(57)【要約】【課題】点火プラグの劣化を早期且つ確実に検出して、最適な多重点火制御を実現できる点火装置を提供する。【解決手段】一次コイルＬ１と二次コイルＬ２とが電磁結合された点火コイルＣＬと、一次コイルの電流ｉ１を制御する点火制御回路と、二次コイルの電流ｉ２を検出する二次電流検出回路ＤＴ２とが一体化され、二次コイルＬ２に接続された点火プラグＰＧを多重点火可能な点火装置ＩＧＮである。点火制御回路は、一次コイルＬ１の電流ｉ１が遮断された後、二次電流検出回路ＤＴ２の出力信号の推移を把握することで点火プラグＰＧの劣化状態を判定するコンピュータ回路ＭＣを有して構成される。【選択図】図１
2009228508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルとが電磁結合された点火コイルと、前記一次コイルの電流を制御する点火制御回路と、前記二次コイルの電流を検出する二次電流検出回路とが一体化され、前記二次コイルに接続された点火プラグを多重点火可能な点火装置であって、
前記点火制御回路は、前記一次コイルの電流が遮断された後、前記二次電流検出回路の出力信号の推移を把握することで前記点火プラグの劣化状態を判定するコンピュータ回路を有して構成されることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記コンピュータ回路は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)から点火パルスを受けて動作する一方、自らが把握した点火プラグの劣化状態を、前記ＥＣＵに通知するよう構成されている請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
前記一次コイルの電流を検出する一次電流検出回路を更に有し、
前記一次電流検出回路は、前記点火コイル、前記点火制御回路、及び前記二次電流検出回路と共に一体化されて構成されている請求項１又は２に記載の点火装置。
【請求項４】
前記コンピュータ回路は、前記二次電流検出回路又は前記第一電流検出回路の出力信号ピーク値を把握すると共に、前記二次電流検出回路の出力信号の推移特性を把握して、把握した前記ピーク値及び前記推移特性に基づいて、前記点火プラグの劣化状態を判定するよう構成されている請求項１〜３の何れかに記載の点火装置。
【請求項５】
前記コンピュータ回路は、ＥＣＵから、一点火サイクル中に、第１と第２の点火パルスを受けて多重点火動作を実行している請求項１〜４の何れかに記載の点火装置。
【請求項６】
前記第１の点火パルスは、一点火サイクル中における、前記一次コイルの一回目のＯＮ動作時間を規定している請求項５に記載の点火装置。
【請求項７】
前記第２の点火パルスは、一点火サイクル中における、二回目以降の多重点火動作の許容区間を規定している請求項５又は６に記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重点火動作が可能であって、点火プラグの劣化を早期且つ確実に検出できる内燃機関の点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の各気筒において、一点火サイクル中に、混合気への点火動作を複数回実行する多重点火方式が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許３４３３９４１号公報
【０００３】
多重点火方式では、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)から、一点火サイクル中に複数個の点火パルスが供給され、各点火パルスのＯＮ時に蓄積された一次コイルの充電エネルギーが、点火パルスのＯＦＦ時に放出されて、点火プラグの点火放電が実現される。そのため、内燃機関内の混合気が不均一であっても確実に燃焼が維持され、リーン燃焼やＥＧＲ制御による燃費向上を実現することも可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、多重点火方式では、点火タイミング毎に点火プラグが複数回放電するので、その分だけ点火プラグの劣化が促進されるところ、多重点火方式を採用した点火装置において、点火プラグの劣化を早期且つ確実に検出する有効な方法は、未だ知られていない。
【０００５】
