火制御装置の動作を説明する。図３は、この発明の実施の形態１による点火制御装置の動作を説明するタイミングチャートである。図３に於いて、Ａ、Ａ２は、制御装置１０３からＩＧＢＴ１０２ｄのゲートに供給される制御信号の波形、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２は、中心電極１０１ａに供給される中心電極電圧の波形、Ｃは、中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間に流れる放電電流の波形、Ｄ、Ｄ１は、電流検出装置１０４の出力電圧の波形を、夫々示している。
【００２２】
又、図３に於いて、制御信号Ａと、中心電極電圧Ｂと、放電電流Ｃと、電流検出装置の出力電圧Ｄは、点火プラグ１０１にくすぶりが発生していない場合の夫々の波形を示している。中心電極電圧Ｂ１と、電流検出装置の出力電圧Ｄ１は、点火プラグ１０１にくすぶりが発生している場合であって、この発明の実施の形態１による点火制御装置を適用しない場合の夫々の波形を示している。制御信号Ａ２と、中心電極電圧Ｂ２は、点火プラグ１０１にくすぶりが発生している場合であって、この発明の実施の形態１による点火制御装置を適用した場合の夫々の波形を示している。
【００２３】
先ず、点火プラグ１０１にくすぶりが発生していない場合について説明する。図２及び図３に於いて、制御装置１０３のＭＰＵ３０２により生成された制御信号Ａは、Ｉ／Ｆ回路３０４を介して点火コイル装置１０２のＩＧＢＴ１０２ｄのゲートに供給される。図３に示すタイミングＴ１に於いて、制御信号Ａをローレベル（以下、Ｌレベル、と称する）からハイレベル（以下、Ｈレベル、と称する）に切替えると、ＩＧＢＴ１０２ｄがＯＮとなり、バッテリ→１次巻線１０２ａ→ＩＧＢＴ１０２ｄ→ＧＮＤの経路で、１次コイル１０２ａに１次電流Ｉ１が流れる。
【００２４】
１次コイル１０２ａに一次電流Ｉ１が流れると、点火コイル装置１０２内の鉄心１０２ｃに磁気エネルギーが蓄積される。タイミングＴ１に於いて１次コイル１０２ａに１次電流Ｉ１が流れ始めると、２次コイル１０２ｂに電圧が誘起されて鉄心１０２ｃが磁気飽和するまで２次コイル１０２ｂの電圧が正側に上昇するが、その電圧上昇分は、図３の中心電極電圧Ｂの波形には表示していない。
【００２５】
次に、タイミングＴ２に於いて、制御信号ＡをＨレベルからＬレベルに切替えると、ＩＧＢＴ１０２ｄがＯＦＦとなり、１次コイル１０２ａに流れていた１次電流Ｉ１が遮断され、鉄心１０２ｃに蓄積された磁気エネルギーの解放が始まる。この磁気エネルギーの解放により、点火プラグ１０１等から成る対地間静電容量に充電が開始され、中心電極１０１ａに印加される電圧は、図３の中心電極電圧Ｂに示すように負側に増大する。
【００２６】
次に、タイミングＴ３に於いて中心電極電圧Ｂは所定の高電圧である絶縁破壊電圧に達し、中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間の間隙に絶縁破壊が発生して火花放電を生じ、これらの電極間に放電電流Ｃが瞬時に流れる。この放電電流Ｃは、ＧＮＤ電極１０１ｂ→中心電極１０１ａ→２次コイル１０２ｂ→第１のツェナーダイオード２０１→コンデンサ２０２→ＧＮＤの経路で流れ、コンデンサ２０２を充電する。
【００２７】
タイミングＴ３で放電が開始された後、中心電極電圧Ｂは放電破壊電圧から放電維持電圧まで、ほぼ瞬時に低下する。中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間の放電は、放電維持電圧により維持される。ここで、タイミングＴ３〜Ｔ４の間の時間は、放電持続時間ｔとなる。タイミングＴ４に於いてコンデンサ２０２の充電電圧が第２のツェナーダイオード２０３の降伏電圧に達し、放電電流Ｃは第２のツェナーダイオード２０３を介してＧＮＤへと流れ、中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂ間の放電は停止する。
【００２８】
タイミングＴ４に於いて中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂ間の放電は停止するが、タイミングＴ４以降は、それまでに充電されていたコンデンサ２０２の電圧がバイアス電圧Ｖ０として中心電極１０１ａに印加される。しかし、中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間の絶縁支持体１０１ｃの表面等にくすぶりが発生していなければ、中心電極１０１ａとＧＮＤレベルの部位との間に、くすぶりによるリーク電流が流れることはない。従って、電流検出装置１０４の出力電圧Ｄは、放電の終了のタイミングＴ４の直後に燃焼に伴って発生するイオンを介して流れる電流に基づく山状波形の電圧３０１が発生するのみであり、イオンが消滅すれば「０」となる。
