(57)【要約】【課題】失火が発生した場合に、１つの点火コイルを用いて再点火動作を実行し、失火をより確実に回避することができる内燃機関の点火装置を提供する。【解決手段】本発明による内燃機関の点火装置では、点火コイル２の１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮとしてバッテリ電圧ＶＢＡＴを用いた点火動作を、基本点火動作として実行する。また、基本点火動作の後に失火が発生していると判定された場合には、基本点火動作の後に、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮを昇圧回路７による昇圧電圧ＶＢＳＴに切り替え、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮとして昇圧電圧ＶＢＳＴを用いた点火動作を、再点火動作として実行する（図２のステップ１１、１２）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルの１次コイルに電圧を印加及び遮断することにより、２次コイルに誘導起電力を発生させ、点火プラグで火花放電させる点火動作によって、燃焼室内の混合気に点火する内燃機関の点火装置であって、
バッテリと、
当該バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記１次コイルへの電圧の印加又は遮断を切り替えるための第１スイッチング素子と、
前記１次コイルの印加電圧を前記バッテリ電圧又は前記昇圧回路により昇圧された昇圧電圧に切り替えるための第２スイッチング素子と、
前記第１及び第２スイッチング素子を制御することにより、前記１次コイルの印加電圧として前記バッテリ電圧を用いた点火動作を、基本点火動作として実行させる制御手段と、
失火が発生しているか否かを判定する失火判定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記基本点火動作の後に失火が発生していると判定された場合には、前記基本点火動作の後に、前記１次コイルの印加電圧として前記昇圧電圧を用いた点火動作を、再点火動作として実行させることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、ソレノイドへの電圧の印加により前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、
前記ソレノイドの印加電圧を前記バッテリ電圧又は前記昇圧電圧に切り替えるための第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１〜第４スイッチング素子を制御することにより、前記バッテリ電圧又は前記昇圧電圧を前記１次コイル及び前記ソレノイドに互いに異なるタイミングで印加することによって、前記点火コイル及び前記燃料噴射弁を駆動することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項３】
前記２次コイルに発生した電圧を２次コイル電圧として検出する２次コイル電圧検出手段をさらに備え、
前記失火判定手段は、前記基本点火動作の後に検出された２次コイル電圧が所定値よりも小さいときに、失火が発生したと判定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
前記昇圧電圧を検出する昇圧電圧検出手段と、
当該検出された昇圧電圧に応じて、前記再点火動作のための前記１次コイルの印加時間を設定する印加時間設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１気筒に対して１つの点火コイルを用い、失火の発生状態に応じて点火動作を行う内燃機関の点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の内燃機関として、燃費の向上などを図るために、燃料噴射弁から燃焼室に燃料を直接、噴射するとともに、燃焼室内に極リーンの混合気を生成し、燃焼させるものが知られている。また、極リーンの混合気は燃焼しにくく、失火が生じやすいことから、その点火を確実に行うために、例えば、１つの気筒に２組の点火コイルを設け、交互に駆動することにより、１燃焼サイクルにおいて複数回の点火動作（多重点火）を実行する点火装置も知られている。
