(57)【要約】  バリア点火プラグが備えられる場合において、バリア点火プラグの燻りを除去できる点火装置の制御装置を提供する。電極が誘電体で覆われたバリア点火プラグ（２０）と交流電源（３０）とを備えた点火装置（１５）を制御する点火装置の制御装置（５０）であって、混合気に点火させるバリア放電、又は燃焼を促進する活性種を生成するバリア放電を発生させる交流電圧を発生させる燃焼放電制御を実行し、燃焼放電制御の実行時の混合気の燃料濃度よりも低い燃料濃度の気体が存在する期間において、バリア点火プラグ（２０）にバリア放電を発生させる交流電圧を発生させる洗浄放電制御を実行する点火装置の制御装置（５０）。
2020255333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に配置され、電極が誘電体で覆われたバリア点火プラグと、前記バリア点火プラグに交流電圧を供給する交流電源とを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、
前記燃焼室内の燃料と空気の混合気に点火させるバリア放電、又は燃焼を促進する活性種を生成するバリア放電を前記バリア点火プラグに発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる燃焼放電制御を実行し、
前記燃焼放電制御の実行時の前記混合気の燃料濃度よりも低い燃料濃度の気体が前記燃焼室内に存在する期間において、前記バリア点火プラグにバリア放電を発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる洗浄放電制御を実行する点火装置の制御装置。
【請求項２】
複数回の燃焼サイクル毎に前記洗浄放電制御を実行する請求項１に記載の点火装置の制御装置。
【請求項３】
燃料が噴射される前の吸気行程内の期間において、前記洗浄放電制御を実行する請求項１又は２に記載の点火装置の制御装置。
【請求項４】
点火による混合気の燃焼が終了してから、排気行程が終了するまでの期間において、前記洗浄放電制御を実行する請求項１から３のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項５】
センサによりバリア放電の発生時に前記バリア点火プラグに供給される交流電圧及び交流電流の一方又は双方を検出し、基準値と比較して前記交流電圧の振幅の変動及び前記交流電流の振幅の変動の一方又は双方が発生したと判定した場合に、前記洗浄放電制御を実行する請求項１から４のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記洗浄放電制御を実行するか否かを判定し、前記洗浄放電制御を実行すると判定した場合に、前記洗浄放電制御を実行する請求項１から５のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項７】
前記洗浄放電制御の実行時の交流電圧の振幅は、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも小さい請求項１から６のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項８】
前記洗浄放電制御において、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも大きい振幅の交流電圧を前記交流電源に発生させた後、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも小さい振幅の交流電圧を前記交流電源に発生させる請求項１から６のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項９】
前記洗浄放電制御において、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の発生期間よりも長い発生期間、前記交流電源に交流電圧を発生させる請求項１から８のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の燃焼室は、副室を有し、前記バリア点火プラグは前記副室に配置されている請求項１から９のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、点火装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に液体の燃料を用いるガソリンエンジン及びディーゼルエンジンでは、燃料の不完全燃焼、及び燃料が完全に気化しないなどの理由で、燃焼室内にカーボン、及び気化できなかった燃料などの異物が蓄積する。この現象は、「燻り」と呼ばれる。燻りは燃焼室のいろんな箇所に発生するが、特に点火プラグの周辺に燻りが生じた場合、点火放電が正常に発生せず、点火不良につながる可能性がある。【０００３】
このため、点火プラグ周辺の燻りを除去するためのさまざまな技術がすでに開示されている。例えば、特許文献１には、点火プラグの放電によって燻りを除去する技術が開示されている。４ストロークのガソリンエンジンでは、内燃機関の動作は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の４段階に分かれており、通常、燃焼を生じさせる「点火放電」は圧縮行程の最後、燃焼行程の最初のタイミングで発生される。特許文献１の技術では、この圧縮行程の最後に発生される「点火放電」とは別に、吸気行程において、点火放電よりも微弱な放電を多数回発生させ、この放電によって燻りであるカーボンなどの汚れを取り除く。【０００４】
特許文献２には、従来の火花点火プラグに対して、従来のイグニッションコイルと交流電源との２つの駆動回路を備え、燻りを検出した場合は、交流電源によって火花点火プラグの電極間にバリア放電を発生させて、バリア放電によって燻りを除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１５０４６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０６０８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の図５に示されているように、中心電極１９１及び接地電極１９３は、硝子１９２により完全に覆われておらず、従来の火花点火プラグ（以下、ＳＩプラグと称す）であり、特許文献１の図４等に示されているように、点火のために、従来の火花放電が行われている。ＳＩプラグは、ガソリンと空気の混合気の環境で、電極間に１０ｋＶ以上の高電圧が印加されて、スパーク放電を発生させ、これによって燃焼を開始させるものである。スパーク放電は、アーク放電に分類される熱プラズマ放電である。ＳＩプラグの放電によって燻りを除去することは可能であるが、そもそも燻りによって放電の発生が不安定になっている状態で、安定に細かい放電を発生させることは困難であり、燻りによって放電が発生しなくなってしまうと、燻り除去の放電も生じさせることができず、燻りを除去することができなくなってしまう。【０００７】