【００２９】
次に、点火プラグ１０１にくすぶりが発生した場合について説明する。中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間の絶縁支持体１０１ｃの表面等にくすぶりに基づく導電性物質が形成されると、コンデンサ２０２→抵抗２０４→２次コイル１０２ｂ→中心電極１０１ａ→くすぶりによる導電性物質に基づくリーク経路→ＧＮＤ電極１０１ｂ→ＧＮＤへとリーク電流が流れる。このリーク電流は、抵抗２０４の両端間の電位差として演算増幅器３０１により検出され、その検出された電位差の値に対応した出力電圧Ｄ１が電流検出装置１０４から出力される。
【００３０】
電流検出装置１０４から出力された出力電圧Ｄ１は、くすぶりレベル検出装置１０５内のＡ／Ｄ変換器３０３を介してＭＰＵ３０２へと取り込まれ、出力電圧Ｄ１に基づいてくすぶりレベルが算出される。くすぶりレベルの算出方法については後述する。
【００３１】
ここで、点火プラグ１０１にくすぶりが発生し、中心電極１０１ａとＧＮＤとの間にエネルギーのリーク経路が形成された場合の中心電極電圧について説明する。図４は、点火プラグの中心電極の電圧波形を示す説明図であり、縦軸は電圧値、横軸は時間を示している。
【００３２】
中心電極１０１ａとＧＮＤ電極１０１ｂとの間に全路破壊を発生させるためには、前述のように主に中心電極１０１ａとＧＮＤレベルの部位との間に形成される対地間静電容量を、図４に示すように、絶縁破壊電圧まで充電する必要がある。中心電極１０１ａとＧＮＤレベルの部位との間にリーク経路が形成されていない場合、対地間静電容量の充電が開始されてから絶縁破壊電圧に達するまでの中心電極電圧Ｂの時間的推移は、図４に最も細い実線で示される。
【００３３】
しかし、近年、内燃機関の熱効率改善のため、内燃機関の圧縮比を高くする傾向があり、ピストン上死点付近でのシリンダ内の圧力が非常に高くなっている。このため、パッシェンの法則に示されるように、絶縁破壊電圧はシリンダ内の圧力増加分に対応してΔＶだけ増加した絶縁破壊電圧となる。つまり、ピストン上死点付近でのシリンダ内の圧力が高くなり内燃機関の圧縮比が高くなれば、前述の全路破壊を起こすために、より多くのエネルギーが必要になる。
【００３４】
又、内燃機関の構造の複雑化に伴って、点火プラグの外形が細くなるとともに、長さが長くなる傾向が進んでいるが、このことは同時に、点火プラグの対地間容量の増加につながる。点火プラグの対地間静電容量が増加すると、対地間静電容量に対する充電の速度が低下して充電に要する時間が矢印４１１の方向に遅延し、この遅延と前述の絶縁破壊電圧のΔＶの増加とにより、絶縁破壊電圧に達するためのエネルギーは、大きく増加することとなる。ΔＶが加算された絶縁破壊電圧に達するまでの中心電極電圧Ｂ１の時間的推移は、図４に中間太さの実線で表される。この場合、充電が開始されてから絶縁破壊電圧に達するまでの時間４１３が大幅に長くなる。図３に示す中心電極電圧Ｂ１の波形は、図４に於ける中間太さの実線で示す中心電極電圧Ｂ１の波形に対応する。
【００３５】
前述のような厳しい環境下に於いて、くすぶりにより点火プラグにエネルギーのリーク経路が形成されると、充電に要する時間は矢印４１２の方向に更に遅延し、中心電極電圧は、図４に最も太い実線で示すＢ１１として表される。このような場合、図４の中心電極電圧Ｂ１１に示すように絶縁破壊電圧に達しないケースが増加し、若しくはこのような状況下で仮に絶縁破壊電圧に達したとしても、そのタイミングは想定するタイミングから大きく遅れ、内燃機関の出力が低下してしまうし、残りの磁気エネルギーも少なくなってしまう。
【００３６】
図３に示す中心電極電圧Ｂ１の波形は、絶縁破壊電圧に達して絶縁破壊は発生したが、この絶縁破壊のタイミングが想定するタイミングから大きく遅れた場合を示しており、タイミングＴ１３〜Ｔ１４間で示される放電持続時間ｔ１は著しく短くなったことを示している。このような場合は、十分な強さの火炎核を作れず不完全燃焼を起こしたり、火炎の伝播速度低下を引起したりする可能性が高まる。
【００３７】
この発明の実施の形態１による点火制御装置は、くすぶり発生時における前述のような課題を解決することができる。図５は、この発明の実施の形態１による点火制御装置の動作を示すフローチャートである。図５に於いて、ステップＳ５０１では、くすぶりレベル検出装置１０５は、電流検出装置１０４からの出力電圧に基づいてくすぶりレベルＬを算出する。くすぶりが発生していない場合は、図３の放電電流Ｃの波形に示すように放電電流は流れず、従って電流検出装置１０４の出力電圧は「０」であり、くすぶりレベルＬは「０」である。尚、前述したように放電の終了のタイミングＴ４の直後には、電流検出装置１０４の出力電圧に山状の波形３０１が発生するが、これは燃焼に伴って発生するイオンを介して流れる電流信号に基づくものであり、くすぶりレベルを示す信号ではない。
