(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、
前記点火制御部は、前記点火プラグの電極間に放電を発生させるための第１電気エネルギー量と、前記放電を維持するための第２電気エネルギー量と、を設定し、
前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量を算出し、算出した前記合計量が前記第１電気エネルギー量以上となった場合に、前記点火コイルが再充電されるように、前記点火コイルの通電を制御し、
前記点火制御部は、前記点火コイルの再充電後、前記点火コイルから前記点火プラグへ前記第２電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記第１電気エネルギー量および前記第２電気エネルギー量は、前記内燃機関の気筒内における空燃比が小さいほど、小さくなるように設定される内燃機関用制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記第１電気エネルギー量および前記第２電気エネルギー量は、前記内燃機関の気筒内の圧力が小さいほど、小さくなるように設定される内燃機関用制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させる前に、前記点火コイルに蓄積される電気エネルギー量が前記第１電気エネルギー量と前記第２電気エネルギー量との合計値以上となるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記複数の気筒のそれぞれに対して、前記点火コイルが１つずつ設けられており、
前記点火制御部は、前記気筒ごとに単一の前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
前記点火制御部は、前記点火コイルの再充電後、前記点火コイルから前記点火プラグへ前記第２電気エネルギー量以上の電気エネルギーが複数回に分けて供給されるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費向上のため、理論空燃比よりも薄い混合気で運転する技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れ、再度吸気させる技術などを取り入れた内燃機関の制御装置が開発されている。【０００３】
この種の内燃機関の制御装置では、燃焼室における燃料や空気の量が理論値から乖離するため、点火プラグによる燃料への着火不良が生じやすくなる。【０００４】
特許文献１には、内燃機関に設けられる点火プラグと、点火時期に点火プラグより放電火花を発生させる点火装置と、内燃機関の１燃焼サイクル中に点火装置による放電を複数回繰り返して多重放電を実施する点火制御手段とを備える点火制御装置において、前記点火制御手段は、多重放電に際し、内燃機関の燃焼室内の圧力の推移に従い各放電の時間を変更することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５３０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
点火プラグによる燃料への着火性を改善するためには、点火プラグにより放電火花を発生させた後、その放電火花をなるべく長時間維持するように点火制御を行うことが好ましい。特許文献１に開示されている点火制御装置では、こうした点を考慮していないため、点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善することに関して、さらなる改良の余地がある。【０００７】
したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、前記点火制御部は、前記点火プラグの電極間に放電を発生させるための第１電気エネルギー量と、前記放電を維持するための第２電気エネルギー量と、を設定し、前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量を算出し、算出した前記合計量が前記第１電気エネルギー量以上となった場合に、前記点火コイルが再充電されるように、前記点火コイルの通電を制御し、前記点火制御部は、前記点火コイルの再充電後、前記点火コイルから前記点火プラグへ前記第２電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように、前記点火コイルの通電を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。
【図２】点火プラグを説明する部分拡大図である。
【図３】制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。
【図４】点火コイルを含む電気回路を説明する図である。
【図５】実施の形態による多重放電方法の一例を説明する模式図である。
【図６】実施の形態にかかる点火制御部による点火プラグの制御方法を説明するフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関用制御装置を説明する。
【００１２】
以下、実施の形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置１を説明する。
この実施の形態では、制御装置１により、４気筒の内燃機関１００の各気筒１５０に各々設けられた点火プラグ２００の放電（点火）を制御する場合を例示して説明する。
以下、実施の形態において、内燃機関１００の一部の構成又は全ての構成及び制御装置１の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関１００の制御装置１と言う。
【００１３】
［内燃機関］
図１は、内燃機関１００及び内燃機関用点火装置の要部構成を説明する図である。
図２は、点火プラグ２００の電極２１０、２２０を説明する部分拡大図である。
