(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を有する点火プラグ、
一次コイルと、前記一次コイルと磁気結合され二次電圧を前記点火プラグに供給する二次コイルと、を有する点火コイル、
前記一次コイルへの通電、遮断を切り換えるスイッチ手段、
前記一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧センサ、
および、前記スイッチ手段を通電し、通電した後遮断して、前記一次コイルに生じる磁束の変化により前記二次コイルに前記二次電圧を発生させ、前記一次コイル電圧センサの出力から前記点火プラグの前記電極間に絶縁破壊が発生したタイミングを検出し、前記スイッチ手段を遮断してから前記絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間に基づいて前記電極の間に前記絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧を算出する制御装置、を備えた点火装置において、
前記制御装置は、前記スイッチ手段の遮断から二次コイルに電圧が発生し始めるまでの昇圧遅延期間と、昇圧遅延期間の後に二次コイルの電圧が昇圧する昇圧速度と、に基づいて前記絶縁維持期間から前記絶縁破壊電圧を算出することを特徴とする点火装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記昇圧速度を前記スイッチ手段の通電期間に応じて変更する請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記二次コイルの前記昇圧速度を、昇圧初期期間に適用する昇圧初期速度とその後の昇圧後期期間に適用する昇圧後期速度に分けて設定し、前記昇圧遅延期間と前記昇圧初期期間と、前記昇圧後期速度と、に基づいて前記絶縁維持期間から前記絶縁破壊電圧を算出する請求項１または２に記載の点火装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記昇圧初期期間を、前記スイッチ手段の通電期間に応じて変更する請求項３に記載の点火装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記昇圧後期速度を、前記スイッチ手段の通電期間に応じて変更する請求項３または４に記載の点火装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記昇圧遅延期間と前記昇圧初期速度とを前記点火コイルの特性によって定めた固定値とする請求項３から５のいずれか一項に記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、一次コイルに通電し、この電流を遮断した時に二次コイルに発生する昇圧した電圧を点火プラグに供給する点火装置が存在する。この点火装置は、内燃機関の燃焼室内に配置された点火プラグの電極間で火花放電を発生させ、火花放電が与えるエネルギによって燃焼室内の混合気に着火し燃焼させる。このとき、点火プラグの電極間の電圧が上昇して絶縁破壊が生じ、火花放電が開始される電圧を検出することは重要である。点火プラグの電極間の電圧、すなわち二次コイルに印加される二次電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した二次電圧に基づいて気筒内の圧力を演算する筒内圧演算部についての技術が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、点火プラグの電極間の電圧が上昇して絶縁破壊が生じ、火花放電が開始されるときの電圧を計測することで、点火プラグの電極摩耗状態を判定することもできる。点火プラグには昇圧された高圧の電圧が印加されるため、点火プラグの電極間の電圧である二次電圧を直接計測するには、大掛かりな装置が必要となる。このため、一次コイルに印加される一次電圧と二次コイルに印加される二次電圧の関係をあらかじめ調べておき、この関係を用いて一次電圧から二次電圧を求めて、点火プラグの電極摩耗状態を確認する技術について開示されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−２１０８２７号公報
【特許文献２】特許第６５９４５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術は、点火プラグの電極間の電圧である二次電圧を検出し、検出した二次電圧に基づき筒内圧力を演算するものである。一般的に放電時の点火プラグの電極間の電圧は数十ｋＶの高電圧となるため、検出部を耐電圧回路とする必要があり、回路の部品点数が増加する。その結果、回路のコストが増加するとともに、回路の規模が大きくなり搭載性が悪化する問題がある。
【０００６】
特許文献２に記載の技術は、一次コイルの通電遮断の後、点火プラグで放電が始まる絶縁破壊時の直前の一次電圧を検出する。そして、あらかじめ求めておいた一次電圧と二次電圧の関係に基づいて算出した二次電圧から点火プラグの電極摩耗状態を判定するものである。