ここで、点火プラグの劣化を早期に検出しないと、多重点火方式の利点が台無しになるだけでなく、燃焼制御のアルゴリズムによっては、無理な多重点火制御が繰り返えされることで、更にプラグ劣化が促進されることにもなり兼ねない。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、点火プラグの劣化を早期且つ確実に検出して、最適な多重点火制御を実現できる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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明者は、種々の実験と検討を繰り返した。その内容を説明するため、最初に、点火プラグの劣化と、放電開始時の二次電圧（二次ピーク電圧）との関係について確認する。
【０００８】
点火プラグが放電しないと、一次電流遮断時の二次コイルの誘起電圧が、電流遮断時の一次電流値に対応した値、つまり一次電流ｉ１の時間微分値（ｄｉ１／ｄｔ）に比例した値となる筈である。この二次ピーク電圧は、例えば３０ｋＶ程度に設定される。但し、点火プラグが正常であれば、それより十分低い電圧（例えば１ｋＶ程度）で放電を開始するが、点火プラグが劣化してプラグ間ギャップが増加すると、その分だけ、放電開始時の誘起電圧が上昇する。
【０００９】
したがって、単純に割り切ると、点火プラグの劣化は、図７に示すように、放電開始時の二次コイルの誘起電圧Ｅ２や、Ｉ２Ｐ＝Ｅ２／ｒ２となるかもしれない初期電流値（二次ピーク電流Ｉ２Ｐ）から検出できるとも考えられる。そして、もしそうであれば、点火コイルの二次側に、電流検出回路や電圧検出回路を設ければ、検出されるピーク電圧やピーク電流に基づいて点火プラグの劣化が検出できることになる。
【００１０】
しかしながら、本発明者の研究によれば、二次ピーク電流は、実際には、点火プラグの劣化状態とは殆ど無関係であり、したがって、二次ピーク電流に基づいては、点火プラグの劣化を検出できないことが判明した。すなわち、二次ピーク電流Ｉ２ＰはＥ２／ｒ２のような単純な値にはならない。
【００１１】
そこで、更に検討を深めた結果、(1)二次ピーク電流は、プラグの劣化状態や二次ピーク電圧とは無関係で、むしろ一次電流遮断時の一次ピーク電流に対応すること、(2)一方、二次電流の放電特性は、点火プラグの劣化状態と密接に関係しており、点火プラグが劣化するほど、二次電流が素早く放電すること、を知見して本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、一次コイルと二次コイルとが電磁結合された点火コイルと、前記一次コイルの電流を制御する点火制御回路と、前記二次コイルの電流を検出する二次電流検出回路とが一体化され、前記二次コイルに接続された点火プラグを多重点火可能な点火装置であって、前記点火制御回路は、前記一次コイルの電流が遮断された後、前記二次電流検出回路の出力信号の推移を把握することで前記点火プラグの劣化状態を判定するコンピュータ回路を有して構成される。
【００１３】
本発明では、二次電流検出回路を設けているので、各点火サイクル毎に、二次電流の推移を把握することができる。したがって、正常な点火プラグから得られる二次電流の推移特性と、二次電流検出回路の出力信号の推移特性とを対比することで、点火プラグの劣化を確実に判定することができる。なお、二次ピーク電流Ｉ２Ｐは、運転条件（一次ピーク電流Ｉ１Ｐ）に応じて変化するので、二次電流の正常な推移特性が、一次ピーク電流Ｉ１Ｐや二次ピーク電流Ｉ２Ｐ毎に、予め特定されてコンピュータ回路に記憶されているのが好適である。
【００１４】
図１は、本発明の原理を説明する図面であり、一次電流特性（ａ）と、二次電圧特性（ｂ）と、二次電流特性（ｃ）とが示されている。図１（ａ）に示す通り、ここでは、一次コイルの通電期間が０．７ｍＳ程度であり、一次ピーク電流が１０Ａ程度になっている。そして、図１（ｂ）と図１（ｃ）は、プラグ間ギャップを変化させて、点火プラグの放電開始電圧を変化させた場合の動作特性を示している。放電開始電圧は、具体的には、５２０Ｖ，８００Ｖ，２ｋＶの何れかであり、放電開始後の二次コイルの電圧変化と電流変化とが図示されている。
【００１５】
図１（ｃ）から確認される通り、放電開始電圧（二次ピーク電圧）が、５２０Ｖ，８００Ｖ，２ｋＶのように相違するにも拘わらず、二次ピーク電流は、８０ｍＡ程度の同一値である。一方、放電開始電圧の相違に対応して、二次電流の推移特性（降下特性）は顕著に相違するので、この降下特性の差異に基づいて点火プラグの劣化を検出することができる。なお、図１には省略されているが、一次コイルの通電期間を延ばして、一次ピーク電流を増加させた場合には、これに対応して二次ピーク電流が増加する。