【００３８】
くすぶりが発生している場合は、点火放電動作区間Ｔ１〜Ｔ１４以外の区間に於いては、前述のコンデンサ２０２の電圧により中心電極１０１ａにバイアス電圧Ｖ０が印加されているので、くすぶりによるリーク経路を通じて中心電極１０１ａからＧＮＤレベルの部位である内燃機関のシリンダブロックにリーク電流が流れる。従って、電流検出装置１０４の出力電圧Ｄ１は、点火放電動作区間Ｔ２〜Ｔ１４以外の区間に於いて、ほぼ、くすぶりレベルＬに対応した値となる。
【００３９】
電流検出装置１０４の出力電圧Ｄ１には、タイミングＴ１４の直後には前述のように燃焼に伴う波形３０１を含んでおり、これからリーク信号を区別することが難しいので、くすぶりレベル検出装置１０５は、燃焼が完全に終了しているタイミングＴ１５付近、若しくは燃焼開始前のタイミングＴ１０付近の電圧値を読み込んでくすぶりレベルＬを算出する。
【００４０】
くすぶりレベルＬは、例えば抵抗値表記されるものであって、コンデンサ２０２の充電電圧が１００［Ｖ］、抵抗２０４の抵抗値が１［ｋΩ］、２次巻線１０２ｂの抵抗値が５［ｋΩ］、電流検出装置１０４の出力電圧Ｄ１の値が１［Ｖ］であったとすると、くすぶりレベルＬは下記の式により算出される。
Ｌ＝（１００［Ｖ］−１［Ｖ］）
÷｛１［Ｖ］÷（１［ｋΩ］＋５［ｋΩ］）｝＝５９４［ｋΩ］
ここで、くすぶりレベルＬは、その値が小さいほど、くすぶりレベルが強いことを示している。
【００４１】
尚、くすぶりレベルＬは、抵抗値表記に代えてリーク電流値、若しくは抵抗２０４の両端間の電圧値により表記しても良い。この場合は、くすぶるレベルＬの値が大きいほど、くすぶりレベルが強いことを示す。
【００４２】
図５のステップＳ５０１では、くすぶりレベル検出装置１０５が前述のようにして算出したくすぶりレベルＬを取得し、ステップＳ５０２へと進む。ステップＳ５０２では、予め記憶されているマップＭＡＰ１、ＭＡＰ２、ＭＡＰ３から、ステップＳ５０１にて取得したくすぶりレベルＬに対応した通電時間補正量ＣＤＷＥＬ、及び、通電を遮断する遮断タイミング補正量ＣＩＧ、及び、点火回数補正量ＣＭＩＧを取得する。
【００４３】
即ち、前述のマップＭＡＰ１は、くすぶりレベルＬの値に対応して、図３に示す制御信号Ａの出力時間、つまり１次コイル１０２ａに流す１次電流Ｉ１の通電時間Ｔ１〜Ｔ２を補正する通電時間補正量ＣＤＷＥＬを設定したマップであり、マップＭＡＰ２は、くすぶりレベルＬの値に対応して、１次電流Ｉ１の通電を遮断するタイミングＴ２を補正する遮断タイミング補正量ＣＩＧを設定したマップであり、マップＭＡＰ３は、くすぶりレベルＬの値に対応して、内燃機関の１回の燃焼工程における点火回数を補正する点火回数補正量ＣＭＩＧを設定したマップである。内燃機関の１回の燃焼工程における点火回数は、１回の燃焼工程に於いて図３に示す制御信号ＡがＨレベルからＬレベルに切替る回数に対応する。
【００４４】
次に、ステップＳ５０３へと進み、ステップＳ５０２で得た前述の夫々の補正量に基づいて夫々の制御量を補正する。即ち、制御装置１０３は、補正されていない通電時間制御量ＤＷＥＬに相当するタイミングＴ１〜Ｔ２の間の期間（時間）を通電時間補正量ＣＤＷＥＬに基づいて補正し、タイミングＴ２１〜Ｔ２２の間からなる新たな通電時間制御量ＣＤＥＬを生成する。又、制御装置１０３は、補正されていないタイミングＴ２に対応する遮断タイミング制御量ＩＧを遮断タイミング補正量ＣＩＧに基づいて補正し、新たな遮断タイミング制御量ＩＧを生成する。更に、制御装置１０３は、補正されていない点化回数制御量ＭＩＧを点化回数補正量ＣＭＩＧに基づいて補正し、新たな点化回数制御量ＭＩＧを生成する。図３では、点化回数を１回から２回の多重点化に補正した場合を示している。制御装置１０３は、これ等の生成した制御量に基づいて点火コイル装置１０２を制御する。
【００４５】
次に、図３のタイミングチャートを用いてこの発明の実施の形態１による点火制御装置の動作を更に説明する。図３に於いて、くすぶりが発生していないときは制御装置１０３から点火コイル装置１０２に与えられる制御信号は、制御信号Ａに示す波形となっているが、くすぶりが発生したといすると、くすぶりレベル検出装置１０５がくすぶりレベルＬを算出することにより、制御装置１０３は、そのくすぶりレベルＬに対応して前述のように補正した新たな制御信号Ａ２を発生する。
【００４６】
即ち、くすぶり発生時は前述のように絶縁破壊に大きなエネルギーが必要となる。そこで、点火コイル装置１０２に磁気エネルギーを蓄積する時間である通電時間ＤＷＥＬを長くするため、くすぶりが発生していない場合の通電時間ＤＷＥＬを通電時間補正量ＣＤＷＥＬに基づいて補正し、制御信号Ａ２をＬレベルからＨレベルに立ち上げるタイミングを、Ｔ１からＴ２１に早める。
【００４７】