【０００７】
この特許文献２に記載の技術では、二次電圧よりも低い、数十から数百Ｖの電圧となる一次電圧を利用するため、簡素な点火装置で点火プラグの絶縁破壊電圧の検出が可能である。しかしながら一次電圧には、点火コイルの回路構成、動作環境によってノイズが重畳することがある。このノイズが点火プラグの絶縁破壊電圧の演算精度を悪化させて、絶縁破壊電圧を精度よく算出できない場合がある。
【０００８】
本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成ながら点火プラグの絶縁破壊電圧を精度良く算出できる点火装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に係る点火装置は、
複数の電極を有する点火プラグ、
一次コイルと、一次コイルと磁気結合され二次電圧を点火プラグに供給する二次コイルと、を有する点火コイル、
一次コイルへの通電、遮断を切り換えるスイッチ手段、
一次コイルの電圧を検出する一次コイル電圧センサ、
および、スイッチ手段を通電し、通電した後遮断して、一次コイルに生じる磁束の変化により二次コイルに二次電圧を発生させ、一次コイル電圧センサの出力から点火プラグの電極間に絶縁破壊が発生したタイミングを検出し、スイッチ手段を遮断してから絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間に基づいて電極の間に絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧を算出する制御装置、を備えた点火装置において、
制御装置は、スイッチ手段の遮断から二次コイルに電圧が発生し始めるまでの昇圧遅延期間と、昇圧遅延期間の後に二次コイルの電圧が昇圧する昇圧速度と、に基づいて絶縁維持期間から絶縁破壊電圧を算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に係る点火装置によれば、絶縁破壊電圧が発生したタイミングを、一次コイル電圧センサの出力から検出する構成とすることで、高電圧となる点火プラグの電極間の電圧を直接計測することなく絶縁破壊電圧を算出することが可能となるため、点火装置を簡素なものとすることができる。
【００１１】
また本願に係る点火装置によれば、一次コイルの通電遮断から絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間に基づいて絶縁破壊電圧を算出する。このため、一次コイルに印加される一次電圧にノイズなどの外乱が重畳したとしても絶縁破壊電圧を精度良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る内燃機関の構成図である。
【図２】実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。
【図３】実施の形態１に係る点火装置の構成図である。
【図４】実施の形態１に係る一次電圧から求めた二次電圧の波形を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る点火装置の昇圧速度ｄＶを求める特性図である。
【図７】実施の形態１に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係る点火装置の二次電圧の挙動を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る点火装置の昇圧初期期間Ｔ１を求める特性図である。
【図１１】実施の形態２に係る点火装置の昇圧後期速度ｄＶ２を求める特性図である。
【図１２】実施の形態２に係る点火装置の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理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】
【００１３】
以下、本願に係る点火装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
１．実施の形態１
図１から図７を用いて、実施の形態１に係る点火装置１００について説明する。図１は、内燃機関１の構成図であり、制御装置５０と、内燃機関１の構成要素との関係が記載されている。図２は、制御装置５０のハードウェアの構成を示しており、演算処理装置９０がソフトウェアを実行し、他のハードウェアと協働して機能を実現する説明に使用される。図３は、制御装置５０、点火コイル装置１１、点火プラグ１０の接続を示す点火装置１００の構成図である。図４は、一次電圧から求めた二次電圧の波形と、計測値との差を示す図である。図５は、点火装置１００の二次電圧の一次コイル通電遮断からの経過時間に応じた挙動と絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。図６は、点火装置１００の昇圧速度ｄＶを一次コイルへの通電期間Ｔｏｎから求める特性図である。図７は、点火装置１００の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求めるソフトウェアの処理を示すフローチャートである。