また、特許文献２では、同じく、従来のＳＩプラグであるが、燻りを検出して、燻りを除去するために交流電源を用いる点に特徴がある。しかしながら実際には、燻りの生じた状態、つまり電極間に異物が蓄積した状態で交流電圧を印加しても、金属部が露出した部分がわずかに存在すればそこからアーク放電が発生して、本来除去したい燻り部分とは無関係な箇所に放電が集中し、結局十分な燻り洗浄効果は得られないという課題がある。【０００８】
このように、ＳＩプラグとバリア放電プラグとでは、燻り発生時の放電状態が異なり、燻りを除去するための放電も異なるものとなる。【０００９】
そこで、バリア点火プラグが備えられる場合において、バリア点火プラグの燻りを除去できる点火装置の制御装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に係る点火装置の制御装置は、
内燃機関の燃焼室に配置され、電極が誘電体で覆われたバリア点火プラグと、前記バリア点火プラグに交流電圧を供給する交流電源とを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、
前記燃焼室内の燃料と空気の混合気に点火させるバリア放電、又は燃焼を促進する活性種を生成するバリア放電を前記バリア点火プラグに発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる燃焼放電制御を実行し、
前記燃焼放電制御の実行時の前記混合気の燃料濃度よりも低い燃料濃度の気体が前記燃焼室内に存在する期間において、前記バリア点火プラグにバリア放電を発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる洗浄放電制御を実行するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願に係る点火装置の制御装置によれば、燃料濃度が低い期間で、バリア放電が発生されるので、混合気が点火されることもなく、燃焼に影響を与えることもない。そして、バリア放電により、バリア点火プラグの燻りを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る内燃機関に備えられた点火装置及び制御装置の模式図である。
【図２】実施の形態１に係るバリア点火プラグの概略的な断面図及び平面図である。
【図３】実施の形態１に係るバリア点火プラグに印加される交流電圧を説明するためのタイムチャートである。
【図４】実施の形態１に係る交流電源の回路図である。
【図５】実施の形態１に係る制御装置のブロック図である。
【図６】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７】実施の形態１に係る交流電圧の発生時期を説明するタイムチャートである。
【図８】実施の形態２に係る洗浄バリア放電のための交流電圧の発生時期を説明するタイムチャートである。
【図９】実施の形態３に係る洗浄バリア放電のための交流電圧の発生時期を説明するタイムチャートである。
【図１０】実施の形態５に係る内燃機関に備えられた点火装置及び制御装置の模式図である。
【図１１】実施の形態５に係る、燻りの発生による交流電圧及び交流電流の波形の変化を説明するタイムチャートである。
【図１２】実施の形態７に係る、点火バリア放電のための交流電圧の波形と、洗浄バリア放電のための交流電圧の波形とを説明するタイムチャートである。
【図１３】その他の実施の形態に係る交流電源の回路図である。
【図１４】その他の実施の形態に係る交流電圧を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る点火装置の制御装置５０（以下、単に、制御装置５０と称す）について図面を参照して説明する。図１は、内燃機関１に備えられた点火装置１５及び制御装置５０の模式図である。
【００１４】
１−１．内燃機関
内燃機関１は、シリンダ４内をピストン５が上下運動するレシプロ型のガソリンエンジンとされている。シリンダ４及びピストン５内の空間が燃焼室６とされており、シリンダ４の頂部にバリア点火プラグ２０が配置されている。また、シリンダ４の頂部に、吸気管７から燃焼室６内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ８と、燃焼室６から排気管９に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ１０と、が設けられている。本実施の形態では、シリンダ４の頂部に、燃料を燃焼室６内に噴射するインジェクタ１１が備えられている。なお、吸気管７にインジェクタ１１が備えられてもよい。後述するように、内燃機関１は、制御装置５０により制御される。
【００１５】
内燃機関１は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び排気行程を１つの燃焼サイクルとした４ストローク機関とされている。吸気行程では、吸気バルブ８が開き、排気バルブ１０が閉じた状態で、ピストン５が下降することによって、吸気管７から燃焼室６に空気が吸引される。吸気行程でインジェクタ１１から燃料が噴射され、燃焼室６内に混合気が形成される。圧縮行程では、吸気バルブ８及び排気バルブ１０が閉じた状態で、ピストン５が上昇することによって、燃焼室６内の混合気が圧縮される。圧縮行程の終了時点（ピストン５の上死点）付近でバリア点火プラグ２０のバリア放電によって、混合気の燃焼が開始する。燃焼行程では、吸気バルブ８及び排気バルブ１０が閉じた状態で、混合気の燃焼により燃焼室内の気体の圧力が上昇し、ピストン５が押し下げられる。排気行程では、吸気バルブ８が閉じ、排気バルブ１０が開いた状態で、ピストン５が上昇することによって、燃焼室６から排気管９に燃焼後の既燃ガスが排出される。
【００１６】
１−２．バリア点火プラグ
バリア点火プラグ２０は、電極が誘電体で覆われた点火プラグであり、内燃機関の燃焼室に配置される。従来の火花点火プラグ（以下、ＳＩプラグと称す）が、金属電極と金属電極の間に高電圧を印加してアーク放電を生じさせるのに対して、バリア点火プラグは、両方又は片方の電極が金属ではなく誘電体で覆われており、電極間で誘電体バリア放電（以下、バリア放電と称す）を発生させる。バリア放電により、燃焼室内の混合気を点火したり、燃焼を促進するための活性種を生成したりする。詳細は、国際公開２０１７／１１０２０９号に開示されている。
【００１７】
図２に、内燃機関１に取り付けられた状態のバリア点火プラグ２０の断面図及び平面図を示している。従来のＳＩプラグと同様に、円筒状のプラグ外壁２１は金属で形成されており、外周面にネジが切られ、燃焼室６の隔壁２２（シリンダヘッド）に取り付けられる。よって、プラグ外壁２１が、内燃機関１を介して接地される。プラグ外壁２１の燃焼室６側に円筒状の接地電極２３が形成されている。プラグ外壁２１の中心には棒状の高電圧電極２４が配置されている。プラグ外壁２１と高電圧電極２４との間の円筒状の空間には、誘電体２５（例えば、セラミック）が配置され、絶縁されている。燃焼室６内に配置される下端部において、高電圧電極２４を覆う誘電体２５の肉厚が薄くなっており、誘電体２５と接地電極２３との間には、間隙が設けられている。この間隙が、バリア放電が発生する放電ギャップ２６になる。バリア点火プラグ２０の燃焼室６内側の端部における高電圧電極２４、接地電極２３、誘電体２５の形状は、図２の例に限定されず、国際公開２０１７／１１０２０９号に開示されているように、様々な形状にされてもよい。