又、くすぶり発生時には、前述のように絶縁破壊電圧に達するまでの時間も長くなることから、１次コイル１０２ａに流す１次電流Ｉ１の遮断タイミングＩＧは、Ｔ２からＴ２２のように進角側に補正する。このようにすることで、絶縁破壊のタイミング、いわゆる点火タイミングＴ３とＴ２３をほぼ同時期に設定することができる。
【００４８】
くすぶりが発生していない場合は、全路破壊後の放電持続時間ｔは図３のタイミングＴ３〜Ｔ４の間となるが、くすぶりが発生している場合は、絶縁破壊のタイミングＴ１３が遅れ、残りの磁気エネルギーが少なくなり、放電持続時間ｔ１はタイミングＴ１３〜Ｔ１４の間となり、くすぶりが発生していない場合よりも短くなってしまう。そこで、くすぶりが発生していない場合に、可燃混合気に与えるエネルギーと同等となるように多重点火を実施する。図３に示す例では、２回の点火を実施するようにしている。
【００４９】
即ち、タイミングＴ２３にて１回目の点火を実施したのち、タイミングＴ２４に於いて制御信号Ａ２をＬレベルからＨレベルに立ち上げて１次コイル１０２ａに１次電流Ｉ１を通電して点火コイル装置１０２に磁気エネルギーを再度蓄積させる。そして、タイミングＴ２５に於いて制御信号Ａ２をＨレベルからＬレベルに立ち下げて１次電流Ｉ１を遮断し、蓄積した磁気エネルギーを再び開放して２回目の点火を実施する。この場合、タイミングＴ１３に於いて既に全路破壊が行なわれているので、タイミングＴ２５では中心電極１０１ａの電圧を放電維持電圧とするだけで２回目の点火が行なわれる。そして、タイミングＴ２６にて放電を終了する。
【００５０】
この多重点化の場合の放電持続時間ｔ２は、下記のとおりとなる。
ｔ２（Ｔ３〜Ｔ４）≒ｔ２１（Ｔ２３〜Ｔ２４）＋ｔ２２（Ｔ２５〜Ｔ２６）
ここで、２回目以降の１次電流Ｉ１の通電時間（Ｔ２４〜Ｔ２５）は、予め定める固定値としても良いし、くすぶりレベルＬに応じて決まる値を予めマップに設定しておくようにしても良いし、或いはマップによらず変数としても良い。
【００５１】
以上述べたように、この発明の実施の形態１による点火制御装置によれば、くすぶりが発生した状況下でもくすぶりが発生していない場合と同等の点火を行うことができる。
【００５２】
この発明の点火制御装置は、内燃機関を用いた自動車、二輪車、船外機、その他の特殊機械等に搭載され、点火プラグのくすぶり時でも確実に適切な点火ができるので、内燃機関の失火を防止でき、出力の低下を抑えることができるので有害な成分が大気中へ放出されることを防止し、燃料の消費量の増加を防ぐことができるため、環境保全に役立てることができる。
【００５３】
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００    内燃機関                      １００ａ    燃焼室
１０１    点火プラグ                    １０１ａ    第１の電極（中心電極）
１０１ｂ    第２の電極（ＧＮＤ電極）
１０２    点火コイル装置                １０２ａ    １次コイル
１０２ｂ    ２次コイル                  １０２ｃ    鉄心
１０２ｄ    スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
１０３    制御装置                      ３０２    マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
１０４    電流検出装置                  ２０１、２０３    ツェナーダイオード
２０２    コンデンサ                    ２０４    抵抗
３０１    演算増幅器                    １０５    くすぶりレベル検出装置
３０３    Ａ／Ｄ変換器                  ３０４    インターフェイス回路
【図１】
2013087667.tif 000003
【図２】
2013087667.tif 000004
【図３】
2013087667.tif 000005
【図４】
2013087667.tif 000006
【図５】
2013087667.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月14日(2012.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向する第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の電極に所定の高電圧が印加されたとき、前記間隙に火花放電を発生して前記内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、