【００１５】
１−１．内燃機関
図１は、実施の形態１に係る内燃機関１の構成図であり、内燃機関１は円筒形のシリンダ２とピストン３を備えている。シリンダ２にはピストン３がシリンダ２の内部を往復運動可能なように嵌合されている。シリンダ２の上には、所謂ペントルーフ型のシリンダヘッド４が固定されており、ピストン３の頂面とシリンダヘッド４の下面の間に燃焼室５が形成されている。ピストン３の下方にはクランク軸６が配置され、クランク軸６とピストン３を連結するコネクティングロッド７を介してピストン３の往復運動が回転運動に変換される。クランク軸６の外周には内燃機関１の回転数を検出するためのクランク角センサ８が設けられ、クランク角センサ８の出力は制御装置５０へと伝達される。
【００１６】
シリンダヘッド４には燃焼室５へ空気を供給する吸気路２０と、燃焼室５で混合気が燃焼することで発生する排気ガスを排出する排気路２１が設けられており、吸気路２０は吸気弁２２を介して、排気路２１は排気弁２３を介して燃焼室５内に通じている。吸気路２０の上流部には、大気から吸気路２０に吸入される空気量を検出するためのエアフローセンサ２４が配置され、エアフローセンサ２４の出力は制御装置５０へと伝達される。
【００１７】
シリンダヘッド４には燃焼室５内に燃料を噴射する燃料噴射弁９と、混合気に点火するための点火プラグ１０および点火プラグ１０に点火エネルギを供給する点火コイル装置１１が設けられており、燃料噴射弁９と点火コイル装置１１は、制御装置５０から伝達される駆動信号に応じて駆動する。なお燃料噴射弁９は、吸気路２０内に燃料を噴射するように、吸気路２０内に設けられてもよい。
【００１８】
制御装置５０には、絶縁破壊タイミング演算手段５１と絶縁破壊電圧演算手段５２が設けられている。絶縁破壊タイミング演算手段５１では、後述する一次電圧に基づき絶縁破壊の発生タイミングが算出される。一方絶縁破壊電圧演算手段５２では、前記演算された絶縁破壊の発生タイミングと、後述する一次コイルへの通電期間Ｔｏｎとに基づき絶縁破壊電圧が算出される。
【００１９】
１−２．制御装置
図２は、制御装置５０のハードウェア構成図である。実施の形態１では、制御装置５０は、内燃機関を制御する制御装置である。制御装置５０の各機能は、制御装置５０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置５０は、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。
【００２０】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、一次コイル電圧センサ４５、クランク角センサ８、エアフローセンサ２４等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチ手段４４、燃料噴射弁９等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０からの制御信号を変換して出力する駆動回路等を備えている。
【００２１】
制御装置５０が備える各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置５０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御装置５０が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。
【００２２】
制御装置５０は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、内燃機関の回転速度、シリンダへの混合気の充填効率、燃料噴射量、点火時期、通電時間等を算出し、燃料噴射弁９及び点火コイル装置１１等を駆動制御する。
【００２３】
１−３．点火装置
図３は、実施の形態１における点火プラグ１０、点火コイル装置１１、制御装置５０で構成される点火装置１００の構成図である。図３において、点火プラグ１０はプラグギャップ３０とラジオノイズを抑制するための抵抗３１を備えており、プラグギャップ３０は燃焼室５内に露出するように配置されている。
【００２４】
点火コイル装置１１は、一次コイル４１と、一次コイル４１よりも巻き数が多い二次コイル４２が共通の鉄心４３に巻装されている。点火コイル装置１１は、直流電源６０から一次コイル４１への通電をオンまたはオフするスイッチ手段４４を備えている。また点火コイル装置１１は、一次コイル４１に発生する電圧である一次電圧を検出する一次コイル電圧センサ４５を備えており、一次コイル電圧センサ４５の出力は制御装置５０へと伝達される。ここで、スイッチ手段は、リレー、サーミスタ、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などを用いることができる。