【００１８】
燃焼室６外側の端部において、高電圧電極２４が誘電体２５に覆われておらず、高電圧電極２４の上端部が、交流電源３０に接続される。接地電極２３と高電圧電極２４との間に、誘電体２５が配置されているため、高電圧の直流電圧を印加しても、直流的な電流は流れない。よって、バリア点火プラグ２０には、高電圧の交流電圧が印加される。図３に、バリア点火プラグ２０に印加される交流電圧の波形の一例を示している。
【００１９】
１−３．交流電源
交流電源３０は、バリア点火プラグ２０に交流電圧を供給する。図４に、本実施の形態に係る交流電源３０の回路図を示す。交流電源３０は、直流電源３１、インバータ３２、昇圧トランス３３、及び共振コイル３４を備えている。直流電源３１には、充放電可能な蓄電装置（例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ）が用いられる。なお、直流電源３１には、直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータには、公知の各種のコンバータが用いられ、例えば、昇圧チョッパ、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられる。
【００２０】
インバータ３２は、直流電源３１から出力された直流電圧を交流電圧に変換して、昇圧トランス３３に出力する。インバータ３２と昇圧トランス３３との接続経路に、偏磁防止用コンデンサ３５が直列接続されている。偏磁防止用コンデンサ３５は設けられなくてもよい。昇圧トランス３３は、インバータ３２から出力された交流電圧を昇圧し、共振コイル３４を介してバリア点火プラグ２０（高電圧電極２４）に出力する。共振コイル３４は、バリア点火プラグ２０に直列接続されている。
【００２１】
インバータ３２は、制御装置５０によりオンオフ制御されるスイッチング素子３２ａを備えている。インバータ３２は、ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子３２ａが２つ直列接続された直列回路を、２つ備えたフルブリッジ回路とされている。なお、インバータ３２には、ハーフブリッジ回路、又はプッシュプル回路等の各種の回路が用いられてもよい。各スイッチング素子３２ａは、制御装置５０から出力される制御信号によりオン又はオフされる。
【００２２】
昇圧トランス３３は、インバータ３２に接続される１次巻線３３ａと、バリア点火プラグ２０に接続される２次巻線３３ｂと、１次巻線３３ａ及び２次巻線３３ｂが巻装される鉄心とを備えている。昇圧トランス３３の昇圧比は、１次巻線３３ａの巻数に対する２次巻線３３ｂの巻数の比により定まる。２次巻線３３ｂの一端は、共振コイル３４を介して、バリア点火プラグ２０の高電圧電極２４に接続されており、２次巻線３３ｂの他端は、グランド（内燃機関筐体）に接続されており、グランドを介して、バリア点火プラグ２０の接地電極２３に接続されている。なお、昇圧トランス３３は、放電に必要な交流電圧を昇圧トランス３３なしで確保できる場合には備えられなくてもよい。
【００２３】
昇圧トランス３３で昇圧された交流電圧は、共振回路により昇圧される。共振回路のインダクタンスＬは、共振コイル３４のインダクタンス、昇圧トランス３３の漏れインダクタンス、昇圧トランス３３とバリア点火プラグ２０との接続配線が有するインダクタンスの合成である。共振回路の静電容量Ｃは、バリア点火プラグ２０が有する浮遊容量、共振コイル３４とバリア点火プラグ２０との接続配線が有する浮遊容量の合成である。
【００２４】
共振コイル３４には、例えば、フェライトコアを用いた鉄芯リアクトルが用いられてもよいし、コア材を使わない空芯リアクトルが用いられてもよい。なお、共振コイル３４は備えられなくてもよく、昇圧トランス３３の漏れインダクタンス等により共振回路が構成されてもよい。
【００２５】
１−４．制御装置
本実施の形態では、制御装置５０は、点火装置１５に加えて、内燃機関１を制御する。図５に示すように、制御装置５０は、後述する電源制御部５１、燃焼放電制御部５２、洗浄放電制御部５３、エンジン制御部５４等を備えている。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、図６に示すように、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。
【００２６】
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、同じ種類のもの又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、内燃機関の各種センサ５７（クランク角度センサ、カム角センサ、吸気量検出センサ、水温センサ、吸気温センサ等）が接続され、これら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、交流電源３０（インバータ３２）のスイッチング素子、及び内燃機関の各種の電気負荷５８（インジェクタ、電子制御式スロットルバルブ、電子制御式ＥＧＲバルブ、吸排気ＶＶＴ等）が接続され、これらに演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
【００２７】
そして、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が用いる基準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。以下、制御装置５０の各機能について詳細に説明する。
【００２８】
＜エンジン制御部５４＞
エンジン制御部５４は、内燃機関１の制御を行う。エンジン制御部５４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、クランク角度、燃焼サイクルの行程、回転速度、吸入空気量、充填効率、冷却水温度、吸気温度等の内燃機関の運転状態を検出する。エンジン制御部５４は、内燃機関の運転状態に基づいて、目標空燃比、燃料噴射量、燃料噴射時期、目標スロットル開度、目標ＥＧＲ開度、目標吸排気ＶＶＴ位相角等を算出し、インジェクタ、電子制御式スロットルバルブ、電子制御式ＥＧＲバルブ、吸排気ＶＶＴ等の内燃機関の各種の電気負荷５８を駆動制御する。
【００２９】
＜燃焼放電制御部５２＞