【０００３】
しかし、上記の点火装置では、各気筒に２組の点火コイルを設置する必要があり、そのことが内燃機関のダウンサイジングの妨げになる。また、混合気の実際の燃焼状態にかかわらず、多重点火が常時、実行されるため、実際には失火の発生又はそのおそれがないにもかかわらず、多重点火が実行されることがあり、その場合には、点火のための電気エネルギが無駄に消費されるとともに、点火コイルの過熱による劣化を早めるおそれがある。
【０００４】
また、従来の他の点火装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この点火装置では、内燃機関の回転角速度の変動状態から失火の有無を判定し、失火ありと判定されたときに、次回以降の燃焼サイクルにおいて、点火コイルの１次コイルの通電時間を延長することにより、点火エネルギを増大させることで、失火を回避するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４７２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の点火装置では、失火ありと判定されたときに、点火エネルギを増大させるために、点火コイルの１次コイルの通電時間が延長される。しかし、１燃焼サイクルにおいて点火に適した期間は限られ、内燃機関の高回転状態では特にその期間（時間）がより短くなる。これに対し、上記のように通電時間を単純に延長した場合には、点火動作全体に要する時間が長くなるため、この点火動作を、失火ありと判定された今回の燃焼サイクルにおける再点火動作（多重点火）として実行することは困難である。このため、この従来の点火装置では、１次コイルの通電時間の延長を伴う点火動作を次回以降の燃焼サイクルにおいて実行することを前提としており、今回の燃焼サイクルにおいて最終的に失火を解消することはできない。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、失火が発生した場合に、１つの点火コイルを用いて再点火動作を実行でき、それにより、失火をより確実に回避することができる内燃機関の点火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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、点火コイル２の１次コイル２ｂに電圧を印加及び遮断することにより、２次コイル２ｃに誘導起電力を発生させ、点火プラグ１で火花放電させる点火動作によって、燃焼室内の混合気に点火する内燃機関の点火装置であって、バッテリ６と、バッテリ６の電圧ＶＢＡＴを昇圧する昇圧回路７と、１次コイル２ｂへの電圧の印加又は遮断を切り替えるための第１スイッチング素子（実施形態における（以下、本項において同じ）第１トランジスタＱ１）と、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮをバッテリ電圧ＶＢＡＴ又は昇圧回路７により昇圧された昇圧電圧ＶＢＳＴに切り替えるための第２スイッチング素子（第２トランジスタＱ２）と、第１及び第２スイッチング素子を制御することにより、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮとしてバッテリ電圧ＶＢＡＴを用いた点火動作を、基本点火動作として実行させる制御手段（ＥＣＵ４）と、失火が発生しているか否かを判定する失火判定手段（ＥＣＵ４、図２のステップ２）と、を備え、制御手段は、基本点火動作の後に失火が発生していると判定された場合には、基本点火動作の後に、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮとして昇圧電圧ＶＢＳＴを用いた点火動作を、再点火動作として実行させること（図２のステップ１１、１２）を特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の点火装置は、点火コイルの１次コイルへの電圧の印加及び遮断により、２次コイルに誘導起電力を発生させ、点火プラグで火花放電させる点火動作によって、混合気の点火を行うものであり、１次コイルへの電圧の印加又は遮断は、第１スイッチング素子によって切り替えられる。また、点火装置は、バッテリと、バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路を備えており、１次コイルの印加電圧が、第２スイッチング素子によって、バッテリ電圧又は昇圧回路による昇圧電圧に切り替えられる。これらの第１及び第２スイッチング素子の動作を制御手段で制御することによって、１次コイルの印加電圧としてバッテリ電圧を用いた基本点火動作が実行される。