【００１６】
なお、二次ピーク電圧は、プラグ劣化に対応して変化するので、この二次ピーク電圧に基づいて、プラグ劣化を判定することも考えられるが、二次ピーク電圧、つまり、二次コイルの両端電圧を正確に検出する回路を実現することは極めて困難である。
【００１７】
本発明のコンピュータ回路は、ＥＣＵから点火パルスを受けて動作する一方、自らが把握した点火プラグの劣化状態を、ＥＣＵに通知するよう構成されるのが典型的である。また、好ましくは、前記一次コイルの電流を検出する一次電流検出回路を更に有し、前記一次電流検出回路は、前記点火コイル、前記点火制御回路、及び前記二次電流検出回路と共に一体化されて構成されるべきである。
【００１８】
この発明では、第一電流検出回路の出力信号について、一次ピーク電流を把握することができる利点がある。また、一次電流の推移特性に基づいて、点火コイルの発熱状態が把握できるので、その後の無理な多重点火動作を抑制することができる。この抑制制御は、点火プラグの劣化防止にも有効である。抑制制御としては、点火コイルの発熱に対応して、一次コイルの通電時間や電流上限値を抑制するのが好適である。このような制御によって、それ以上の点火コイルの発熱を防止することができる。
【００１９】
また、前記コンピュータ回路は、二次電流検出回路又は第一電流検出回路の出力信号ピーク値を把握すると共に、二次電流検出回路の出力信号の推移特性を把握して、把握したピーク値と推移特性とに基づいて、点火プラグの劣化状態を判定するのが好適である。このような構成を採ると、一次ピーク電流や二次ピーク電流に対応して、二次電流の推移を適切に判定できるので、誤判定を防止することができる。
【００２０】
また、前記コンピュータ回路は、ＥＣＵから、一点火サイクル中に、第１と第２の点火パルスを受けて多重点火動作を実行するのが好適であり、この構成の場合、第１の点火パルスが、一点火サイクル中における、一次コイルの一回目のＯＮ動作時間を規定するのが効果的である。また、第２の点火パルスが、一点火サイクル中における、二回目以降の多重点火動作の許容区間を規定するのも効果的である。
【発明の効果】
【００２１】
以上の通り、本発明によれば、点火プラグの劣化を早期且つ確実に検出できる。また、点火コイルの発熱状態を把握して、適切な多重点火動作を実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。図２は、多重点火可能な点火装置であって、点火プラグＰＧを駆動する点火コイルＣＬと一体化された点火制御回路ＩＧＮの回路構成を図示したものである。一体化された点火コイルＣＬ及び点火制御回路ＩＧＮは、点火コイルＣＬの誘起電圧を受ける点火プラグＰＧに近接して配置される。
【００２３】
図示の通り、点火制御回路ＩＧＮには、ＥＣＵから点火動作用の制御信号ＣＴＬを受ける入力端子ＩＮと、点火プラグＰＧの劣化を示す報知信号ＥＲＲをＥＣＵに出力する出力端子ＯＵＴと、バッテリ電圧Ｅを受ける電源端子ＢＴと、一次コイルＬ１に接続される第１端子１ＳＴと、二次コイルＬ２に接続される第２端子２ＮＤと、アースに接続されるグランド端子ＧＮＤとが設けられている。また、二次コイルＬ２は、逆方向電流を阻止するダイオードＤを経由して点火プラグＰＧに接続される。
【００２４】
点火制御回路ＩＧＮは、詳細には、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２とからなる点火コイルＣＬと、一次コイルＬ１の電流をＯＮ／ＯＦＦ制御するトランジスタＱ１と、二次コイルＬ２の誘起電圧によって点火放電される点火プラグＰＧとを中心に構成されている。
【００２５】
一次コイルＬ１は、トランジスタＱ１のコレクタ端子とバッテリとの間に接続されて、バッテリ電圧Ｅを受けている。一方、二次コイルＬ２は、逆方向放電を阻止するダイオードＤと、点火プラグＰＧと、二次電流検出回路ＤＴ２とで、閉回路を構成している。そして、点火プラグＰＧの放電時には、ダイオードＤ→二次コイルＬ２→二次電流検出回路ＤＴ２の経路で放電電流が流れる。
【００２６】
二次電流検出回路ＤＴ２は、二次コイルＬ２とアースと間に接続された電流検出抵抗Ｒ６と、電流検出抵抗Ｒ６の両端電圧を受けるＴ型のローパスフィルタＦｉ２とで構成されている。図示の通り、ローパスフィルタＦｉ２は、直列接続された抵抗Ｒ７，Ｒ８と、抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続点とアースとの間に接続されたコンデンサＣ２とで構成されている。そして、電流検出抵抗Ｒ６の両端電圧は、ローパスフィルタＦｉ２を経由してワンチップマイコンＭＣに供給されている。