燃焼放電制御部５２は、燃焼室６内の燃料と空気の混合気に点火させるバリア放電（以下、点火バリア放電と称す）、又は燃焼を促進する活性種を生成するバリア放電（以下、燃焼支援バリア放電）を、バリア点火プラグ２０に発生させる交流電圧を交流電源３０に発生させる燃焼放電制御を実行する。本実施の形態では、点火バリア放電は、燃焼サイクル毎に行われる。燃焼支援バリア放電は、燃焼に不利な内燃機関の運転状態で、点火バリア放電の前に行われる。なお、点火バリア放電により着火を行わない場合（例えば、圧縮自着火を行う場合、別途設けたＳＩプラグにより着火を行う場合）は、点火バリア放電が行われず、燃焼支援バリア放電のみが行われてもよい。
【００３０】
燃焼放電制御部５２は、回転速度及び充填効率等の内燃機関の運転状態に基づいて、点火バリア放電又は燃焼支援バリア放電を発生させるための交流電圧の制御値（例えば、燃焼サイクル中の交流電圧の発生時期、発生期間、交流周波数、交流電圧の振幅等）を算出する。本実施の形態では、交流周波数及び交流電圧の振幅は、インバータ３２から出力される交流電圧の交流周波数及び交流電圧の振幅となっている。交流周波数は、バリア放電が発生していない場合の共振回路の共振周波数付近に設定される。燃焼支援バリア放電のための交流電圧の振幅は、点火に至るバリア放電が発生しないように、点火バリア放電のための交流電圧の振幅よりも小さく設定される。
【００３１】
＜電源制御部５１＞
電源制御部５１は、燃焼放電制御部５２及び後述する洗浄放電制御部５３から指令された交流電圧の制御値（交流電圧の発生時期、発生期間、交流周波数、交流電圧の振幅等に基づいて、インバータ３２のスイッチング素子３２ａを、公知のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりオンオフ駆動して、インバータ３２から出力される交流電圧の周波数及び振幅を制御する。なお、交流電源３０にＤＣ／ＤＣコンバータが備えられる場合は、電源制御部５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子もＰＷＭ制御によりオンオフ駆動する。
【００３２】
＜バリア放電の効果＞
バリア放電の効果は、国際公開２０１７／１１０２０９号に詳しく記載されている。従来のＳＩプラグのスパーク放電と異なるのは、バリア放電を発生させるために、熱プラズマではなく、主に低温プラズマが発生する点である。このため、燃焼を促進する活性種を効率よく生成でき、優れた着火性、燃焼効率の改善、燃焼の促進効果が期待できる。バリア点火プラグだけでも直接の着火は可能であるが、上述したように、バリア放電で直接着火するのではなく、活性種の生成による燃焼支援効果を期待した燃焼支援として用いられてもよい。
【００３３】
＜プラグの燻り＞
バリア点火プラグ２０の燻りは、燃料の不完全燃焼によるカーボン、燃料噴射時に気化せずに液体の状態で燃焼室の内面に付着する液体の燃焼が原因で発生する。燻りは、プラグの温度が十分に高い条件、例えば、混合気の空燃比が希薄（リーン）で、定常運転に達しておりプラグの温度が十分に高くなっている条件では、その熱で自然に焼けきれる（自己洗浄）。一方、特に内燃機関の温度が十分に上昇していない過渡状態では、燻りが急速に発生する可能性がある。例えば、外気温度が低く、燃焼室の温度が低い状態で、内燃機関を始動しようした場合、燃料の気化率が悪いため、低温の燃焼室内に燃料を多く噴射することになり、燻りが発生しやすい。内燃機関の始動後であっても、例えば、比較的に内燃機関の温度が低く、且つ燃料噴射量が多い（リッチ）状態では、燻りが発生しやすい。このように、燻りの発生は内燃機関の運転状態に強く依存する。すべての運転状態で、バリア点火プラグ２０の燻りの影響のない、安定な点火を発生させることが求められる。
【００３４】
＜燻りの除去効果＞
次に、バリア点火プラグの燻り除去効果について説明する。従来のＳＩプラグの場合は、金属と金属の電極なので、その金属に異物が付着した場合に、その放電特性が大きく変化する。極端な場合、金属電極の全面に絶縁物が付着した場合、通常のスパーク放電は発生しなくなる。これが、従来のＳＩプラグにおける、燻りによって放電が生じにくくなり、点火不良につながる理由である。一方、バリア放電は、電極間に誘電体を介した放電である。従って、電極間又は電極表面の一部に異物が付着しても、その異物が導電体であるか絶縁物であるかによらず、バリア放電は安定に発生する。バリア点火プラグは、燻りが発生しても放電の安定性がほとんど損なわれない、という特徴がある。
【００３５】
＜ＳＩプラグの燻り＞
ＳＩプラグの放電の場合は、金属と金属の間でアーク放電が発生するため、放電の経路は十分に細く、電極上のある一点から放電が発生する。ＳＩ放電は、熱プラズマ放電なので、プラズマが燻りに触れば、燻りのカーボンが燃焼除去されると思われるが、そもそもプラズマの発生領域がごく限定されているので、プラズマによる燻り除去効果もその限定された領域でしか期待できない。さらに、放電の経路に燻りによる異物が付着した場合は、本来の経路で放電することができなくなり、放電が大きく迂回して放電特性が大きく変化する、或いは、最悪放電を生じさせることができなくなる。放電が生じなければそもそも燻りを除去することができない。
【００３６】
上述した特許文献２の技術は、ＳＩプラグに燻りが発生して失火を検出した場合に、ＳＩプラグに交流電圧を印加するというのもであった。燻りによって通常のＳＩ放電が発生しないときに、交流電圧を印加してバリア放電を発生させるということは、ＳＩプラグの表面が燻りで覆われた場合は、アーク放電は発生しないが、バリア放電は安定に発生することを利用している。しかしながら、プラグは従来のＳＩプラグであり、電極間のどこか一か所、わずかな部分でも金属が露出したら、途端にそこからアーク放電が始まり、そこに放電が集中する。このことは直流電圧の印加でも、交流電圧の印加でも同様である。そのため、ＳＩプラグに交流電圧を印加しても、放電が電極のある個所に集中すれば、結局その箇所以外での燻りの除去効果は期待できない。従って、特許文献２の技術のように、ＳＩプラグの場合は、交流放電の印加だけでは燻り除去効果に対して根本的な解決とならない。
【００３７】
＜バリア点火プラグの燻り＞
一方、図２のようなバリア点火プラグでは、金属と誘電体との間の放電であり、金属電極の表面では、放電する場所はおおむね一点であるが、誘電体の表面では広い範囲に放電が広がるという特徴がある。さらに、誘電体の表面に沿って、沿面放電が広がるため、結果として誘電体電極の表面全体に放電が広がる。この放電は、接地電極と誘電体の間の根本の微小な隙間部分にまで広がる場合がある。バリア放電は主に低温プラズマ放電であり、電子温度が高く、高い反応性が特徴である。従って、燻りによって発生したカーボンなどの付着物がバリア放電にさらされた場合、化学反応によって効率的にカーボンが除去される。また特に金属電極上には放電が集中するため低温プラズマとはいえ温度がかなり上昇し、それによってカーボンが燃焼して除去されるという効果も期待できる。このことから、バリア点火プラグにおいては、誘電体電極及び金属電極表面のほぼ全域にわたって、安定な燻りの除去効果が期待できる。
【００３８】
＜洗浄バリア放電の必要性＞