【００１４】
内燃機関１００では、外部から吸引した空気はエアクリーナ１１０、吸気管１１１、吸気マニホールド１１２を通流し、吸気弁１５１が開くと各気筒１５０に流入する。各気筒１５０に流入する空気量は、スロットル弁１１３により調整され、スロットル弁１１３で調整された空気量は、流量センサ１１４により測定される。
【００１５】
スロットル弁１１３には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ１１３ａが設けられている。このスロットル開度センサ１１３ａで検出されたスロットル弁１１３の開度情報は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１に出力される。
【００１６】
なお、スロットル弁１１３は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。
【００１７】
各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。
【００１８】
クランクシャフト１２３に取り付けられたリングギア１２０の径方向外側には、クランク角センサ１２１が設けられている。このクランク角センサ１２１により、クランクシャフト１２３の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ１２１は、例えば１０°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト１２３の回転角度を検出する。
【００１９】
シリンダヘッドのウォータジャケット（図示せず）には、水温センサ１２２が設けられている。この水温センサ１２２により、内燃機関１００の冷却水の温度を検出する。
【００２０】
また、車両には、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）を検出するアクセルポジションセンサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ：ＡＰＳ）１２６が設けられている。このアクセルポジションセンサ１２６により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ１２６で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置１に出力される。制御装置１は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁１１３を制御する。
【００２１】
燃料タンク１３０に貯留された燃料は、燃料ポンプ１３１によって吸引及び加圧された後、プレッシャレギュレータ１３２が設けられた燃料配管１３３を通流し、燃料噴射弁（インジェクタ）１３４に誘導される。燃料ポンプ１３１から出力された燃料は、プレッシャレギュレータ１３２で所定の圧力に調整され、燃料噴射弁（インジェクタ）１３４から各気筒１５０内に噴射される。プレッシャレギュレータ１３２で圧力調整された結果、余分な燃料は戻り配管（図示せず）を介して燃料タンク１３０に戻される。
【００２２】
内燃機関１００のシリンダヘッド（図示せず）には、燃焼圧センサ（ＣｙｌｉｎｄｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＰＳ、筒内圧センサとも言う）１４０が設けられている。燃焼圧センサ１４０は、各気筒１５０内に設けられており、気筒１５０内の圧力（燃焼圧）を検出する。
【００２３】
燃焼圧センサ１４０は、圧電式又はゲージ式の圧力センサが用いられ、広い温度領域に渡って気筒１５０内の燃焼圧（筒内圧）を検出することができるようになっている。
【００２４】
各気筒１５０には、排気弁１５２と、燃焼後のガス（排気ガス）を気筒１５０の外側に排出する排気マニホールド１６０が取り付けられている。この排気マニホールド１６０の排気側には、三元触媒１６１が設けられている。排気弁１５２が開くと、気筒１５０から排気マニホールド１６０に排気ガスが排出される。この排気ガスは、排気マニホールド１６０を通って三元触媒１６１で浄化された後、大気に排出される。
【００２５】
三元触媒１６１の上流側には、上流側空燃比センサ１６２が設けられている。この上流側空燃比センサ１６２は、各気筒１５０から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。
【００２６】
また、三元触媒１６１の下流側には、下流側空燃比センサ１６３が設けられている。この下流側空燃比センサ１６３は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ１６３は、例えばＯ２センサである。
【００２７】
また、各気筒１５０の上部には、点火プラグ２００が各々設けられている。点火プラグ２００の放電（点火）により、気筒１５０内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒１５０内で爆発が起こり、ピストン１７０が押し下げられる。ピストン１７０が押し下げられることにより、クランクシャフト１２３が回転する。
【００２８】
点火プラグ２００には、点火プラグ２００に供給される電気エネルギー（電圧）を生成する点火コイル３００が接続されている。すなわち、内燃機関１００が有する複数の気筒１５０（実施の形態では４つ）のそれぞれに対して、点火コイル３００が１つずつ設けられている。点火コイル３００で発生した電圧により、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じる（図２参照）。
【００２９】
図２に示すように、点火プラグ２００では、中心電極２１０は、絶縁体２３０により絶縁状態で支持されている。この中心電極２１０に所定の電圧（実施の形態では、例えば２０，０００Ｖ〜４０，０００Ｖ）が印加される。
【００３０】