１次コイルと、磁気的に前記１次コイルに結合し前記第１の電極に接続される２次コイルとを備え、前記１次コイルへの通電に基づいてエネルギーを蓄積し、前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記蓄積したエネルギーを開放して前記２次コイルに所定の高電圧を発生し、前記発生した所定の高電圧を前記第１の電極に印加する点火コイル装置と、
前記第１の電極にバイアス電圧を印加し、前記印加したバイアス電圧に基づいて前記第１の電極に流れる電流を検出する電流検出装置と、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に基づいて、前記点火プラグに発生したくすぶりのレベルを検出するくすぶりレベル検出装置と、
前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記点火のタイミングと、前記内燃機関の１回の燃焼行程中に於ける前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積する前記エネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御して前記点火を行なわせる制御装置と、
を備えたことを特徴とする点火制御装置であって、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電時間を補正する補正量を設定した第１のマップと、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電を遮断するタイミングを補正する補正量を設定した第２のマップと、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記点火の回数を補正する補正量を設定した第３のマップと、
のうちの少なくとも一つのマップを備え、
前記制御装置は、
前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記１次コイルの通電を制御することにより、前記点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御すると共に、前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに対応して前記少なくとも一つのマップから得た前記補正量に基づいて、前記点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを補正するように前記１次コイルの通電を制御し、且つ、前記点火のタイミングを制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記点火のタイミングを進角側に制御し、前記点火の回数を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて所定値以上大きくなると、前記点火の回数を過去の点火の回数より増やすように制御し、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記蓄積するエネルギーの量を過去に蓄積したエネルギーの量に比べて大きくなるように制御する、
ように構成され、
前記制御装置と前記電流検出装置と前記くすぶりレベル検出装置は、同一のパッケージ内に配置されている、
ことを特徴とする点火制御装置。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明による点火制御装置は、  間隙を介して対向する第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の電極に所定の高電圧が印加されたとき、前記間隙に火花放電を発生して前記内燃機関の燃焼室内の可燃混合気を点火させる点火プラグと、
１次コイルと、磁気的に前記１次コイルに結合し前記第１の電極に接続される２次コイルとを備え、前記１次コイルへの通電に基づいてエネルギーを蓄積し、前記１次コイルへの通電を遮断することにより前記蓄積したエネルギーを開放して前記２次コイルに所定の高電圧を発生し、前記発生した所定の高電圧を前記第１の電極に印加する点火コイル装置と、
前記第１の電極にバイアス電圧を印加し、前記印加したバイアス電圧に基づいて前記第１の電極に流れる電流を検出する電流検出装置と、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に基づいて、前記点火プラグに発生したくすぶりのレベルを検出するくすぶりレベル検出装置と、