このように、バリア点火プラグは、燻りの除去効果という観点から見て、極めて優れた特徴を持っており、効果的な燻り除去が期待できる。この効果は、通常のバリア放電、すなわり、圧縮行程後半における点火バリア放電又は燃焼支援バリア放電においても発揮されると考えられるが、前述のような低温で燃料噴射量が多い条件においては、通常のバリア放電だけでは十分に燻りが除去できない場合が想定される。そのような場合には、より効果的なバリア放電を発生させて積極的に燻り除去を行う必要がある。このバリア放電を、点火バリア放電又は燃焼支援バリア放電と区別するために「洗浄バリア放電」と呼ぶ。以下にその方法について述べる。
【００３９】
＜洗浄バリア放電の時期＞
先に述べたように、４ストローク機関の１つの燃焼サイクルは、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の４行程からなる。図７に、行程、燃焼室内の圧力、及びバリア点火プラグへの印加電圧のタイムチャートを示している。４ストローク機関なので、１つの燃焼サイクルの間に、ピストンは２回上下する。図７に、ピストンが最も上昇した点（上死点）と最も下降した点（下死点）と、各行程の関係を示している。すなわち、各行程は、上死点と下死点との間の期間とされている。内燃機関の機種にもよるが、インジェクタによる燃料の噴射は、吸気行程で行われている。点火バリア放電による点火は、圧縮行程の後半、圧縮によって筒内の圧力が上昇した時に行われる。点火後、燃焼行程の前半で、燃焼室内の燃料が急速に燃え広がり、点火による燃焼が終了する。その後、排気行程で既燃ガスが排気管に排出される。図７では、点火バリア放電をイメージして、高電圧高周波の交流電圧波形が描かれている。
【００４０】
燻りを除去するための洗浄バリア放電の発生時期を検討する。まず、点火バリア放電及び燃焼支援バリア放電の発生時期のように、燃焼可能な混合気が存在するタイミングで、洗浄バリア放電を発生させると、洗浄バリア放電によって意図しないタイミングで点火してしまったり、点火はしないまでも本来の点火の特性に影響を与えてしまったり、好ましくない影響が考えられる。従って、洗浄バリア放電の時期は、点火及び燃焼の特性に影響を与えないように設定されるべきである。
【００４１】
このように考えると、洗浄バリア放電の適切な時期としては、燃焼室内に燃焼のための燃料ガスがほとんど存在しないとき、具体的には、点火による燃料の燃焼が終了している燃焼行程の後半から、燃料が噴射される前までが適切と考えられる。実際には、燃焼室内に未燃の燃料ガスが存在し、燃料ガスが完全になくならないので、燃焼室内の気体の燃料濃度が減少したときが適切な時期である。
【００４２】
＜洗浄放電制御＞
そこで、洗浄放電制御部５３は、燃焼放電制御の実行時の混合気の燃料濃度よりも低い燃料濃度の気体が燃焼室内に存在する期間において、バリア点火プラグにバリア放電（洗浄バリア放電）を発生させる交流電圧を交流電源に発生させる洗浄放電制御を実行する。この構成によれば、燃料濃度が低い期間で、洗浄バリア放電が発生されるので、混合気が点火されることもなく、燃焼に影響を与えることもない。そして、洗浄バリア放電により、バリア点火プラグの燻りを除去することができる。この燃料濃度が低い期間は、図７に示すように、燃焼行程の後半から、燃料が噴射されるまでの期間であり、洗浄放電制御部５３は、燃料濃度が低い期間内に設定したタイミングで、洗浄バリア放電を発生させる交流電圧を発生させる。
【００４３】
洗浄放電制御部５３は、洗浄バリア放電を発生させるための交流電圧の制御値（例えば、燃焼サイクル中の交流電圧の発生時期、発生期間、交流周波数、交流電圧の振幅等）を算出する。本実施の形態では、交流周波数及び交流電圧の振幅は、インバータ３２から出力される交流電圧の交流周波数及び交流電圧の振幅となっている。交流周波数は、バリア放電が発生していない場合の共振回路の共振周波数付近に設定される。洗浄バリア放電のための交流電圧の振幅は、点火バリア放電のための交流電圧の振幅よりも小さく設定される。
【００４４】
２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００４５】
本実施の形態では、図８に示すように、洗浄放電制御部５３は、燃料濃度が低い期間として、燃料が噴射される前の吸気行程内の期間において、洗浄放電制御を実行するように構成されている。吸気行程では外気を吸入した段階であるので、燃焼室内のガスは、二酸化炭素及び水蒸気は少なく、酸素が多い。この段階で洗浄バリア放電を発生させれば、酸素が比較的多いため、酸化による炭化水素及びカーボンの燃焼が進み、効率よく燻りを除去することができる。また、燃焼噴射前の吸気行程内の期間であれば、バリア放電による混合気の改質効果も低いため、燃焼特性への影響も抑制される。
【００４６】
３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００４７】
本実施の形態では、図９に示すように、洗浄放電制御部５３は、燃料濃度が低い期間として、点火による混合気の燃焼が終了してから、排気行程が終了するまでの期間（図９の例では、排気行程）において、洗浄放電制御を実行するように構成されている。この期間では、既燃ガスが存在するため、二酸化炭素及び水蒸気が多く、酸素が少ないので、燻りの燃焼には不利とも考えられる。しかし、混合気の空燃比がリーンであった場合は、既燃ガスに多くの酸素ガスが含まれ、燻りを燃焼させることができる。また、既燃ガスは温度が非常に高く、燃焼反応が効率的に進むと考えられる。よって、燻りを効率的に燃焼させることができる。よって、特に、混合気の空燃比がリーンである場合に、洗浄放電制御が実行されるとよい。さらに燻りを酸化除去した場合に発生する二酸化炭素及び水蒸気などのガスはそのまま排気されるので、次の燃焼サイクルの燃焼への影響が抑制される。
【００４８】
４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００４９】
燻りが生じていない場合に、洗浄バリア放電を発生させると、電力の無駄になる。そのため、燻りを除去できる必要最小限で、洗浄バリア放電を発生させれば、電力消費量の増加を抑制できる。
【００５０】
本実施の形態では、洗浄放電制御部５３は、複数回の燃焼サイクル毎に洗浄放電制御を実行するように構成されている。この構成によれば、洗浄バリア放電の頻度を低下させ、電力消費量の増加を抑制できる。
【００５１】
燻りの発生の程度、燻りの除去効率は、内燃機関の運転状態に応じて変化する。そこで、洗浄放電制御部５３は、内燃機関の運転状態に応じて、燃焼サイクル数を変化させ、燃焼サイクル数毎に洗浄放電制御を実行する。内燃機関の運転状態は、例えば、回転速度、充填効率、空燃比、冷却水温、吸気温、内燃機関の始動後の経過時間等とされる。
【００５２】
５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００５３】
燻りが生じていない場合に、洗浄バリア放電を発生させると、電力の無駄になる。そのため、燻りの発生を検出した場合に、洗浄バリア放電を発生させれば、電力消費量の増加を抑制できる。