【００１０】
また、この基本点火動作の後に失火が発生していると判定された場合には、基本点火動作の後に、１次コイルの印加電圧として昇圧電圧を用いた再点火動作が実行される。このように、失火と判定された場合に、１次コイルの印加電圧をより高い昇圧電圧に切り替えることにより、点火プラグの火花放電に必要な点火（磁気）エネルギをより短時間で蓄積し、点火動作に要する時間を短縮できる。その結果、１つの点火コイルを用い、基本点火動作に引き続いて再点火動作を実行でき、失火をより確実に回避することができる。この場合、再点火動作は、今回の燃焼サイクルにおいて失火判定に引き続いて実行してもよく、あるいは次回以降の燃焼サイクルにおいて実行してもよい。前者の場合には特に、今回の燃焼サイクルにおいて発生した失火状態を有効に解消することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、１つの点火コイルで再点火動作が可能であるので、２組の点火コイルを用いて多重点火を行う従来の装置と異なり、コンパクトに配置でき、内燃機関のダウンサイジングを妨げることはない。また、通常は基本点火動作を実行し、失火が発生していると判定された場合に限り、再点火動作を実行するので、多重点火を常時、実行する従来の場合と比較し、より少ない電気エネルギで、効率良く失火を回避できるとともに、点火コイルの過熱による劣化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の点火装置において、内燃機関は、ソレノイド５ａへの電圧の印加により燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁５を有し、ソレノイド５ａの印加電圧をバッテリ電圧ＶＢＡＴ又は昇圧電圧ＶＢＳＴに切り替えるための第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子（第３トランジスタＱ３、第４トランジスタＱ４）をさらに備え、制御手段は、第１〜第４スイッチング素子を制御することにより、バッテリ電圧ＶＢＡＴ又は昇圧電圧ＶＢＳＴを１次コイル２ｂ及びソレノイド５ａに互いに異なるタイミングで印加することによって、点火コイル２及び燃料噴射弁５を駆動することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、燃料噴射弁は電磁式のものであり、そのソレノイドにバッテリ電圧又は昇圧電圧を印加することによって、燃焼室に燃料が噴射される。ソレノイドの印加電圧は、第３及び第４スイッチング素子によって、バッテリ電圧又は昇圧電圧に切り替えられる。そして、制御手段で第１〜第４スイッチング素子を制御することにより、バッテリ電圧又は昇圧電圧を１次コイル及びソレノイドに互いに異なるタイミングで印加することによって、点火コイル及び燃料噴射弁が駆動される。
【００１４】
以上のように、第１〜第４スイッチング素子を含む共通の駆動回路と共通の制御手段を用いて、点火装置と燃料噴射弁を駆動することができる。また、燃料噴射弁が燃焼室に燃料を噴射するタイプの場合、その駆動回路が昇圧回路を有し、ソレノイドの印加電圧を昇圧回路による昇圧電圧からバッテリ電圧に切り替えながら燃料噴射弁を駆動することが、比較的一般に行われている。したがって、例えば、そのような燃料噴射弁用の既存の駆動回路に、第１及び第２スイッチング素子などを組み込むだけで、点火装置と燃料噴射弁に共用される本発明の駆動回路を容易に実現することが可能である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置において、２次コイル２ｃに発生した電圧を２次コイル電圧ＶＣ２として検出する２次コイル電圧検出手段（ＥＣＵ４）をさらに備え、失火判定手段は、基本点火動作の直後に検出された２次コイル電圧ＶＣ２が所定値（しきい値ＶＲＥＦ）よりも小さいときに、失火が発生したと判定すること（図２のステップ２）を特徴とする。
【００１６】