【００２７】
トランジスタＱ１は、具体的にはＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)で構成され、そのエミッタ端子とアースとの間には、一次電流検出回路ＤＴ１が接続されている。なお、一次電流検出回路ＤＴ１は、点火コイルＣＬの過熱を防止して、最適な多重点火動作を実現するために設けられている。したがって、点火プラグＰＧの劣化を検出する上では、必ずしも必須ではなく、これを省略することができる。
【００２８】
但し、この実施形態では、一次電流検出回路ＤＴ１を設けて、多重点火の抑制制御（負帰還制御）を可能にしているので、多重点火の繰り返しよって点火コイルＣＬの損失抵抗での消費電力が増加し、これに対応して損失抵抗の抵抗値が更に増加して一次コイルＬ１の充電特性が緩慢となり、点火コイルＣＬの更なる発熱を促すようなトラブルが未然に防止される。
【００２９】
そして、この一次電流検出回路ＤＴ１は、一次コイルＬ１とアースと間に接続された電流検出抵抗Ｒ１と、電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧を受けるＴ型のローパスフィルタＦｉ１と、ＯＰアンプによる非反転増幅回路とで構成されている。
【００３０】
電流検出抵抗Ｒ１における電力損失を抑制するため、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値は、可能な限り低い方が望ましく、例えば、１０ｍΩ程度の抵抗値に設定される。電流検出抵抗Ｒ１の両端には、２つの抵抗Ｒ２，Ｒ３とコンデンサＣ１とでＴ型に接続されたローパスフィルタＦｉ１が接続され、ローパスフィルタＦｉ１の出力電圧は、ＯＰアンプＱ２の非反転入力端子（＋）に供給されている。
【００３１】
一方、ＯＰアンプＱ２の反転入力端子（−）とアースとの間には、入力抵抗Ｒ４が接続され、反転入力端子（−）と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ５が接続されている。したがって、ＯＰアンプＱ２は、増幅率（１＋Ｒ５／Ｒ４）の非反転増幅回路として機能する。
【００３２】
トランジスタＱ１のゲート端子には、駆動回路ＤＲが接続されており、駆動回路ＤＲは、ワンチップマイコンＭＣの制御に基づいてトランジスタＱ１をＯＮ／ＯＦＦ動作させている。ワンチップマイコンＭＣは、ＡＤコンバータを内蔵して構成され、点火コイルＣＬの一次電流に比例する信号電圧ｅ１と、点火コイルＣＬの二次電流に比例する信号電圧ｅ２とが、別々のＡＤコンバータに供給されている。また、ワンチップマイコンＭＣは、計時動作を実現するタイマ回路ＣＴと、ＥＣＵから制御信号ＣＴＬを受ける入力ポートと、ＥＣＵに報知信号ＥＲＲを出力する出力ポートが内蔵されている。なお、ワンチップマイコンＭＣやＯＰアンプＱ２の電源電圧は、バッテリ電圧を降圧させる安定化電源回路ＲＧにおいて生成される。
【００３３】
ワンチップマイコンＭＣは、ＥＣＵから受ける制御信号ＣＴＬに基づいて、トランジスタＱ１をＯＮ／ＯＦＦ制御している。図２（ｂ）に示す通り、多重点火動作が実行されるべき点火サイクルでは、ＥＣＵからワンチップマイコンＭＣに、二個の点火パルスＳＧ１，ＳＧ２からなる制御信号ＣＴＬが供給される。ここで、一個目の点火パルスＳＧ１は、トランジスタＱ１の一回目のＯＮ動作時間を規定する制御信号であり、二個目の点火パルスＳＧ２は、二回目以降の多重点火動作の許容区間を規定する制御信号である。
【００３４】
そこで、一個目の点火パルスＳＧ１は、そのまま、ワンチップマイコンＭＣから駆動回路ＤＲに供給されて、トランジスタＱ１をＯＮ動作させる。ここで、一個目の点火パルスのパルス幅がＴであれば、一次コイルＬ１の一次電流ｉ１は、ゼロから開始して、遮断電流値＝Ｅ／ｒ＊（１−ｅｘｐ（−ｒ＊Ｔ／Ｌ１）に達したタイミングで遮断される。なお、一次電流ｉ１が遮断された時に二次コイルＬ２に誘起される高電圧によって点火プラグＰＧが放電する。前式において、Ｅはバッテリ電圧、ｒは点火コイルＣＬの一次側の全損失抵抗、Ｌ１は一次コイルのインダクタンス値、ｅｘｐは指数関数を意味する。
【００３５】