外側電極２２０は接地されている。中心電極２１０に所定の電圧が印加されると、中心電極２１０と外側電極２２０との間で放電（点火）が生じる。
【００３１】
なお、点火プラグ２００において、中心電極２１０と外側電極２２０との間に存在する気体（ガス）の状態や筒内圧によって、ガス成分の絶縁破壊を起こして放電（点火）が発生する電圧が変動する。この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧と言う。
【００３２】
点火プラグ２００の放電制御（点火制御）は、後述する制御装置１の点火制御部８３により行われる。
【００３３】
図１に戻って、前述したスロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、クランク角センサ１２１、アクセルポジションセンサ１２６、水温センサ１２２、燃焼圧センサ１４０等の各種センサからの出力信号は、制御装置１に出力される。制御装置１では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関１００の運転状態を検出し、気筒１５０内に送出する空気量、燃料噴射量、点火プラグ２００の点火タイミング等の制御を行う。
【００３４】
［制御装置のハードウェア構成］
次に、制御装置１のハードウェアの全体構成を説明する。
【００３５】
図１に示すように、制御装置１は、アナログ入力部１０と、デジタル入力部２０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部３０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）４０と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６０と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート７０と、出力回路８０と、を有する。
【００３６】
アナログ入力部１０には、スロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、アクセルポジションセンサ１２６、上流側空燃比センサ１６２、下流側空燃比センサ１６３、燃焼圧センサ１４０、水温センサ１２２等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。
【００３７】
アナログ入力部１０には、Ａ／Ｄ変換部３０が接続されている。アナログ入力部１０に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル信号に変換され、ＲＡＭ４０に記憶される。
【００３８】
デジタル入力部２０には、クランク角センサ１２１からのデジタル出力信号が入力される。
【００３９】
デジタル入力部２０には、Ｉ／Ｏポート７０が接続されており、デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、このＩ／Ｏポート７０を介してＲＡＭ４０に記憶される。
【００４０】
ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。
【００４１】
ＭＰＵ５０は、ＲＯＭ６０に記憶された制御プログラム（図示せず）を実行することで、ＲＡＭ４０に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。ＭＰＵ５０は、制御プログラムに従って、内燃機関１００を駆動する各アクチュエータ（例えば、スロットル弁１１３、プレッシャレギュレータ１３２、点火プラグ２００等）の作動量を規定する制御値を算出し、ＲＡＭ４０に一時的に記憶する。
【００４２】
ＲＡＭ４０に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、Ｉ／Ｏポート７０を介して出力回路８０に出力される。
【００４３】
出力回路８０には、点火プラグ２００に印加する電圧を制御する点火制御部８３（図３参照）の機能などが設けられている。
【００４４】
［制御装置の機能ブロック］
次に、制御装置１の機能構成を説明する。
【００４５】
図３は、制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置１の各機能は、例えばＭＰＵ５０がＲＯＭ６０に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０で実現される。
【００４６】
図３に示すように、制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３とを有する。
【００４７】
全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６と、燃焼圧センサ１４０（ＣＰＳ）に接続されており、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とを受け付ける。
【００４８】
全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とに基づいて、燃料噴射制御部８２と点火制御部８３の全体的な制御を行う。
【００４９】
燃料噴射制御部８２は、内燃機関１００の各気筒１５０を判別する気筒判別部８４と、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する角度情報生成部８５と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部８６と、に接続されており、気筒判別部８４からの気筒判別情報Ｓ３と、角度情報生成部８５からのクランク角度情報Ｓ４と、回転数情報生成部８６からのエンジン回転数情報Ｓ５と、を受け付ける。
【００５０】