点火動作によって混合気が正常に着火し、燃焼している場合には、燃焼によるイオン電流が発生するため、点火動作によって上昇した２次コイル電圧は、その後、緩やかに低下する。これに対し、失火が発生した場合には、イオン電流が発生しないため、２次コイル電圧は、点火動作の後に急激に低下する。したがって、基本点火動作の直後に検出された２次コイル電圧が所定値よりも小さいときには、失火が発生していると適切に判定することができる。また、この判定方法によれば、判定の結果が基本点火動作の後に比較的短い時間で得られるので、今回の燃焼サイクルにおいて失火判定に引き続いて再点火動作を行う場合には特に、再点火動作を時間的な余裕をもって行うことができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の点火装置において、昇圧電圧ＶＢＳＴを検出する昇圧電圧検出手段（ＥＣＵ４）と、検出された昇圧電圧ＶＢＳＴに応じて、再点火動作のための１次コイル２ｂの印加時間ＴＥＡを設定する印加時間設定手段（ＥＣＵ４、図２のステップ５、図３）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
前述したように、１次コイルに電圧を印加したときの点火エネルギの蓄積速度は、印加電圧に応じて変化する。この構成によれば、再点火動作のための１次コイルの印加時間を検出された実際の昇圧電圧に応じて設定するので、１次コイルの再印加を過不足なく行い、必要な点火エネルギを効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による内燃機関の点火装置を燃料噴射弁の駆動装置とともに示す図である。
【図２】多重点火制御処理を示すフローチャートである。
【図３】多重点火制御処理で用いられるマップである。
【図４】実施形態によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、本発明が適用された内燃機関の点火装置は、点火プラグ１と、点火プラグ１に火花放電を発生させるための点火コイル２と、点火コイル２を駆動する駆動回路３と、駆動回路３を制御する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４などを備えている。
【００２１】
内燃機関（図示せず）は、例えば４つの気筒を有しており、各気筒に、点火プラグ１及び点火コイル２と、燃焼室に燃料を直接、噴射する燃料噴射弁５が設けられている。図１に示すように、燃料噴射弁５は駆動回路３に接続されており、燃料噴射弁５の動作は、ＥＣＵ４により駆動回路３を介して制御される。すなわち、駆動回路３及びＥＣＵ４は、点火プラグ１及び燃料噴射弁５の駆動・制御のために共用されている。
【００２２】
また、駆動回路３は、バッテリ６の電圧ＶＢＡＴを昇圧するための昇圧回路７と、後述する各種の切替動作を行うスイッチング素子としての第１〜第５トランジスタＱ１〜Ｑ５などを有する。
【００２３】
点火コイル２は、鉄心２ａと、鉄心２ａに巻かれた１次コイル２ｂ及び２次コイル２ｃで構成されている。１次コイル２ｂの一端は、ダイオードＤ１、ソレノイドＳ１及びコンデンサＣ１を介して、バッテリ６に接続され、他端は、バイポーラ型の第１トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。第１トランジスタＱ１のエミッタはアースに接続され、ベースはＥＣＵ４に接続されている。２次コイル２ｃの一端は、燃焼室に臨む点火プラグ１の一対の電極の一方に接続され、２次コイル２ｃの他端及び点火プラグ１の他方の電極は、アースに接続されている。
【００２４】
以上の構成により、ＥＣＵ４から第１トランジスタＱ１のベースにスイッチング信号（以下「点火信号」という）ＳＩが入力されると、第１トランジスタＱ１がオンすることで、点火コイル２の１次コイル２ｂにバッテリ電圧ＶＢＡＴが印加され、１次コイル２ｂが通電される。その後、第１トランジスタＱ１がオフされると、１次コイル２ｂの印加（通電）が遮断され、２次コイル２ｃの両端に高圧の誘導起電力が発生し、この誘導起電力が点火プラグ１の電極間で火花放電することで、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮとしてバッテリ電圧ＶＢＡＴを用いた点火動作が行われる。
【００２５】