【００２５】
制御装置５０では、運転条件に応じて一次コイル４１の通電開始タイミングと通電期間Ｔｏｎが定められ、これらの情報は点火コイル装置１１へ伝達される。ここで通電期間Ｔｏｎは、予め設定された、運転条件（例えばエンジン回転数、吸気量）と通電期間Ｔｏｎの関係マップを参照して定めてもよいし、運転条件と点火エネルギの関係マップを参照して運転条件に応じた点火エネルギを求め、点火エネルギと通電期間Ｔｏｎの関係式を用いて通電期間Ｔｏｎを定めるようにしてもよい。また一次コイル４１の通電開始タイミングは、制御装置５０で演算される基本制御量である点火タイミングを通電遮断タイミングＴｉとして、通電遮断タイミングＴｉから通電期間Ｔｏｎだけ前の時点と定められる。
【００２６】
次に点火コイル装置１１での動作を説明する。点火コイル装置１１では、制御装置５０から指令された通電開始タイミングになると、スイッチ手段４４を介して一次コイル４１の通電が開始され、一次コイル４１に流れる一次電流が次第に増加していく。そして一次電流の大きさと一次電流の通電期間Ｔｏｎに応じた磁気エネルギが鉄心４３に蓄えられる。その後、制御装置５０から指令された通電期間Ｔｏｎが経過し、スイッチ手段４４を介して一次コイル４１の通電が遮断されると、一次電流はゼロになり、鉄心４３に蓄えられた磁気エネルギにより二次コイル４２の電圧である二次電圧が上昇し、プラグギャップ３０に印加される電圧を昇圧させる。プラグギャップ３０に印加される電圧がプラグギャップ３０の絶縁破壊電圧を上回る電圧に達すると、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生してプラグギャップ３０に火花放電が発生する。
【００２７】
１−４．絶縁破壊までの二次電圧の挙動
図４に内燃機関を用いて計測した、一次コイル４１の通電遮断からプラグギャップに絶縁破壊が発生するまでの二次電圧の挙動を示す。図４の横軸は、一次コイル４１の通電遮断からの経過時間ｔである。縦軸は二次電圧Ｖ２を示す。波形Ａは二次電圧の計測値である。あらかじめ一次電圧と二次電圧の関連を示す特性を実験により求めておき、その特性を用いて一次電圧の計測値を二次電圧に換算することができる。波形Ｂは、一次電圧の計測値から求めた二次電圧の換算値である。一次電圧には、点火コイルの回路構成、動作環境によってノイズが重畳する。図４に示すように、一次電圧に重畳するノイズ波形によって、一次電圧から換算された二次電圧の波形Ｂは大きく乱れる。一次電圧から換算された波形Ｂによる絶縁破壊時の二次電圧換算値Ｄは、二次電圧を直接計測した場合の絶縁破壊時の二次電圧値Ｃよりも高く算出される。このように、一次電圧にノイズが重畳する場合に、絶縁破壊電圧を実際よりも高く見積もってしまう問題がある。しかしながら、一次電圧から換算された波形Ｂでも、二次電圧が絶縁破壊に至って急激に低下する時間は、正確に検出できている。
【００２８】
ここで図５に、出願人が内燃機関を用いて計測した、通電遮断からプラグギャップに絶縁破壊が発生するまでの二次電圧の挙動を示す。図５の横軸は、一次コイル４１の通電遮断からの経過時間ｔである。縦軸は二次電圧Ｖ２である。波形Ａは二次電圧の計測値である。
【００２９】
１−５．絶縁破壊電圧
図５から、以下のことが判る。（１）一次コイル４１の通電遮断から二次電圧が昇圧し始めるまでの昇圧遅延期間Ｔ０が存在する。（２）昇圧遅延期間Ｔ０経過後、一定の昇圧速度ｄＶで二次電圧が上昇して絶縁破壊電圧Ｖｂｄに至る。ここで昇圧遅延期間Ｔ０は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる傾向があることを確認した。また、昇圧速度ｄＶは、ほぼ一定とみなすことができる。
【００３０】
よって、スイッチ手段を遮断してから絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間Ｔｂｄから電極間に絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出することができる。具体的には、スイッチ手段４４を遮断した通電遮断タイミングＴｉは、制御装置が把握している。一次コイル電圧センサの出力から点火プラグの電極間に絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂが検出できる。一次コイルの通電遮断タイミングＴｉと絶縁破壊タイミングＴｂから、絶縁維持期間Ｔｂｄを算出できる。Ｔ０とｄＶをあらかじめ定めることによって、絶縁破壊電圧Ｖｂｄは、式    Ｖｂｄ＝ｄＶ×（Ｔｂｄ−Ｔ０）    から近似的に求めることができる。
【００３１】
さらに、詳細な試験結果から、昇圧速度ｄＶが通電期間Ｔｏｎによって変動する傾向があることが判明した。そのため、図６に示すように、通電期間Ｔｏｎと昇圧速度ｄＶの関係をあらかじめ求めておいて、内燃機関１の運転中の通電期間Ｔｏｎに応じ、図６の特性に基づいて昇圧速度ｄＶを決定することで、より正確に絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求めることができる。