以上の通り、各点火サイクルにおける一回目の点火動作については、完全にＥＣＵの制御に基づいて実現される。したがって、ＥＣＵは、多数のセンサ信号に基づいて運転状態を把握しつつ、各運転状態に応じた最適なタイミングで、混合気の点火動作を実現することができる。
【００３６】
そして、一次電流ｉ１の遮断時（タイミングＡ）には、そのタイミングＡでの一次コイルＬ１の電流（一次ピーク電流Ｉ１Ｐ）と、二次コイルＬ２の電流（二次ピーク電流Ｉ２Ｐ）とが、各々、一次電流検出回路ＤＴ１と二次電流検出回路ＤＴ２の出力に基づいて特定される。一次ピーク電流Ｉ１Ｐは、当該点火サイクルにおける二回目以降の点火動作における一次電流ｉ１の遮断タイミングを規定する電流閾値ＴＨ１となる。
【００３７】
一方、この実施形態では、一次ピーク電流Ｉ１Ｐや二次ピーク電流Ｉ２Ｐのレベルに応じた二次コイルの放電特性が、予め実験的に特定されており、ワンチップマイコンＭＣには、一次ピーク電流Ｉ１Ｐ又は二次ピーク電流Ｉ２Ｐ毎に、正常な点火プラグで実現される二次電流ｉ２の放電時の傾斜角度（＝ΔＩ２／ΔｔＳ）記憶されている。したがって、特定された一次ピーク電流Ｉ１Ｐや二次ピーク電流Ｉ２Ｐに対応して、これから実現される二次電流ｉ２の放電動作における、正常な放電角度（＝ΔＩ２／ΔｔＳ）が特定されたことになる。
【００３８】
そして、その後、ワンチップマイコンＭＣは、タイミングＡからの経過時間ＴＭを継続的にチェックして、これが経過基準時ΔｔＳに達するタイミングを検出する。そして、経過時間ＴＭ＝経過基準時ΔｔＳとなったタイミングで、二次電流検出回路ＤＲＴ２の出力信号に基づいて二次電流ｉ２を特定し、特定された二次電流ｉ２を、電流判定値（＝Ｉ２Ｐ−ΔＩ２）と比較する。そして、二次電流ｉ２が電流判定値を大きく超えており、要するに、放電特性が急峻である場合には、点火プラグが異常であると判定される。
【００３９】
ワンチップマイコンＭＣが、このような判定処理を実行していると、やがて、ＥＣＵからワンチップマイコンＭＣに、二個目の点火パルスＳＧ２が供給される。すなわち、図２（ｂ）のタイミングＢで、制御信号ＣＴＬが再度立上がる。そこで、ワンチップマイコンＭＣは、二個目の点火パルスＳＧ２に基づいて、トランジスタＱ１を再度ＯＮ動作させる。そして、このタイミングＢでの二次コイルＬ２の二次電流が、二次電流検出回路ＤＴ２の出力に基づいて特定される。特定された二次電流は、当該点火サイクルにおける三回目以降の一次コイルの充電動作の開始タイミングを決定する電流閾値ＴＨ２となる。
【００４０】
図２（ｃ）に示される通り、ＥＣＵに規定されるタイミングＢの後は、一次コイルＬ１に対する二回目の充電動作が開始される。そして、ＯＮ動作したトランジスタＱ１は、一次電流ｉ１が電流閾値ＴＨ１に達したタイミングでＯＦＦ動作するようワンチップマイコンＭＣによって制御される。
【００４１】
そして、その後、二次電流ｉ２が負の電流初期値Ｉ２Ｐからゼロに向けて増加するが、その二次電流ｉ２が電流閾値ＴＨ２に達したタイミングで、トランジスタＱ１の三回目のＯＮ動作が開始される。
【００４２】
以下、同様であり、一次電流が電流閾値ＴＨ１に達すると、ワンチップマイコンＭＣによって、トランジスタＱ１がＯＮ状態からＯＦＦ状態に制御され、その後、二次電流が電流閾値ＴＨ２に達すると、ワンチップマイコンＭＣによって、トランジスタＱ１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に制御されて多重点火動作が実現される。このような多重点火動作を繰り返していると、やがて、二個目の点火パルスＳＧ２がＯＮ状態からＯＦＦ状態に戻るので、その後は点火動作が禁止される。
【００４３】
以上、点火コイルが過熱状態でない通常時について、図２（ｂ）〜（ｄ）に基づいて説明した。しかし、点火コイルが過熱状態となって場合には、ワンチップマイコンＭＣは、電流閾値ＴＨ１を上記の遮断電流値＝Ｅ／ｒ＊（１−ｅｘｐ（−ｒ＊Ｔ／Ｌ１）より低下させることで、二回目以降のＯＮ動作時間を短縮化する。
【００４４】
点火コイルＣＬが過熱状態であるか否かは、トランジスタＱ１の一回目のＯＮ動作時間Ｔと、一回目の遮断電流値＝Ｅ／ｒ＊（１−ｅｘｐ（−ｒ＊Ｔ／Ｌ１）との比率から判定することもできるが、より正確には、所定の目標値Ｉ０に達する迄の一次コイルＬ１の通電時間Ｔによって判定することができる。そこで、本実施形態では、後者の手法を採用することとし、一個目の点火パルスＳＧ１のＯＮ時に、一次電流検出回路ＤＴ１からの信号電圧ｅ１を監視することで、点火コイルＣＬの過熱の有無を判定している。
【００４５】