また、第１トランジスタＱ１のエミッタとアースの間には抵抗Ｒ１が設けられ、エミッタ−抵抗Ｒ１間はＥＣＵ４に接続されており、その出力に基づき、ＥＣＵ４は、１次コイル２ｂの電圧ＶＣ１を検出する。同様に、２次コイル２ｃとアースの間には抵抗Ｒ２が設けられ、２次コイル２ｃ−抵抗Ｒ２間はＥＣＵ４に接続されており、その出力に基づき、ＥＣＵ４は、２次コイル２ｃの電圧（以下「２次コイル電圧」という）ＶＣ２を検出する。
【００２６】
昇圧回路７は、２組のソレノイドＬ０、電界効果型のトランジスタＱ０、及びダイオードＤ０と、コンデンサＣ０で構成されている。２つのソレノイドＬ０、Ｌ０の一端は、バッテリ６の出力側に互いに並列に接続され、各ソレノイドＬ０の他端は、トランジスタＱ０のドレインに接続されている。トランジスタＱ０のソースはアースに接続され、ゲートはＥＣＵ４に接続されている。また、各ダイオードＤ０は、ソレノイドＬ０とトランジスタＱ０のドレインとの間に接続されるとともに、コンデンサＣ０の入力側に接続されている。
【００２７】
以上の構成の昇圧回路７では、ＥＣＵ４から各トランジスタＱ０のゲートにスイッチング信号ＳＶＩが入力されると、トランジスタＱ０がオンすることで、バッテリ電圧ＶＢＡＴが各ソレノイドＬ０に印加され、電気エネルギが蓄えられる。この状態からトランジスタＱ０がオフされると、ソレノイドＬ０に蓄えられた電気エネルギが、ダイオードＤ０を介してコンデンサＣ０に供給・蓄電されることによって、昇圧が行われる。また、コンデンサＣ０の出力側はＥＣＵ４に接続されており、それにより、昇圧回路７の出力電圧である昇圧電圧ＶＢＳＴが検出される。
【００２８】
また、昇圧回路７のコンデンサＣ０の出力側は、電界効果型の第２トランジスタＱ２のドレインに接続されている。第２トランジスタＱ２のソースは、点火コイル２の１次コイル２ｂの一端に接続され、ゲートはＥＣＵ４に接続されている。この構成によれば、ＥＣＵ４から第２トランジスタＱ２のゲートにスイッチング信号ＳＣＩが入力されると、第２トランジスタＱ２がオンすることで、点火コイル２の１次コイル２ｂに昇圧電圧ＶＢＳＴが印加され、その後、第２トランジスタＱ２がオフされることによって、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮとして昇圧電圧ＶＢＳＴを用いた点火動作が行われる。
【００２９】
昇圧回路７のコンデンサＣ０の出力側はさらに、電界効果型の第３トランジスタＱ３のドレインに接続されている。第３トランジスタＱ３のソースは、燃料噴射弁５のソレノイド５ａの一端に接続され、ゲートはＥＣＵ４に接続されている。また、燃料噴射弁５のソレノイド５ａの他端は、バイポーラ型の第５トランジスタＱ５のコレクタに接続されている。第５トランジスタＱ１のエミッタはアースに接続され、ベースはＥＣＵ４に接続されている。
【００３０】
また、バッテリ６の出力側は、ダイオードＤ１と昇圧回路７のソレノイドＬ０との間において、バイポーラ型の第４トランジスタＱ４のエミッタに接続されている。第４トランジスタＱ４のコレクタは、ツェナーダイオードＤ２を介して燃料噴射弁５のソレノイド５ａの一端側に接続され、さらにツェナーダイオードＤ３を介してアースに接続されており、ベースはＥＣＵ４に接続されている。
【００３１】
以上の構成により、前述した点火コイル２側の第２トランジスタＱ２をオフにした状態で、ＥＣＵ４から第３トランジスタＱ３のゲートにスイッチング信号ＳＣＦが入力されると、第３トランジスタＱ３がオンすることで、燃料噴射弁５のソレノイド５ａに昇圧回路７から昇圧電圧ＶＢＳＴが印加される。また、この状態で、ＥＣＵ４から第５トランジスタＱ５のベースにスイッチング信号ＳＦが入力されると、ソレノイド５ａに昇圧電圧ＶＢＳＴによる大きな駆動電流が供給されることによって、燃料噴射弁５が開弁し、燃焼室に燃料が噴射される。
【００３２】
また、この開弁の後、第３トランジスタＱ３をオフするとともに、ＥＣＵ４から第４トランジスタＱ４のベースにスイッチング信号ＳＢＦが入力されると、第４トランジスタＱ４がオンすることで、ソレノイド５ａの印加電圧がバッテリ電圧ＶＢＡＴに切り替えられる。これにより、ソレノイド５ａに、バッテリ電圧ＶＢＡＴによる、より小さな駆動電流（保持電流）が供給されることによって、燃料噴射弁５が開弁状態に保持される。さらに、その後、第４及び第５トランジスタＱ４、Ｑ５がオフされることで、燃料噴射弁５が閉弁する。
【００３３】