また、燃料噴射制御部８２は、気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部８７と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部８８と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部８９と、に接続されており、吸気量計測部８７からの吸気量情報Ｓ６と、負荷情報生成部８８からのエンジン負荷情報Ｓ７と、水温計測部８９からの冷却水温度情報Ｓ８と、を受け付ける。
【００５１】
燃料噴射制御部８２は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁１３４から噴射される燃料の噴射量と噴射時間（燃料噴射弁制御情報Ｓ９）を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて燃料噴射弁１３４を制御する。
【００５２】
点火制御部８３は、全体制御部８１のほか、気筒判別部８４と、角度情報生成部８５と、回転数情報生成部８６と、負荷情報生成部８８と、水温計測部８９とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。
【００５３】
点火制御部８３は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル３００の１次側コイル（図示せず）に通電する電流量（通電角）と、通電開始時間と、１次側コイルに通電した電流を遮断する時間（点火時間）を算出する。
【００５４】
点火制御部８３は、算出した通電角と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡを複数回に分けて出力することで、点火プラグ２００による放電制御（点火制御）を行う。これにより、点火プラグ２００の多重放電を実現する。なお、実施の形態では、点火制御部８３は、内燃機関１００が有する複数の気筒１５０（実施の形態では４つ）について、気筒１５０ごとに単一の点火コイル３００の通電を制御するものである。
【００５５】
なお、少なくとも、点火制御部８３が点火信号ＳＡを用いて点火プラグ２００の点火制御を行う機能は、本発明の内燃機関用制御装置に相当する。
【００５６】
［点火コイルの電気回路］
次に、点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する。
【００５７】
図４は、点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する図である。電気回路４００において、点火コイル３００は、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。
【００５８】
１次側コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、１次側コイル３１０には、所定の電圧（実施の形態では、例えば１２Ｖ）が印加される。直流電源３３０と１次側コイル３１０の接続経路中には、充電量検出部３５０が設けられている。充電量検出部３５０は、１次側コイル３１０に印加された電圧と電流を検出して、点火制御部８３へ送信する。
【００５９】
１次側コイル３１０の他端は、イグナイタ３４０に接続されており、イグナイタ３４０を介して接地されている。イグナイタ３４０には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）などが用いられる。
【００６０】
イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子は、点火制御部８３に接続されている。点火制御部８３から出力された点火信号ＳＡは、イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に入力される。イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に点火信号ＳＡが入力されると、イグナイタ３４０のコレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間が通電状態となり、コレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間に電流が流れる。これにより、点火制御部８３からイグナイタ３４０を介して点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡが出力され、１次側コイル３１０に電力（電気エネルギー）が蓄積される。
【００６１】
点火制御部８３からの点火信号ＳＡの出力が停止して、１次側コイル３１０に流れる電流が遮断されると、１次側コイル３１０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。２次側コイル３２０に発生した高電圧が点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加されることで、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に電位差が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した電位差が、ガス（気筒１５０内の混合気）の絶縁破壊電圧Ｖｍ以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じ、燃料（混合気）への点火（着火）が行われる。
【００６２】
２次側コイル３２０と点火プラグ２００の接続経路中には、放電量検出部３６０が設けられている。放電量検出部３６０は、放電電圧と電流を検出して、点火制御部８３へ送信する。
【００６３】
点火制御部８３は、以上説明したような電気回路４００の動作により、点火信号ＳＡを用いて点火コイル３００の通電を制御する。これにより、点火コイル３００から点火プラグ２００へ与える電気エネルギーを制御し、点火プラグ２００を多重放電させるための点火制御を実施する。