以上、本実施形態の原理説明を終えたので、次に、図３に基づいて、ワンチップマイコンＭＣの具体的な動作内容を説明する。図３は、内燃機関の運転時におけるワンチップマイコンの定常的な動作内容を示すフローチャートである。
【００４６】
先ず、ワンチップマイコンＭＣは、内蔵された入力ポートをアクセスして、ＥＣＵが制御信号ＣＴＬを出力しているか否かを判定する（ＳＴ１）。そして、制御信号ＣＴＬの立上りエッジが検出される場合には（ＳＴ２がＹｅｓ）、判定フラグＦＧが０か１かを判定する（ＳＴ３）。ここで、判定フラグＦＧは、一個目の点火パルスＳＧ１による点火動作中（ＦＧ＝１）か、二個目の点火パルスＳＧ２による点火動作中（ＦＧ＝２）か、未だ、点火制御動作を開始していないか（ＦＧ＝０）を区別するためのフラグである。
【００４７】
そこで、判定フラグＦＧが０である場合には、今が、一個目の点火パルスＳＧ１の立上りタイミングであると判定できるので、トランジスタＱ１をＯＮ駆動して判定フラグＦＧを１に設定する（ＳＴ４）。一方、判定フラグＦＧが１である場合には、今が、二個目の点火パルスＳＧ２の立上りタイミング（＝タイミングＢ）であると判定できるので、トランジスタＱ１をＯＮ駆動して判定フラグＦＧを２に設定する（ＳＴ５）。また、この瞬間の二次電流検出回路ＤＴ２からの信号電圧ｅ２に基づいて、その後の二次電流の閾値ＴＨ２（図２（ｄ）参照）を決定する（ＳＴ６）。このタイミングＢでは、点火コイルＣＬが過熱状態か否かが既に把握されているので（ＳＴ１８参照）、過熱状態である場合には、例えば、補正した電流閾値ＴＨ２が採用される。なお、判定フラグＦＧの値が２であるなど、０でも１でもない場合は、エラー状態であるので何もしない。
【００４８】
ところで、ステップＳＴ２の判定がＮｏの場合には、次に、制御信号ＣＴＬの立下りエッジが検出されたか否かが判定され（ＳＴ７）、制御信号ＣＴＬの立下りエッジが検出された場合には、判定フラグＦＧが１か２かを判定する（ＳＴ８）。ここで、判定フラグＦＧ＝１の場合には、今が、一個目の点火パルスＳＧ１の立下りタイミング（＝タイミングＡ）であると考えられるので、トランジスタＱ１をＯＦＦ駆動する（ＳＴ９）。また、このタイミングＡからの経過時間ＴＭを計測するべくワンチップマイコンＭＣに内蔵されたタイマ回路ＣＴの計時動作を開始させる（ＳＴ９）。
【００４９】
次に、一次電流検出回路ＤＴ１からの信号電圧ｅ１に基づいて、一次ピーク電流Ｉ１Ｐを把握し（ＳＴ１０）、二次電流検出回路ＤＴ２からの信号電圧ｅ２に基づいて、二次ピーク電流Ｉ２Ｐを把握する（ＳＴ１１）。そして、把握された一次ピーク電流Ｉ１Ｐや二次ピーク電流Ｉ２Ｐに対応して、これから開始される二次コイルＬ２の放電動作における、正常な放電傾斜角度（＝ΔＩ２／ΔｔＳ）を特定する。具体的には、この実施形態では、電流判定値Ｉ２Ｐ−ΔＩ２と、経過基準時ΔｔＳとが、一次ピーク電流Ｉ１Ｐに対応して決定される。
【００５０】
また、一次ピーク電流Ｉ１Ｐが、その後の一次電流ｉ１の電流閾値ＴＨ１とされる（ＳＴ１０）。但し、このタイミングＡでは、点火コイルＣＬが過熱状態か否かが既に把握されているので（ＳＴ１８参照）、過熱状態である場合には、一次ピーク電流Ｉ１Ｐを降下補正した値が電流閾値ＴＨ１に採用される。
【００５１】
一方、ステップＳＴ８の処理において、判定フラグＦＧ＝２と判定された場合には、今が、二個目の点火パルスＳＧ２の立下りタイミングであると考えられるので、その時のトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦ状態に拘わらず、トランジスタＱ１を強制的にＯＦＦ駆動して、今回の点火サイクルの処理を終わらせる（ＳＴ１２）。
【００５２】
以上説明した何れかの処理が完了すると、点火プラグＰＧの異常判定が可能か否かを判定するため、タイマ回路ＣＴで計時された経過時間ＴＭがゼロを超えているか否かを判定する（ＳＴ１３）。先に説明した通り、タイミングＡで実行されるステップＳＴ９の処理によって、タイマ回路ＣＴの動作が開始されるので、タイミングＡの後であれば経過時間ＴＭ＞０である。一方、タイミングＡに至るまでは経過時間ＴＭ＝０であり、また、経過基準時ΔｔＳを超えると、経過時間ＴＭ＝０となるよう処理されている（ＳＴ１５参照）。
【００５３】
したがって、ステップＳＴ１３の判定で、経過結果ＴＭ＝０と判定される場合には、過熱判定と抑制制御に関する処理（ＳＴ１８）を実行した後、ステップＳＴ１の処理に戻る。一方、経過時間ＴＭ＞０と判定される場合には、その経過時間ＴＭが予め決定されている経過基準時ΔｔＳに達しているか否かが判定される（ＳＴ１４）。そして、経過時間ＴＭ≠経過基準時ΔｔＳであれば、ステップＳＴ１の処理に戻る。