【００５４】
バリア点火プラグによるバリア放電の場合は、燻り発生の有無に関わらず、バリア放電を発生させることができるため、ＳＩプラグを用いた特許文献２の技術のように、失火の検出により燻りを検出し難い。よって、失火の検出と別の手段で燻りを検出することが望ましい。
【００５５】
バリア点火プラグに燻りが発生すると、共振コイルとバリア点火プラグによる共振回路の特性が変化し、バリア点火プラグに印加される交流電圧が変化する。そのため、バリア点火プラグに供給される交流電圧及び交流電流の一方又は双方を検出すれば、バリア点火プラグの電極間のインピーダンスの変化を間接的に知ることができ、燻りの発生を検出することができる。
【００５６】
なお、摩耗による電極の消耗によって電極間の距離が長くなることが考えられるが、バリア点火プラグの消耗は、ＳＩプラグの消耗と比較して十分に少なく、その影響は極めて小さい。少なくとも、バリア点火プラグ自体に何らかの変化が生じたとしても、その変化に要する期間は、燻りの発生に要する期間に比べて十分に長いので、電圧又は電流波形が短い期間で変化した場合は、電極間又は電極表面に、燻り等の何らかの異物が付着した可能性が高いといえる。
【００５７】
そこで、本実施の形態では、図１０に示すように、点火装置１５には、バリア点火プラグ２０に供給される交流電流及び交流電圧の一方又は双方を検出するための交流信号検出センサ４０が備えられている。交流信号検出センサ４０の出力信号は、制御装置５０（入力回路９２）に入力される。
【００５８】
例えば、交流電圧を検出する場合は、交流信号検出センサ４０は、高電圧電極２４及び接地電極２３に並列接続された分圧コンデンサ回路、又は分圧抵抗回路等とされる。例えば、交流電流を検出する場合は、交流信号検出センサ４０は、交流電源３０からバリア点火プラグ２０への電流供給経路に設けられたカレントトランス又はホールセンサ等とされる。
【００５９】
洗浄放電制御部５３は、交流信号検出センサ４０の出力信号に基づいて、バリア放電の発生時にバリア点火プラグに供給される交流電圧及び交流電流の一方又は双方を検出し、基準値と比較して交流電圧の振幅の変動及び交流電流の振幅の変動の一方又は双方が発生したと判定した場合に、洗浄放電制御を実行するように構成されている。
【００６０】
図１１に燻りが発生していない正常時と燻りの発生時における交流電圧及び交流電流の波形を示す。燻りの発生時については、３つのパターンを示している。
【００６１】
燻り発生時のパターン１は、放電が開始しにくい状態、例えば、電極表面の汚れにより、交流電圧を印加してもすぐには放電しない場合である。この場合は、電極間のインピーダンスが高くなっており、交流電圧の印加開始後、バリア放電が開始しておらず、交流電圧の振幅が正常時の振幅よりも高くなり、交流電流の振幅が正常時の振幅よりも低くなっている。その後、しばらくするとバリア放電が開始して、正常なインピーダンスに落ち着き、交流電圧及び交流電流の振幅が正常時の振幅になっている。
【００６２】
燻り発生時のパターン２では、パターン１のように途中でバリア放電が開始しておらず、バリア放電が開始しない状態が継続している。この場合は、交流電圧の振幅が正常時の振幅よりも高くなり、交流電流の振幅が正常時の振幅よりも低くなっている状態が継続している。よって、電極への異物の付着等により、電極間のインピーダンスが正常時より高くなり、電流が流れにくい状況になっている場合は、パターン１又はパターン２のような波形が観測される。
【００６３】
一方、燻り発生時のパターン３は、電極間のインピーダンスが正常時より低くなっている場合である。例えば、導電性のカーボンが電極間に付着して電極間の距離が実質的に短くなった場合に、電極間のインピーダンスが低くなる。この場合は、交流電圧の振幅が正常時の振幅よりも低くなり、交流電流の振幅が正常時の振幅よりも高くなっている。
【００６４】
交流信号検出センサ４０が交流電圧及び交流電流の双方を検出する場合について説明する。洗浄放電制御部５３は、交流電圧の振幅が、電圧振幅の基準値よりも高くなっており、交流電電流の振幅が、電流振幅の基準値よりも低くなっていると判定した場合は、燻りが発生していると判定し、洗浄放電制御を実行する。また、洗浄放電制御部５３は、交流電圧の振幅が、電圧振幅の基準値よりも低くなっており、交流電電流の振幅が、電流振幅の基準値よりも高くなっていると判定した場合は、燻りが発生していると判定し、洗浄放電制御を実行する。
【００６５】
交流信号検出センサ４０が交流電圧の一方を検出する場合は、洗浄放電制御部５３は、交流電圧の振幅が、電圧振幅の基準値よりも高くなっている、又は低くなっていると判定した場合は、燻りが発生していると判定し、洗浄放電制御を実行する。
【００６６】
交流信号検出センサ４０が交流電流の一方を検出する場合は、洗浄放電制御部５３は、交流電流の振幅が、電流振幅の基準値よりも高くなっている、又は低くなっていると判定した場合は、燻りが発生していると判定し、洗浄放電制御を実行する。
【００６７】
洗浄放電制御部５３は、電源制御部５１に指令する交流電圧の制御値（例えば、燃焼サイクル中の交流電圧の発生時期、発生期間、交流周波数、交流電圧の振幅等）に基づいて、燻りのない電圧振幅の基準値及び電流振幅の基準値の一方又は双方を算出する。例えば、洗浄放電制御部５３は、交流電圧の制御値と基準値との関係が予め設定されたマップデータを参照して、現在の制御値に対応する基準値を算出する。
【００６８】
燻りの有無の判定は、点火バリア放電のための交流電圧の発生期間で行うことができる。点火バリア放電は、燃焼サイクル毎に行われるので、判定頻度を高めることができる。一方、内燃機関の運転状態に応じて、点火バリア放電のための交流電圧の制御値は変化するので、基準値を精度よく設定する必要がある。
【００６９】
或いは、内燃機関の動作に邪魔にならないタイミングで、燻りの有無の判定のための専用の交流電圧の発生が行われてもよい。この場合は、内燃機関の運転状態の変化にかかわらず、毎回同じ交流電圧を発生させることができ、判定精度を向上させることができる。例えば、洗浄バリア放電と同様のバリア放電が行われてもよい。判定のための交流電圧の発生は、燻りが生じる可能性が高い内燃機関の運転状態で行われてもよく、適当な頻度で定期的に行われてもよい。
【００７０】
洗浄放電制御部５３は、燻りが発生していると判定した場合は、予め設定された回数、洗浄バリア放電を発生させる、或いは、燻りが発生していると判定されなくなるまで、洗浄バリア放電を発生させる。
【００７１】
６．実施の形態６
次に、実施の形態６に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００７２】
実施の形態５では、燻りの有無を判定するために交流信号検出センサ４０を設けていたため、コストが増加する。燻りが発生し易い内燃機関の運転状態は、予め把握することができるため、その運転状態で、洗浄バリア放電を実行すればよい。
【００７３】