図１に示すように、ＥＣＵ４には、クランク角センサ２１から、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号が入力される。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角度（例えば１°）ごとに入力される。ＥＣＵ４は、ＣＲＫ信号に基づき、内燃機関の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。
【００３４】
ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒において、内燃機関のピストン（図示せず）が吸気行程開始時の上死点付近の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、したがって、内燃機関が４気筒の場合にはクランク角度１８０°ごとに出力される。ＥＣＵ４は、ＴＤＣ信号及びＣＲＫ信号に基づき、ＴＤＣ信号の発生タイミングを基準とするクランク角ＣＡを、気筒ごとに算出する。
【００３５】
また、ＥＣＵ４には、アクセル開度センサ２２から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が入力され、さらに、図示しない各種のセンサから、内燃機関の運転状態（例えば冷却水温、吸入空気量やＥＧＲ量など）を表す検出信号が入力される。
【００３６】
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などを有するマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ４は、上述したセンサセンサ２１、２２及び各種のセンサからの検出信号などに応じて、燃料噴射弁５による燃料噴射量及び燃料噴射時期や点火装置による点火時期を算出する。そして、それらの算出結果に基づき、前述した第１〜第５トランジスタＱ１〜Ｑ５及び昇圧回路７のトランジスタＱ０へのスイッチング信号のオン／オフを制御することによって、燃料噴射弁５の燃料噴射動作及び点火装置の点火動作を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ４が、制御手段、失火判定手段、２次コイル電圧検出手段、昇圧電圧検出手段、及び印加時間設定手段に相当する。
【００３７】
なお、上記の燃料噴射時期は例えば圧縮行程に設定され、点火時期は例えば燃料噴射時期の後の膨張行程に設定されており、この関係から、燃料噴射弁５の印加と点火コイル２の印加及び遮断は、互いに異なるタイミングで実行される。したがって、共通の駆動回路３及びＥＣＵ４を用いて、燃料噴射弁５及び点火コイル２を異なるタイミングで順に駆動することにより、燃料噴射及び点火動作を支障なく行うことができる。
【００３８】
図２は、ＥＣＵ４で実行される多重点火制御処理を示す。この多重点火制御は、バッテリ電圧ＶＢＡＴを用いた通常の点火動作（以下「基本点火動作」という）を実行した直後から、例えば膨張行程の終期までの所定の期間において、ＣＲＫ信号の入力に同期して気筒ごとに実行される。
【００３９】
本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、再点火動作モードフラグＦ＿ＩＧＲが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、再点火動作モード中でないときには、ＥＣＵ４で検出された２次コイル電圧ＶＣ２が、失火判定用の所定のしきい値ＶＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ２）。
【００４０】
この判別は、２次コイル電圧ＶＣ２の以下の特性に基づくものである。すなわち、点火動作によって混合気が正常に着火し、燃焼している場合には、燃焼によるイオン電流が発生するため、図４（ｄ）（クランク角ＣＡ：ＣＡＩＧＲ以降）に示すように、点火動作によって上昇した２次コイル電圧ＶＣ２は、緩やかに低下する状態を経た後、さらに値０付近まで低下する。これに対し、失火が発生した場合には、イオン電流が発生しないため、図４（ｄ）（ＣＡ：ＣＡ２〜ＣＡＩＧＲ）に示すように、２次コイル電圧ＶＣ２は、点火動作の後に値０付近まで急激に低下する。
【００４１】