【００５４】
逆に、経過時間ＴＭが経過基準時ΔｔＳに達していれば、タイマ回路ＣＴの動作を停止すると共に、経過時間ＴＭをゼロに初期設定する（ＳＴ１５）。そして、そのタイミングにおける二次電流ｉ２を、二次電流検出回路ＤＴ２の出力に基づいて特定し、その二次電流ｉ２を、予め決定されている電流判定値（＝Ｉ２Ｐ−ΔＩ２）と比較する（ＳＴ１６）。なお、この電流判定値Ｉ２Ｐ−ΔＩ２は、経過基準時ΔｔＳと同様、ステップＳＴ１の処理で選択される値である。具体的には、タイミングＡで検出された一次ピーク電流Ｉ１Ｐを検索キーにして、ワンチップマイコンＭＣのメモリから抽出される経過基準時ΔｔＳと電流判定値Ｉ２Ｐ−ΔＩ２である。
【００５５】
そして、二次電流ｉ２と電流判定値との差が許容範囲を超える異常時には、点火プラグが劣化していると判定され、更にこのような異常判定が連続して発生している場合には、その旨の異常信号ＥＲＲをＥＣＵに出力する（ＳＴ１７）。なお、異常判定の結果を、直ちにはＥＣＵに伝送せず、過去の異常判定の履歴を考慮するのは、誤判定を防止するためである。
【００５６】
図４は、過熱判定と抑制制御を示すフローチャートであり、図３のステップＳＴ１８の具体的内容を例示している。
【００５７】
先ず、判定フラグＦＧの値が１か否か判定され（ＳＴ２０）、判定フラグＦＧ＝１なら一次コイルＬ１の一次電流ｉ１が取得される（ＳＴ２１）。そして、取得した一次電流ｉ１を基準電流ＩＳと比較して（ＳＴ２２）、一次電流ｉ１が基準電流ＩＳのレベルに達していたら、一次コイルＬ１の通電時間ＴＳを取得する（ＳＴ２３）。なお、この計時動作には、ワンチップマイコンに内蔵された別のタイマ回路ＣＴ’が使用される。また、このタイミングでは、過熱状態を示す過熱変数ＯＶＲをゼロクリアする（ＳＴ２３）。そして、通電時間ＴＳが通電閾値ＴＴＨを超えている場合には、加熱状態であると判定して、過熱変数ＯＶＲを１にセットして処理を終える（ＳＴ２５）。
【００５８】
ところで、判定フラグＦＧ≠１の場合や、一次電流ｉ１≠基準電流ＩＳの場合には、次に、判定フラグＦＧが２か否か判定される（ＳＴ２６）。これは、このタイミングが、二個目の点火パルスＳＧ２のＯＮ時であって、ワンチップマイコンＭＣによる多重点火動作時であるか否かを判定するためである。そして、判定フラグＦＧ＝２の場合には、一次電流検出回路ＤＴ１からの信号電圧ｅ１に基づいて、一次電流ｉ１が電流閾値ＴＨ１に達したか否かが判定され（ＳＴ２７）、電流閾値ＴＨ１に達した場合には、トランジスタＱ１をＯＦＦ駆動する（ＳＴ２８）。
【００５９】
逆に、一次電流ｉ１が電流閾値ＴＨ１に達していない場合には、二次電流ｉ２が電流閾値ＴＨ２に達したか否かが判定され（ＳＴ２９）、電流閾値ＴＨ２に達した場合には、トランジスタＱ１をＯＮ駆動する（ＳＴ３０）。このようなステップＳＴ２６〜ＳＴ３０の処理によってワンチップマイコンＭＣ独自の制御による多重点火動作が実現される。
【００６０】
以上の通り、本実施形態では、各点火サイクル毎に、二次電流の放電特性に基づいて点火プラグの異常を判定しており、点火プラグの劣化を早期に検出することができる。また、各点火サイクルで点火コイルの過熱の有無を判定して、過熱時には、多重放電の放電回数や一次コイルの充電時間を抑制しているので、点火プラグの劣化を抑制することもできる。
【００６１】
以下、このような抑制制御の重要性を説明するため、念のため、点火コイルＣＬの発熱と信号電圧ｅ１との関係を説明する。
【００６２】
今、トランジスタＱ１がｔ＝０の瞬間にＯＮ動作して、一次コイルＬ１への充電電流ｉが０から増加する場合を想定する。このようなコイル充電動作時には、点火プラグＰＧが放電していないので、二次コイルＬ２の二次電流を無視することができ、バッテリ電圧をＥとして、下記の回路方程式が成立する。Ｅ＝Ｌ１＊ｄｉ／ｄｔ＋ｒ＊ｉ・・・・（式１）
なお、式１において、ｒは、一次コイルＬ１の損失抵抗と、検出抵抗Ｒ１などの総和であるが、Ｒ１≒０であることから、ほぼｒ＝一次コイルの損失抵抗であると考えてよい。そして、式１を解くと、一次コイルＬ１の充電電流ｉは、
ｉ＝Ｅ／ｒ＊（１−ｅｘｐ（−ｒ＊ｔ／Ｌ１）・・・（式２）と与えられる。
【００６３】