そこで、本実施の形態では、洗浄放電制御部５３は、内燃機関の運転状態に基づいて、洗浄放電制御を実行するか否かを判定し、洗浄放電制御を実行すると判定した場合に、洗浄放電制御を実行する。この構成によれば、燻りが発生し易い内燃機関の運転状態において、洗浄放電制御を実行し、燻りを効果的に除去できる。
【００７４】
上述したように、特に内燃機関の温度が十分に上昇していない過渡状態では、燻りが急速に発生する可能性がある。例えば、外気温度が低く、燃焼室の温度（冷却水温度）が低い状態で、内燃機関を始動しようした場合、燃料の気化率が悪いため、低温の燃焼室内に燃料を多く噴射することになり、燻りが発生しやすい。内燃機関の始動後であっても、例えば、比較的に内燃機関の温度（冷却水温度）が低く、且つ燃料噴射量が多い（空燃比がリッチ）状態では、燻りが発生しやすい。このように、燻りの発生は内燃機関の運転状態に強く依存する。
【００７５】
よって、洗浄放電制御部５３は、始動時の冷却水温度及び燃料噴射量、冷却水温度、空燃比等の内燃機関の運転状態に基づいて、燻りが発生し易い運転状態であるか否かを判定する。そして、洗浄放電制御部５３は、燻りが発生し易い運転状態であると判定した場合は、洗浄放電制御を実行する。また、洗浄放電制御部５３は、燻りが発生し易い運転状態から発生しない運転状態になった後も、しばらくの間は、洗浄放電制御を実行してもよい。
【００７６】
或いは、洗浄放電制御部５３は、定期的に洗浄放電制御を実行する場合は、燻りが発生し易い運転状態であると判定した場合に、洗浄放電制御の実行頻度を、通常の実行頻度から増加させてもよい。
【００７７】
７．実施の形態７
次に、実施の形態７に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００７８】
交流電源の制御により交流電圧の振幅を変化可能であることから、燻りを効果的に除去できるような、交流電圧の波形を生成することが考えられる。
【００７９】
図１２の左側グラフに、点火バリア放電のための交流電圧の波形の例を示す。点火のための交流電圧は、様々な波形が考えられ、内燃機関の運転状態等によって、波形を変えることが考えられるが、図１２には、標準的な波形を示している。点火バリア放電の場合は、電極間にある程度、振幅の大きい交流電圧を印加して、電極間に強い放電を発生させ、その強い放電によって燃焼を開始させる。つまり、点火のためには極間にある程度強い放電が必要となる。
【００８０】
一方、洗浄バリア放電では、電極間のバリア放電が持続すればよく、また、誘電体電極の表面の燻りを除去するために、誘電体表面に沿面放電を生じさせるのが効果的である。沿面放電を発生させるためには、比較的振幅の小さい交流電圧を印加する必要がある。また、点火バリア放電では、強い放電を瞬時に印加して燃焼を引き起こすが、洗浄バリア放電では、弱い放電で燻りをじわじわと焼く、というイメージである。従って、沿面の広い範囲に放電を広げると同時に、長時間持続させることが効果的であると考えられる。
【００８１】
これらの要請を満たす、洗浄バリア放電のための交流電圧の波形の例を、図１２の中央のグラフ（パターン１）に示す。洗浄放電制御部５３は、燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも小さい振幅の交流電圧を交流電源に発生させる。また、洗浄放電制御部５３は、燃焼放電制御の実行時の交流電圧の発生期間よりも長い発生期間、交流電源に交流電圧を発生させる。この図１２の中央の波形（パターン１）は、上記の各実施の形態（例えば、図８及び図９）と同様である。
【００８２】
一方、燻りによって電極間にバリア放電が発生し難くなっている場合には、まず、大きい振幅の交流電圧により、強制的にバリア放電を生じさせて、その後、弱い放電で燻りをじわじわと焼くことが考えられる。この場合の洗浄バリア放電のための交流電圧の波形を、図１２の右側グラフ（パターン２）に示す。すなわち、洗浄放電制御部５３は、燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも大きい振幅の交流電圧を交流電源に発生させた後、燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも小さい振幅の交流電圧を交流電源に発生させる。洗浄放電制御部５３は、燃焼放電制御の実行時の交流電圧の発生期間よりも長い発生期間、交流電源に交流電圧を発生させる。
【００８３】
洗浄放電制御部５３は、常に、図１２の中央のグラフ（パターン１）のような交流電圧を発生させてもよいし、図１２の右側のグラフ（パターン２）のような交流電圧を発生させてもよい。或いは、洗浄放電制御部５３は、特に燻りの発生し易い内燃機関の運転状態又は燻りの発生の程度が高い場合は、図１２の右側グラフ（パターン２）のような交流電圧を発生させ、それ以外の場合は、図１２の中央のグラフ（パターン１）のような交流電圧を発生させてもよい。
【００８４】
８．実施の形態８
次に、実施の形態８に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る点火装置１５及び制御装置５０の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様である。
【００８５】
ガソリンエンジンの性能改善を目的として、「副室式」と呼ばれる内燃機関が提案されている。これは燃焼室（シリンダヘッド）に副室を設け、副室内にインジェクタと点火プラグを設けて、副室内で燃料の噴射と点火を行う方式である。副室式の場合、流動の少ない狭い副室内で燃料濃度の高い混合気を点火する。副室の温度は、燃焼室本体のシリンダの温度に比べて低くなるので、副室の中では燻りが生じやすい。そのため、副室式の内燃機関において、バリア点火プラグの燻りを除去することが求められる。従って、副室式の内燃機関において、上記の各実施の形態のような、洗浄放電制御が実行される。
【００８６】
〔その他の実施の形態〕
（１）上記の各実施の形態においては、制御装置５０は、１つの制御装置から構成されている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、制御装置５０が複数の制御装置から構成され、制御装置が備える複数の制御部５１から５４が、複数の制御装置に分散して備えられてもよい。例えば、電源制御部５１が第１の制御装置に備えられ、他の制御部５２から５４が、第２の制御装置に備えられてもよい。
【００８７】
（２）上記の各実施の形態においては、点火のための交流電圧の発生が行われる場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、圧縮自着火の内燃機関などにおいて、点火のための交流電圧の発生が行われず、活性種の生成のための交流電圧の発生が行われる内燃機関において、バリア点火プラグの燻りを除去する洗浄浄化放電が行われてもよい。
【００８８】