【００６４】
［多重放電の概要］
次に、実施の形態にかかる点火プラグ２００の多重放電の概要を説明する。
【００６５】
図５は、本発明の実施の形態による多重放電方法の一例を説明する模式図である。点火コイル３００の目標充電量は、エンジン回転数（点火周期）や充電電圧によって定められる。
【００６６】
実施の形態による多重放電方法では、点火制御部８３は、予め定められたマップ情報を参照して、エンジン回転数（点火周期）や充電電圧に応じた点火コイル３００の目標充電量を設定し、点火信号ＳＡを点火コイル３００（イグナイタ３４０）へ出力する。このとき点火制御部８３は、点火信号ＳＡとして２つのパルスを連続して出力することで、点火プラグ２００の電極間に絶縁破壊用の電圧を印加するための絶縁破壊用の電気エネルギーと、点火プラグ２００の放電（点火）を持続させるための点火持続用の電気エネルギーとが、点火コイル３００から点火プラグ２００へ分割して供給されるようにする。
【００６７】
具体的には、時刻Ｔ１において点火信号ＳＡをＯＦＦからＯＮに切り替えると、点火コイル３００の充電が開始され、点火コイル３００に電気エネルギーが蓄積される。このとき点火制御部８３は、充電量検出部３５０が検出した１次側コイル３１０の電圧と電流から求めた充電電力値を所定時間ごとに積分することで、点火コイル３００の充電量（入力エネルギー）を演算する。そして、時刻Ｔ２において充電量が設定した目標充電量（例えば110mJ）に達すると、点火信号ＳＡをＯＮからＯＦＦに切り替えることで、点火コイル３００の充電を中断し、点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始する。この電気エネルギーにより、点火プラグ２００の電極間において１回目の放電が行われる。
【００６８】
点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始して点火プラグ２００の放電が行われると、点火制御部８３は、放電量検出部３６０が検出した２次側コイル３２０の電圧と電流から求めた放電電力値を所定時間ごとに積分することで、点火コイル３００の放電量（出力エネルギー）を演算する。そして、時刻Ｔ３において放電量が前述の絶縁破壊用の電気エネルギー（例えば30mJ）に達すると、点火信号ＳＡをＯＦＦからＯＮに切り替えることで、点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を中断し、点火コイル３００の充電を再開する。
【００６９】
その後、時刻Ｔ３から所定時間を経過して時刻Ｔ４になると、点火制御部８３は、点火信号ＳＡをＯＮからＯＦＦに切り替えることで、点火コイル３００の充電を中断し、点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を再開する。この電気エネルギーにより、点火プラグ２００の電極間において絶縁破壊が維持された状態で、２回目の放電が行われる。
【００７０】
２回目の放電後は、点火信号ＳＡがＯＦＦに維持されることで、点火コイル３００に蓄積された残りの電気エネルギー（例えば80mJ）が、前述の点火持続用の電気エネルギーとして点火プラグ２００に供給される。そして、時刻Ｔ５において点火コイル３００の電気エネルギーが全て放出されると、実施の形態にかかる点火プラグ２００の多重放電が終了する。このとき、１回目の放電を開始した時刻Ｔ２から２回目の放電が終了するまでの時刻Ｔ５までの時間は、例えば約2msecである。
【００７１】
［点火プラグの制御方法］
次に、点火制御部８３による点火プラグ２００の制御方法の一例を説明する。図６は、実施の形態にかかる点火制御部８３による点火プラグ２００の制御方法を説明するフローチャートの一例である。
【００７２】
図６に示すように、ステップＳ１０１において、点火制御部８３は、点火プラグ２００の電極間に放電を発生させるための絶縁破壊用の電気エネルギー量を設定する。例えば、上流側空燃比センサ１６２で検出された排気ガスの空燃比に基づいて気筒１５０内における空燃比を推定し、この空燃比が小さい（燃料が濃い）ほど小さな値となるように、絶縁破壊用の電気エネルギー量を設定する。また、例えば、燃焼圧センサ１４０で検出された気筒１５０内の圧力に基づき、この圧力が小さいほど小さな値となるように、絶縁破壊用の電気エネルギー量を設定する。こうした気筒１５０内の空燃比や圧力に応じた絶縁破壊用の電気エネルギー量の設定は、例えば、制御装置１においてＲＯＭ６０に記憶されているマップ情報を参照することにより行われる。
【００７３】
ステップＳ１０２において、点火制御部８３は、点火プラグ２００の電極間における放電を維持するための点火持続用の電気エネルギー量を設定する。ここではステップＳ１０１における絶縁破壊用の電気エネルギー量と同様に、例えば、上流側空燃比センサ１６２で検出された排気ガスの空燃比に基づいて気筒１５０内における空燃比を推定し、この空燃比が小さい（燃料が濃い）ほど小さな値となるように、点火持続用の電気エネルギー量を設定する。また、例えば、燃焼圧センサ１４０で検出された気筒１５０内の圧力に基づき、この圧力が小さいほど小さな値となるように、点火持続用の電気エネルギー量を設定する。こうした気筒１５０内の空燃比や圧力に応じた点火持続用の電気エネルギー量の設定は、例えば、制御装置１においてＲＯＭ６０に記憶されているマップ情報を参照することにより行われる。
【００７４】