【００３２】
１−６．フローチャート
図７は、実施の形態１に係る点火装置１００の制御装置５０で絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理を示すフローチャートである。図７に示す処理は、図１に示す制御装置５０の演算処理装置９０にて、各気筒の所定のクランク角（例えば上死点）ごとに開始される。
【００３３】
所定のクランク角となりステップＳ１０１で処理が開始されると、ステップＳ１０２において、内燃機関１の回転数Ｎｅと吸気量Ｑが、それぞれクランク角センサ８とエアフローセンサ２４から制御装置５０に取り込まれる。
【００３４】
ステップＳ１０３では、回転数Ｎｅと吸気量Ｑに基づき、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと通電遮断タイミングＴｉが算出される。一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎは、運転条件（例えばエンジン回転数、吸気量）と通電期間Ｔｏｎの関係マップを参照して定められる。一次コイル４１の通電遮断タイミングＴｉは、制御装置５０で演算される基本制御量である点火タイミングと等しく定められる。
【００３５】
ステップＳ１０４では、絶縁破壊タイミング演算手段５１を用いて、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂを演算する。具体的には、一次コイル電圧センサ４５から読み込んだ一次電圧が急変するタイミングを絶縁破壊タイミングＴｂと定める。一次電圧でなく、他の低電圧信号などを用いて絶縁破壊タイミングＴｂを定めてもよい。
【００３６】
ステップＳ１０５では、一次コイル４１の通電を遮断した通電遮断タイミングＴｉから、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂまでの絶縁維持期間Ｔｂｄが、  Ｔｂｄ ＝ Ｔｂ − Ｔｉ  により演算される。
【００３７】
ステップＳ１０６では、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎに基づき、一次コイル４１の通電遮断後、昇圧遅延期間Ｔ０経過後に昇圧し始める二次電圧の昇圧速度ｄＶを、図６の特性に基づいて算出する。なお、Ｔｏｎの変化に応じた昇圧速度ｄＶの変動が小さい場合は、ｄＶを固定値としてしてもよい。昇圧遅延期間Ｔ０は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる。
【００３８】
ステップＳ１０７で、Ｖｂｄ＝ｄＶ×（Ｔｂｄ−Ｔ０）から絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出する。その後、ステップＳ１０８で処理を終了する。
【００３９】
以上のように、実施の形態１によれば、高電圧となる点火プラグ１０の電極間の電圧を直接計測することなく絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出するため、点火装置１００を簡素なものとすることができる。加えて、絶縁破壊の発生タイミングと一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎとをパラメータとする関係式に基づき絶縁破壊電圧Ｖｂｄを演算するため、ノイズなどの外乱が重畳しても絶縁破壊電圧Ｖｂｄを精度良く算出することが可能となる。
【００４０】
２．実施の形態２
図８から図１２を用いて、実施の形態２に係る点火装置１００について説明する。図８は、点火装置１００の二次電圧の挙動が、１次コイルの通電期間Ｔｏｎに応じて変化する状況を示す図である。図９は、点火装置１００の二次電圧が一次コイル通電遮断からの経過時間に応じて変化する挙動と、絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を示す図である。図１０は、点火装置１００の昇圧初期期間Ｔ１を１次コイルの通電期間Ｔｏｎに応じて求める特性図である。図１１は、点火装置１００の昇圧後期速度ｄＶ２を１次コイルの通電期間Ｔｏｎに応じて求める特性図である。図１２は、実施の形態２に係る点火装置１００の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求めるソフトウェア処理を示すフローチャートである。
【００４１】
実施の形態２は、実施の形態１と同じハードウェア構成を有する。異なる点は、絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める処理が異なるので、制御装置５０の実行するソフトウェアが異なるのみである。具体的には、図８以降に示す、絶縁破壊電圧Ｖｂｄを求める計算方法が異なる。
【００４２】