（３）上記の各実施の形態においては、交流電源３０からバリア点火プラグ２０に供給される交流電圧は、正弦波状の波形である場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、交流電源３０からバリア点火プラグ２０に供給される交流電圧は、周期的に変化する周期変化電圧であれば、どのような波形であってもよい。例えば、図１３に示すように、交流電源３０は、昇圧トランス３３の１次巻線３３ａと直流電源３１とを接続する接続経路に、１つのスイッチング素子３２ａを備え、制御装置５０がスイッチング素子３２ａを周期的にオンオフされてもよい。そして、図１４に示すように、交流電源３０からバリア点火プラグ２０に供給される交流電圧は、パルス電圧とされてもよい。
【００８９】
（４）上記の各実施の形態においては、燃料にガソリンが用いられる場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、燃料にガソリン以外の燃料、例えば、軽油、重油、アルコール等が用いられてもよい。
【００９０】
（５）上記の各実施の形態においては、内燃機関１が、４ストローク機関である場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、内燃機関１が、２ストローク機関であってもよく、レシプロエンジン以外のロータリーエンジンであってもよい。
【００９１】
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】
【００９２】
１  内燃機関、６  燃焼室、１５  点火装置、２０  バリア点火プラグ、２３  接地電極、２４  高電圧電極、２５  誘電体、３０  交流電源、４０  交流信号検出センサ、５０  点火装置の制御装置
【図１】
2020255333.tif 000003
【図２】
2020255333.tif 000004
【図３】
2020255333.tif 000005
【図４】
2020255333.tif 000006
【図５】
2020255333.tif 000007
【図６】
2020255333.tif 000008
【図７】
2020255333.tif 000009
【図８】
2020255333.tif 000010
【図９】
2020255333.tif 000011
【図１０】
2020255333.tif 000012
【図１１】
2020255333.tif 000013
【図１２】
2020255333.tif 000014
【図１３】
2020255333.tif 000015
【図１４】
2020255333.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和3年5月11日(2021.5.11)
【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】
内燃機関の燃焼室に配置され、電極が誘電体で覆われたバリア点火プラグと、前記バリア点火プラグに交流電圧を供給する交流電源とを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、
前記燃焼室内の燃料と空気の混合気に点火させるバリア放電、又は燃焼を促進する活性種を生成するバリア放電を前記バリア点火プラグに発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる燃焼放電制御を実行し、
前記燃焼放電制御の実行時の前記混合気の燃料濃度よりも低い燃料濃度の気体が前記燃焼室内に存在する期間において、前記バリア点火プラグにバリア放電を発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる洗浄放電制御を実行し、
前記洗浄放電制御において、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも大きい振幅の交流電圧を前記交流電源に発生させた後、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも小さい振幅の交流電圧を前記交流電源に発生させる点火装置の制御装置。
【請求項２】
複数回の燃焼サイクル毎に前記洗浄放電制御を実行する請求項１に記載の点火装置の制御装置。
【請求項３】
燃料が噴射される前の吸気行程内の期間において、前記洗浄放電制御を実行する請求項１又は２に記載の点火装置の制御装置。
【請求項４】
点火による混合気の燃焼が終了してから、排気行程が終了するまでの期間において、前記洗浄放電制御を実行する請求項１から３のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項５】
センサによりバリア放電の発生時に前記バリア点火プラグに供給される交流電圧及び交流電流の一方又は双方を検出し、基準値と比較して前記交流電圧の振幅の変動及び前記交流電流の振幅の変動の一方又は双方が発生したと判定した場合に、前記洗浄放電制御を実行する請求項１から４のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記洗浄放電制御を実行するか否かを判定し、前記洗浄放電制御を実行すると判定した場合に、前記洗浄放電制御を実行する請求項１から５のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項７】
前記洗浄放電制御において、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の発生期間よりも長い発生期間、前記交流電源に交流電圧を発生させる請求項１から６のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関の燃焼室は、副室を有し、前記バリア点火プラグは前記副室に配置されている請求項１から７のいずれか一項に記載の点火装置の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本願に係る点火装置の制御装置は、
内燃機関の燃焼室に配置され、電極が誘電体で覆われたバリア点火プラグと、前記バリア点火プラグに交流電圧を供給する交流電源とを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、
前記燃焼室内の燃料と空気の混合気に点火させるバリア放電、又は燃焼を促進する活性種を生成するバリア放電を前記バリア点火プラグに発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる燃焼放電制御を実行し、
前記燃焼放電制御の実行時の前記混合気の燃料濃度よりも低い燃料濃度の気体が前記燃焼室内に存在する期間において、前記バリア点火プラグにバリア放電を発生させる交流電圧を前記交流電源に発生させる洗浄放電制御を実行し、
前記洗浄放電制御において、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも大きい振幅の交流電圧を前記交流電源に発生させた後、前記燃焼放電制御の実行時の交流電圧の振幅よりも小さい振幅の交流電圧を前記交流電源に発生させるものである。
【国際調査報告】
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