式２から明らかな通り、充電電流ｉの立上りは、一次コイルＬ１のインダクタンス値と、損失抵抗ｒとに密接に関係している。ここで、一次コイルＬ１のインダクタンスが、負の温度係数を持つのに対して、一次コイルＬ１の損失抵抗≒ｒは、正の温度係数を持っている。そのため、多重点火を繰り返すことによって、点火コイルＣＬが過熱状態となると、ｒ／Ｌの値が増加するものの、一次コイルＬ１の飽和電流Ｅ／ｒが大きく減少するので、図５に示す通り、充電電流ｉの立上り特性が緩慢となる。
【００６４】
ここで、充電電流ｉが０から、特定の目標電流Ｉ０まで増加するに要する通電時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／ｒ＊Ｌｎ（Ｅ／（Ｅ−ｒ＊Ｉ０））・・・（式３）で与えられるので、点火コイルＣＬが発熱するほど、目標電流Ｉ０に達するまでの通電時間Ｔが増加することになる（図５）。なお、Ｌｎは、自然定数ｅを底としたログ記号である。
【００６５】
また、ｔ＝０からｔ＝Ｔまでの損失抵抗ｒにおける消費電力量Ｐ［Ｊ］＝∫［ｉ２＊ｒ］ｄｔを計算すると、
Ｐ＝Ｅ２＊Ｌ／ｒ２＊Ｌｎ（Ｅ／（Ｅ−ｒ＊Ｉ０））−Ｅ＊Ｌ＊Ｉ０／ｒ−Ｌ＊Ｉ０２／２・・・（式４）となる。
【００６６】
式４において、第１項は、損失抵抗ｒの増加に対応して増加し、第２項は損失抵抗ｒの増加に対応して減少し、第３項は固定値である。そのため、消費電力量Ｐ［Ｊ］は、図６に示すように、横軸に示す損失抵抗ｒの増加と共に増加する。したがって、点火コイルＣＬの発熱によって、一次コイルＬ１の損失抵抗ｒが増加すると、増加した消費電力量Ｐ［Ｊ］の分だけ、一次コイルＬ１の発熱が加速されることになり、もし一次電流の電流閾値ＴＨ１（＝目標電流Ｉ０）を固定化すると、過熱の正帰還ループが形成されることになる。
【００６７】
そこで、先に説明した通り、所定の基準電流ＩＳを設定し、その基準電流ＩＳに達するまでの通電時間ＴＳを把握し、各点火サイクルにおける一回目の点火パルスの通電時間ＴＳが、通電閾値ＴＴＨを超えるか否かによって、点火コイルＣＬが過熱状態か否かを判定している。そして、通電時間ＴＳが通電閾値ＴＴＨを超える過熱状態では、多重点火動作における二回目以降の点火パルスの個数やパルス幅を減少させる。なお、このような抑制動作によって過熱状態が解消されると、再び、初期設定通りの多重点火動作を再開する。
【００６８】
このように、本実施形態では、点火コイルＣＬが異常に発熱した場合には、多重点火動作を抑制するので、それ以上の発熱を防止することができ、無駄な電力消費や点火プラグＰＧの劣化を抑制できる。なお、式２や式４から確認される通り、点火コイルＣＬが過熱されて損失抵抗ｒが増加すると、目標電流Ｉ０に至るまでの通電時間Ｔが増加し（図５参照）、消費電力も増加するので（図６参照）、この状態が継続すると、点火コイルＣＬが焼損するおそれがある。
【００６９】
以上、ワンチップマイコンＭＣの動作内容を詳細に説明したが、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。例えば、前記したプラグ劣化判定では、経過時間ＴＭを常時チェックして経過基準時Δｔｓに達するのを待機したが、これに代えて、二次電流ｉ２を常時チェックして、これが電流判定値Ｉ２ｐ−ΔＩ２に達するのを待機しても良いのは勿論である。
【００７０】
同様に、過熱判定においても、一次コイルＬ１の通電時間ＴＳを常時チェックして、これが通電閾値ＴＴＨに達するのを待機し、このタイミングの一次電流ｉ１に基づいて過熱判定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の原理を説明するための特性図である。
【図２】実施形態に係る点火装置を示す回路図である。
【図３】図１のワンチップマイコンの動作を示すフローチャートである。
【図４】図３の一部を詳細に示すフローチャートである。
【図５】点火コイルの一次電流の変化を示すタイムチャートである。
【図６】点火コイルの発熱によって損失電力が増加することを示す図面である。
【図７】点火コイルの二次電流の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
Ｌ１    一次コイル
Ｌ２    二次コイル
ＣＬ    点火コイル
ＩＧＮ  点火制御回路
ＤＴ１  一次電流検出回路
ＭＣ    コンピュータ回路
【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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【図７】
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