以上の特性に基づき、ステップ２の答えがＮＯで、２次コイル電圧ＶＣ２がしきい値ＶＲＥＦ以上のときには、基本点火動作によって混合気が正常に燃焼し、失火が発生していないと判定し、再点火動作を実行しないものとして、そのまま本処理を終了する。
【００４２】
一方、ステップ２の答えがＹＥＳで、２次コイル電圧ＶＣ２がしきい値ＶＲＥＦを下回っているときには、失火が発生していると判定し、ステップ３以降の再点火動作モードに移行し、失火状態を解消するための再点火動作を実行する。
【００４３】
まず、ステップ３では、再点火動作モード中であることを表すために、再点火動作モードフラグＦ＿ＩＧＲを「１」にセットする。また、第２トランジスタＱ２にスイッチング信号ＳＣＩを出力することによって、点火コイル２の１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮを、基本点火動作時のバッテリ電圧ＶＢＡＴから昇圧電圧ＶＢＳＴに切り替える（ステップ４）。
【００４４】
次に、検出されたアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥなどに応じて、再点火時期ＣＡＩＧＲをクランク角ＣＡ基準で算出する（ステップ５）。次に、検出された昇圧電圧ＶＢＳＴに応じ、図３に示すマップを検索することによって、１次コイル２ｂの印加時間ＴＥＡを算出する（ステップ６）。このマップでは、昇圧電圧ＶＢＳＴが高いほど、１次コイル２ｂへの電圧の印加による点火エネルギの蓄積速度が大きく、点火プラグ１の火花放電に必要な点火エネルギがより短い時間で得られるため、印加時間ＴＥＡはより小さな値に設定されている。
【００４５】
次に、算出された印加時間ＴＥＡを、エンジン回転数ＮＥ及び換算係数ＫＴＣを用いて、印加クランク角度ＣＡＥＡに換算する（ステップ７）とともに、この印加クランク角度ＣＡＥＡを再点火時期ＣＡＩＧＲから減算することによって、再印加開始時期ＣＡＳＴを算出し（ステップ８）、本処理を終了する。
【００４６】
以上のように再点火動作モードに移行した後には、前記ステップ１の答えがＹＥＳになり、その場合には、ステップ９において、クランク角ＣＡが再点火時期ＣＡＩＧＲに等しいか否かを判別し、その答えがＮＯのときには、クランク角ＣＡが再印加開始時期ＣＡＳＴに等しいか否かを判別する（ステップ１０）。この答えがＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップ１０の答えがＹＥＳで、クランク角ＣＡが再印加開始時期ＣＡＳＴに達したときには、第１トランジスタＱ１に点火信号ＳＩを出力することによって、１次コイル２ｂへの昇圧電圧ＶＢＳＴの印加を開始し（ステップ１１）、本処理を終了する。
【００４８】
その後、前記ステップ９の答えがＹＥＳになり、クランク角ＣＡが再点火時期ＣＡＳＲＴに達したときに、点火信号ＳＩをオフし、１次コイル２ｂの印加を遮断することによって、再点火動作を実行する（ステップ１２）。最後に、再点火動作モードフラグＦ＿ＩＧＲを「０」にリセットし（ステップ１３）、本処理を終了する。
【００４９】
図４は、これまでに説明した実施形態によって得られる動作例を示す。この例は、基本点火動作の後に失火が発生し、それに応じて実行した再点火動作によって失火状態が解消された例である。本例では、まずクランク角ＣＡ＝ＣＡ１のときに、点火信号ＳＩが出力されることで、１次コイル２ｂへのバッテリ電圧ＶＢＡＴの印加が開始され、その後、ＣＡ＝ＣＡ２のときに印加が遮断されることで、基本点火動作が実行される。
【００５０】
この基本点火動作の後に失火が発生すると、２次コイル電圧ＶＣ２がしきい値ＶＲＥＦを下回ることにより、失火が発生していると判定され（図２のステップ２：ＹＥＳ、ＣＡ＝ＣＡ３）、それに応じて再点火動作が実行される。具体的には、１次コイル２ｂの印加電圧ＶＩＮをバッテリ電圧ＶＢＡＴから昇圧電圧ＶＢＳＴに即座に切り替える（ステップ４）とともに、再点火時期ＣＡＩＧＲ及び１次コイル２ｂの再印加開始時期ＣＡＳＴが算出される（ステップ５、８）。
【００５１】
そして、クランク角ＣＡが再印加開始時期ＣＡＳＴになったときに、１次コイル２ｂの印加が開始される（ステップ１１）。この場合、印加電圧ＶＩＮとして、より高い昇圧電圧ＶＢＳＴが用いられるので、バッテリ電圧ＶＢＡＴの場合と比較して、１次コイル電流ＩＣ１がより速く増加し、点火プラグ１の火花放電に必要な点火エネルギがより短い時間で得られる。
【００５２】