前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記点火のタイミングと、前記内燃機関の１回の燃焼行程中に於ける前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積する前記エネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御して前記点火を行なわせる制御装置と、
を備えたことを特徴とする点火制御装置であって、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電時間を補正する補正量を設定した第１のマップと、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電を遮断するタイミングを補正する補正量を設定した第２のマップと、
前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記点火の回数を補正する補正量を設定した第３のマップと、
のうちの少なくとも一つのマップを備え、
前記制御装置は、
前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、前記１次コイルの通電を制御することにより、前記点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御すると共に、前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに対応して前記少なくとも一つのマップから得た前記補正量に基づいて、前記点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを補正するように前記１次コイルの通電を制御し、且つ、前記点火のタイミングを制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記点火のタイミングを進角側に制御し、前記点火の回数を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて所定値以上大きくなると、前記点火の回数を過去の点火の回数より増やすように制御し、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記蓄積するエネルギーの量を過去に蓄積したエネルギーの量に比べて大きくなるように制御する、
ように構成され、
前記制御装置と前記電流検出装置と前記くすぶりレベル検出装置は、同一のパッケージ内に配置されている、
ことを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明に係る点火制御装置によれば、電流検出装置が検出した電流の値に対応して、１次コイルの通電時間を補正する補正量を設定した第１のマップと、前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記１次コイルの通電を遮断するタイミングを補正する補正量を設定した第２のマップと、前記電流検出装置が検出した前記電流の値に対応して、前記点火の回数を補正する補正量を設定した第３のマップと、のうちの少なくとも一つのマップを備え、制御装置は、くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに基づいて、１次コイルの通電を制御することにより、点火のタイミングと、前記点火の回数と、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを制御すると共に、前記くすぶりレベル検出装置により検出されたくすぶりレベルに対応して少なくとも一つのマップから得た補正量に基づいて、点火のタイミングと、点火の回数と、点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量と、のうちの少なくとも一つを補正するように前記１次コイルの通電を制御し、且つ、前記点火のタイミングを制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記点火のタイミングを進角側に制御し、前記点火の回数を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて所定値以上大きくなると、前記点火の回数を過去の点火の回数より増やすように制御し、前記点火コイル装置が蓄積するエネルギーの量を制御する場合に於いて、前記検出したくすぶりレベルが過去のくすぶりレベルに比べて大きくなると、前記蓄積するエネルギーの量を過去に蓄積したエネルギーの量に比べて大きくなるように制御するように構成され、前記制御装置と前記電流検出装置と前記くすぶりレベル検出装置は、同一のパッケージ内に配置されているので、くすぶりが発生している状況下でも確実に点火を行うことができ、内燃機関の失火を防止して出力の低下を抑え、有害な成分が大気中へ放出されることを防止すると共に燃料の消費量の増加を防ぐことができる。