２−１．絶縁破壊までの二次電圧の挙動
図８に、出願人が内燃機関を用いて、条件を変えて計測した、１次コイルの通電遮断からプラグギャップに絶縁破壊が発生するまでの２次電圧の挙動を示す。図８の横軸は、１次コイルの通電遮断からの経過時間である。縦軸は二次電圧Ｖ２である。また図８には、１次コイルの通電期間Ｔｏｎが異なる条件で計測した結果を重ね描きしてある。
【００４３】
二次電圧の昇圧期間は、昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期期間Ｔ２に分割される。傾きが昇圧後期速度ｄＶ２よりも大きい昇圧初期速度ｄＶ１は、通電期間Ｔｏｎが変化しても変化しない固定値である。しかしながら、昇圧初期速度ｄＶ１が維持される昇圧初期期間Ｔ１の値は通電期間Ｔｏｎの増大に伴って大きくなる傾向にあることが、図８の水平方向の矢印で示されている。昇圧初期期間Ｔ１経過後、昇圧速度は変化点Ｅで昇圧後期速度ｄＶ２へ変化する。昇圧後期速度ｄＶ２の傾きは通電期間Ｔｏｎの増大に伴って大きくなる傾向にあることが、図８の左斜め上方向の矢印で示されている。
【００４４】
図８から出願人は、（１）絶縁破壊が発生するまでの二次電圧の昇圧挙動には変化点Ｅがあること、（２）変化点以前（昇圧初期期間Ｔ１）と変化点Ｅ以降（昇圧後期期間Ｔ２）ともに昇圧速度は線形となる傾向であり、昇圧初期速度ｄＶ１と昇圧後期速度ｄＶ２の２段階の組合せとなっていること、（３）昇圧初期速度ｄＶ１は一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎ（鉄心に蓄えられる磁気エネルギ）によらず一定速度となること、一方、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎが大きくなるにつれて昇圧初期期間Ｔ１が長くなる特性を有していること、（４）一転、昇圧後期期間Ｔ２の昇圧後期速度ｄＶ２は一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎが大きくなると昇圧速度が大きくなる特性を有していること、（５）一次コイル４１の通電遮断から二次電圧が昇圧し始めるまでの昇圧遅延期間Ｔ０は、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎによらず一定であること、を見出した。
【００４５】
また図示しないが、昇圧遅延期間Ｔ０、昇圧初期速度ｄＶ１は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる傾向があることを確認した。
【００４６】
２−２．絶縁破壊電圧
図９は、通電期間Ｔｏｎが一定の場合の昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期期間Ｔ２の挙動を示した図であり、絶縁破壊電圧Ｖｂｄの算出方法を説明する図である。昇圧初期期間Ｔ１は、図１０に示す予め設定された一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと昇圧初期期間Ｔ１の関係マップを参照して定められる。同様に昇圧後期速度ｄＶ２も、図１１に示す一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと昇圧後期速度ｄＶ２の関係マップを参照して定められる。なおＴ１と昇圧後期速度ｄＶ２は、図１０と図１１に示す関係マップを近似式で表し、この近似式を用いて定めてもよい。また特定の通電期間Ｔｏｎでの昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２をベース値とし、任意の通電期間Ｔｏｎに対する昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２を、ベース値から補正することで定めてもよい。さらに点火プラグ、点火コイル装置の特性により、通電期間Ｔｏｎに対して昇圧初期期間Ｔ１あるいは昇圧後期速度ｄＶ２、またはその両方が大きく変化しない場合は、代表的な昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２の一方またはその両方を固定値として定めるようにしてもよい。
【００４７】
よって、スイッチ手段を遮断してから絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間Ｔｂｄから電極間に絶縁破壊が発生した時の絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出することができる。具体的には、スイッチ手段４４を遮断した通電遮断タイミングＴｉは、制御装置が把握している。一次コイル電圧センサの出力から点火プラグの電極間に絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂが検出できる。一次コイルの通電遮断タイミングＴｉと絶縁破壊タイミングＴｂから、絶縁維持期間Ｔｂｄを算出できる。昇圧遅延期間Ｔ０と昇圧初期速度ｄＶ１は固定値であり、昇圧初期期間Ｔ１と昇圧後期速度ｄＶ２を通電期間Ｔｏｎに対する特性を図１０、図１１によって定めることによって、絶縁破壊電圧Ｖｂｄは、式    Ｖｂｄ＝ｄＶ１×Ｔ１＋ｄＶ２×（Ｔｂｄ−Ｔ０−Ｔ１）    から求めることができる。