ステップＳ１０３において、点火制御部８３は、点火コイル３００の目標充電量を設定する。ここでは、ステップＳ１０１で設定した絶縁破壊用の電気エネルギー量と、ステップＳ１０２で設定した点火持続用の電気エネルギー量とを合計し、これらの合計値を目標充電量として設定する。その際、点火コイル３００における充電量のばらつき対策として、目標充電量にある程度のマージンを見込んでおき、上記の合計値にこのマージン分を加えて目標充電量を設定してもよい。例えば、上記の合計値の１．１倍を目標充電量として設定することができる。このようにすれば、後述するステップＳ１０６〜Ｓ１０９において、点火コイル３００に点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始させる前に、点火コイル３００に蓄積される電気エネルギー量が絶縁破壊用の電気エネルギー量と点火持続用の電気エネルギー量との合計値以上となるように、点火コイル３００の通電を制御することが可能となる。
【００７５】
ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、ステップＳ１０３で設定した目標充電量に基づき、点火コイル３００の充電開始時期を設定する。
【００７６】
ステップＳ１０５において、点火制御部８３は、ステップＳ１０４で設定した充電開始時期に基づき、点火コイル３００の充電を開始するか否かを判定する。充電を開始すると判定されるまで（ステップＳ１０５：ＮＯ）はステップＳ１０５を繰り返し、充電を開始すると判定されると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。
【００７７】
ステップＳ１０６において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡのパルスをＯＮにし、点火コイル３００への充電を開始する。この点火信号ＳＡの出力に応じて、点火コイル３００の１次側コイル３１０において電気エネルギーが蓄積される。
【００７８】
ステップＳ１０７において、点火制御部８３は、充電量検出部３５０による１次側コイル３１０の電圧と電流の検出結果に基づいて、点火コイル３００の現在の充電量（入力エネルギー）を検出する。
【００７９】
ステップＳ１０８において、点火制御部８３は、ステップＳ１０３で設定した目標充電量と、ステップＳ１０７で検出した現在の充電量とを比較し、点火コイル３００の充電量が目標充電量に到達したか否かを判定する。その結果、点火コイル３００の充電量が目標充電量に到達したと判定されるまで（ステップＳ１０８：ＮＯ）は、ステップＳ１０７に戻って充電量の検出を続け、目標充電量に到達したと判定されると（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０９に進む。
【００８０】
ステップＳ１０９において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡのパルスをＯＦＦにし、点火コイル３００への充電を中断する。この点火信号ＳＡの出力停止に応じて、点火コイル３００に蓄積された電気エネルギーが２次側コイル３２０から点火プラグ２００に供給されるようになる。これにより、点火制御部８３は、点火コイル３００に点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始させる。
【００８１】
ステップＳ１１０において、点火制御部８３は、放電量検出部３６０による２次側コイル３２０の電圧と電流の検出結果に基づいて、点火コイル３００の現在の放電量（出力エネルギー）を検出する。この処理により、点火制御部８３は、ステップＳ１０９で点火コイル３００に点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量を算出する。
【００８２】
ステップＳ１１１において、点火制御部８３は、ステップＳ１０１で設定した絶縁破壊用の電気エネルギー量と、ステップＳ１１１０で検出した現在の放電量とを比較し、点火コイル３００の放電量が絶縁破壊用の電気エネルギー量以上となったか否かを判定する。
その結果、点火コイル３００の放電量が絶縁破壊用の電気エネルギー量以上となるまで（ステップＳ１１１：ＮＯ）は、ステップＳ１１０に戻って放電量の検出を続け、絶縁破壊用の電気エネルギー量以上になったと判定されると（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１１２に進む。
【００８３】
ステップＳ１１２において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡのパルスをＯＮにし、点火コイル３００への充電を再開する。この点火信号ＳＡの出力に応じて、点火コイル３００の１次側コイル３１０において電気エネルギーが蓄積され、点火コイル３００が再充電される。
【００８４】
ステップＳ１１３において、点火制御部８３は、ステップＳ１１２で点火信号ＳＡのパルスをＯＮにしてから所定時間（例えば約30μs）が経過したか否かを判定する。所定時間が経過するまで（ステップＳ１１３：ＮＯ）はステップＳ１１３を繰り返し、所定時間が経過したと判定されると（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。
【００８５】
ステップＳ１１４において、点火制御部８３は、点火信号ＳＡのパルスをＯＦＦにし、点火コイル３００への充電を停止する。この点火信号ＳＡの出力停止に応じて、点火コイル３００に蓄積された電気エネルギーの残りが２次側コイル３２０から点火プラグ２００に供給されるようになる。このときの点火コイル３００の残充電量（残エネルギー量）は、少なくともステップＳ１０２で設定した点火持続用の電気エネルギー量よりも多くなっている。これにより、点火制御部８３は、ステップＳ１１２で点火コイル３００の再充電を開始した後、点火コイル３００から点火プラグ２００へ点火持続用の電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるようにする。ステップＳ１１４で点火信号ＳＡの出力を停止したら、図６の処理フローを終了する。
【００８６】
以上説明した実施の形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８７】