その後、クランク角ＣＡが再点火時期ＣＡＩＧＲになったときに、１次コイル２ｂの印加を遮断することによって、再点火動作が実行され、それにより、失火状態が解消されている。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、基本点火動作の後に失火が発生していると判定された場合、それに引き続き、点火コイル２の印加電圧ＶＩＮをバッテリ電圧ＶＢＡＴから昇圧電圧ＶＢＳＴに切り替え、再点火動作を実行する。これにより、点火プラグ１の火花放電に必要な点火エネルギがより短時間で蓄積されるので、今回の燃焼サイクルにおいて１つの点火コイル２で再点火動作を実行でき、失火状態を解消することができる。
【００５４】
また、１つの点火コイル２で再点火動作が可能であるので、２組の点火コイルを用いて多重点火を行う従来の装置と異なり、コンパクトに配置でき、内燃機関のダウンサイジングを妨げることはない。さらに、通常は基本点火動作を実行し、失火が発生したと判定された場合に限り、再点火動作を実行するので、多重点火を常時、実行する従来の場合と比較し、より少ない電気エネルギで、効率良く失火を回避できるとともに、点火コイルの過熱による劣化を抑制することができる。
【００５５】
また、第１〜第５トランジスタＱ１〜Ｑ５や昇圧回路７を含む共通の駆動回路３と共通のＥＣＵ４を用いて、点火コイル２と燃料噴射弁５を駆動できるとともに、例えば、燃料噴射弁用の既存の駆動回路に、第１及び第２トランジスタＱ１、Ｑ２などを組み込むだけで、駆動回路３を容易に実現することができる。
【００５６】
さらに、基本点火動作の直後における燃焼状態に応じたイオン電流を反映する２次コイル電圧ＶＣ２に基づき、失火を判定するので、この失火の判定を適切かつ迅速に行えるとともに、失火判定に引き続く再点火動作を時間的な余裕をもって行うことができる。また、再点火動作のための１次コイル２ｂの印加時間ＴＥＡを検出された実際の昇圧電圧ＶＢＳＴに応じて設定するので、１次コイル２ｂの再印加を過不足なく行い、再点火動作に必要な点火エネルギを効率的に得ることができる。
【００５７】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、基本点火動作の後に失火が発生していると判定された場合、それに引き続き、再点火動作が今回の燃焼サイクルにおいて実行される。本発明は、これに限らず、失火発生と判定された場合には、失火が発生しやすい状況にあるとして、再点火動作を、今回の燃焼サイクルに加えて、次回以降の例えば所定回数の燃焼サイクルにおいて実行してもよく、あるいは、次回の燃焼サイクル以降においてのみ実行してもよい。
【００５８】
また、実施形態では、失火の判定を、イオン電流を反映した２次コイル電圧ＶＣ２を用いて行っているが、他の適当な手法で行ってもよいことはもちろんであり、例えば内燃機関の回転速度の変動状態に基づく判定手法を採用することが可能である。
【００５９】
さらに、実施形態では、点火装置用の駆動回路３及びＥＣＵ４を、燃料噴射弁５用のものと共用しているが、別個に構成してもよいことはもちろんである。また、実施形態で示した駆動回路３の構成は、あくまで例示であり、第１及び第２スイッチング素子の制御により、点火コイル２の印加と遮断を切り替え、印加電圧をバッテリ電圧と昇圧電圧に切り替えることが可能である限り、任意の構成を採用することができる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  点火プラグ
２  点火コイル
２ｂ  １次コイル
２ｃ  ２次コイル
３  駆動回路
４  ＥＣＵ（制御手段、失火判定手段、２次コイル電圧検出手段、昇圧電圧検出手段、      印加時間設定手段）
５  燃料噴射弁
５ａ  ソレノイド
６  バッテリ
７  昇圧回路
Ｑ１  第１トランジスタ（第１スイッチング素子）
Ｑ２  第２トランジスタ（第２スイッチング素子）
Ｑ３  第３トランジスタ（第３スイッチング素子）
Ｑ４  第４トランジスタ（第４スイッチング素子）
ＶＩＮ  １次コイルの印加電圧
ＶＢＡＴ  バッテリ電圧
ＶＢＳＴ  昇圧電圧
ＶＣ２  ２次コイル電圧
ＶＲＥＦ  しきい値（所定値）
ＴＥＡ  印加時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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