【００４８】
２−３．フローチャート
図１２は、実施の形態２における絶縁破壊電圧の演算処理を示すフローチャートである。図１２に示す処理は、図２に示す制御装置５０において、所定のクランク角（例えば上死点）で開始される。図１２のフローチャートで、実施の形態１に係る図７のフローチャートと内容が異なるのは、ステップＳ２０６、ステップＳ２０７である。
【００４９】
所定のクランク角となりステップＳ２０１で処理が開始されると、ステップＳ２０２において、内燃機関１の回転数Ｎｅと吸気量Ｑが、それぞれクランク角センサ８とエアフローセンサ２４から制御装置５０に取り込まれる。
【００５０】
ステップＳ２０３では、回転数Ｎｅと吸気量Ｑに基づき、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎと通電遮断タイミングＴｉが算出される。一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎは、運転条件（例えばエンジン回転数、吸気量）と通電期間Ｔｏｎの関係マップを参照して定められる。一次コイル４１の通電遮断タイミングＴｉは、制御装置５０で演算される基本制御量である点火タイミングと等しく定められる。
【００５１】
ステップＳ２０４では、絶縁破壊タイミング演算手段５１を用いて、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂを演算する。具体的には、一次コイル電圧センサ４５から読み込んだ一次電圧が急変するタイミングを絶縁破壊タイミングＴｂと定める。一次電圧でなく、他の低電圧信号などを用いて絶縁破壊タイミングＴｂを定めてもよい。
【００５２】
ステップＳ２０５では、一次コイル４１の通電を遮断した通電遮断タイミングＴｉから、プラグギャップ３０で絶縁破壊が発生した絶縁破壊タイミングＴｂまでの絶縁維持期間Ｔｂｄが、  Ｔｂｄ ＝ Ｔｂ − Ｔｉ  により演算される。
【００５３】
ステップＳ２０６では、一次コイル４１の通電期間Ｔｏｎに基づき、一次コイル４１の通電遮断後、昇圧遅延期間Ｔ０経過後に昇圧し始める二次電圧の昇圧初期期間Ｔ１と、昇圧後期速度ｄＶ２を一次コイルの通電期間Ｔｏｎに基づいて図１０、図１１の特性図から取得する。なお、一次コイルの通電期間Ｔｏｎ変化に応じた、Ｔ１、ｄＶ２の一方または双方の変動が小さい場合は、Ｔ１、ｄＶの一方または双方を固定値としてしてもよい。昇圧遅延期間Ｔ０、昇圧初期速度ｄＶ１は、点火プラグ、点火コイルの特性によって固有に定まる。
【００５４】
ステップＳ２０７で、Ｖｂｄ＝ｄＶ１×Ｔ１＋ｄＶ２×（Ｔｂｄ−Ｔ０−Ｔ１）から絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出する。その後、ステップＳ２０８で処理を終了する。
【００５５】
以上のように、実施の形態２によれば、高電圧となる点火プラグ１０の電極間の電圧を直接計測することなく絶縁破壊電圧Ｖｂｄを算出するため、点火装置１００を簡素なものとすることができる。加えて、絶縁破壊の発生タイミングを一次電圧検出センサによって検出し、昇圧初期期間Ｔ１と、昇圧後期速度ｄＶ２を一次コイルの通電期間Ｔｏｎに基づいて求め、それらをパラメータとする関係式に基づき絶縁破壊電圧Ｖｂｄを演算するため、ノイズなどの外乱が重畳しても絶縁破壊電圧Ｖｂｄをより精度良く算出することが可能となる。
【００５６】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５７】
１ 内燃機関、１０ 点火プラグ、１１ 点火コイル装置、３０ プラグギャップ、４１ 一次コイル、４２ 二次コイル、４４ スイッチ手段、４５ 一次コイル電圧センサ、５０ 制御装置、１００  点火装置
【要約】      （修正有）【課題】簡素な構成ながら絶縁破壊電圧を精度良く算出できる内燃機関の点火装置を提供する。【解決手段】スイッチ手段４４によって、一次コイル４１への電流を通電した後遮断し、一次コイル４１に生じる磁束の変化により二次コイル４２に高圧の二次電圧を発生させる。一次コイル電圧センサ４５の出力から二次コイル４２に接続された点火プラグ１０の電極間に絶縁破壊が発生したタイミングを検出する。スイッチ手段４４の遮断から絶縁破壊が発生するまでの絶縁維持期間から点火プラグ１０の電極間の絶縁破壊電圧を算出する制御装置を備えた点火制御装置５０。点火装置１００を簡素なものとし、絶縁破壊電圧を精度良く算出することができる。【選択図】図３【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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