（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００に対し電気エネルギーを与える点火コイル３００の通電を制御する点火制御部８３を備える。点火制御部８３は、点火プラグ２００の電極間に放電を発生させるための絶縁破壊用の電気エネルギー量（第１電気エネルギー量）と、放電を維持するための点火持続用の電気エネルギー量（第２電気エネルギー量）とを設定する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。点火制御部８３は、点火コイル３００に点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始させた（ステップＳ１０９）後、供給した電気エネルギーの合計量を算出し（ステップＳ１１０）、算出した合計量が第１電気エネルギー量以上となった場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）に、点火コイル３００が再充電されるように（ステップＳ１１２）、点火コイル３００の通電を制御する。点火制御部８３は、点火コイル３００の再充電後、点火コイル３００から点火プラグ２００へ第２電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように（ステップＳ１１４）、点火コイル３００の通電を制御する。このようにしたので、点火プラグ２００による燃料への着火性を効率的に改善することができる。
【００８８】
（２）ステップＳ１０１、Ｓ１０２において、絶縁破壊用の電気エネルギー量（第１電気エネルギー量）および点火持続用の電気エネルギー量（第２電気エネルギー量）は、内燃機関１００の気筒１５０内における空燃比が小さいほど、小さくなるように設定される。
また、内燃機関１００の気筒１５０内の圧力が小さいほど、小さくなるように設定される。このようにしたので、内燃機関１００における混合気の状態に応じて、適切な電気エネルギー量を設定することができる。
【００８９】
（３）点火制御部８３は、点火コイル３００に点火プラグ２００への電気エネルギーの供給を開始させる前に、点火コイル３００に蓄積される電気エネルギー量が絶縁破壊用の電気エネルギー量（第１電気エネルギー量）と点火持続用の電気エネルギー量（第２電気エネルギー量）との合計値以上となるように、点火コイル３００の通電を制御する（ステップＳ１０３、Ｓ１０６〜Ｓ１０９）。このようにしたので、点火プラグ２００の１回目の放電前に、点火プラグ２００の多重放電を行うために十分な電気エネルギー量を点火コイル３００に蓄積させておくことができる。
【００９０】
（４）内燃機関１００は複数の気筒１５０を有し、複数の気筒１５０のそれぞれに対して、点火コイル３００が１つずつ設けられている。点火制御部８３は、気筒１５０ごとに単一の点火コイル３００の通電を制御する。このようにしたので、点火コイル３００を増大することなく点火プラグ２００の多重放電を実現できる。
【００９１】
なお、以上説明した実施の形態において、図３で説明した制御装置１の各機能構成は、前述のようにＭＰＵ５０で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。
【００９２】
また、実施の形態では、点火プラグ２００の放電回数が２回の場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、放電回数が３回以上であってもよい。すなわち、点火制御部８３は、点火コイル３００から点火プラグ２００へ点火持続用の電気エネルギー量以上の電気エネルギーが複数回に分けて供給されるように、点火コイル３００の通電を制御してもよい。例えば、前述のように目標充電量が110mJであり、１回目の放電において絶縁破壊用の電気エネルギーとして30mJを点火コイル３００から点火プラグ２００へ供給したとする。この場合、点火コイル３００に蓄積された残りの電気エネルギー量である80mJを40mJずつ２回に分けて、点火持続用の電気エネルギーとして点火コイル３００から点火プラグ２００へ供給し、これによって点火プラグ２００が２回目と３回目の放電を行うようにしてもよい。４回目以降の放電を行う場合も同様である。このようにすれば、さらにきめ細かい放電制御が可能となる。
【００９３】
以上説明した実施の形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１：制御装置、１０：アナログ入力部、２０：デジタル入力部、３０：Ａ／Ｄ変換部、４０：ＲＡＭ、５０：ＭＰＵ、６０：ＲＯＭ、７０：Ｉ／Ｏポート、８０：出力回路、８１：全体制御部、８２：燃料噴射制御部、８３：点火制御部、８４：気筒判別部、８５：角度情報生成部、８６：回転数情報生成部、８７：吸気量計測部、８８：負荷情報生成部、８９：水温計測部、１００：内燃機関、１１０：エアクリーナ、１１１：吸気管、１１２：吸気マニホールド、１１３：スロットル弁、１１３ａ：スロットル開度センサ、１１４：流量センサ、１１５：吸気温センサ、１２０：リングギア、１２１：クランク角センサ、１２２：水温センサ、１２３：クランクシャフト、１２５：アクセルペダル、１２６：アクセルポジションセンサ、１３０：燃料タンク、１３１：燃料ポンプ、１３２：プレッシャレギュレータ、１３３：燃料配管、１３４：燃料噴射弁、１４０：燃焼圧センサ、１５０：気筒、１５１：吸気弁、１５２：排気弁、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１７０：ピストン、２００：点火プラグ、２１０：中心電極、２２０：外側電極、２３０：絶縁体、３００：点火コイル、３１０：１次側コイル、３２０：２次側コイル、３３０：直流電源、３４０：イグナイタ、３５０：充電量検出部、３６０：放電量検出部、４００：電気回路
【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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