JP4939629B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の点火制御装置に係り、特に、多重放電を行う内燃機関の点火制御装置に関するものである。

多重放電とは、点火コイルの１次巻線に流れる電流の通電と遮断とを繰り返すことで点火コイルの２次巻線に高電圧を断続的に発生させ、燃焼室内の混合気に着火するために、設定されている放電開始タイミング（一般的には点火タイミングと言う。）を起点として１燃焼サイクル中において点火プラグによる火花放電を繰り返し発生させる点火方式のことであり、例えば、特許文献１あるいは特許文献２により提案されている技術が知られている。

前記のような多重放電を行えば、混合気の形成状態が悪化して着火タイミングに遅れが生じたときや火炎の立ち消えが生じたとしても、着火しにくい混合気に着火することが可能となったり、一旦、立ち消えた火炎に再着火させることが可能となり、失火に至る確率を低減できるという利点が得られる。そのため、近年では、着火性が悪化したときに備えて多重放電を採用する内燃機関の点火制御装置が広まりつつある。

特開平１１−１４８４５２号公報 特開２００８−２６１２３０号公報

特許文献１においては、前述の利点を得ることを目的として、１燃焼サイクル中に点火プラグからの火花放電を繰り返し発生させる多重放電に関する基本的な制御方法が開示されている。しかし、この特許文献１に開示された多重放電では、放電開始タイミングの時点で点火プラグから放電された火花、即ち、最初に放たれた火花によって混合気が着火して燃焼した場合であっても、あらかじめ設定されている所定の放電回数ないし所定時間が経過するまで多重放電が継続されることになる。

ところで、混合気が着火して燃焼が始まると、火炎の成長に伴って気筒内の圧力が上昇する。そのため、点火プラグは燃焼による高圧雰囲気中で火花を放電しなくてはならなくなる。点火プラグの置かれた雰囲気圧力が高くなれば、それだけプラグギャップでの絶縁破壊電圧（プラグギャップで火花放電を発生させるために必要な電圧）も上昇し、プラグ電極の磨耗や劣化が早まることは避けられなくなる。そして、プラグ電極の磨耗や劣化が進めば、プラグギャップの隙間が広がって絶縁破壊電圧が更に高くなることが予想され、最悪の場合には火花を発生できなくなることが懸念される。

このような事態に至らないようにするには、気筒内で燃焼が始まっていることをいち早く検出して多重放電を中断することが考えられる。これについては、例えば、特許文献２に記載されているように、燃焼したときに発生するイオン電流を検出して多重放電を終了する方法や、気筒内の圧力状態を直接検出して多重放電を終了する方法などが挙げられるが、何れも燃焼状態を検出するための高価な燃焼検出手段を追加しなければならず、大幅なコストアップを招くことから採用は容易ではない。

また、多重放電を行うときのもうひとつの課題として、複数の気筒間で１次巻線の通電期間が重なったときのバッテリ電圧の低下による放電性能の低下が挙げられる。点火コイルの１次巻線には、通常、数アンペアから十数アンペアの電流を流すようにしているため、１次巻線を通電したときにはバッテリ電圧が大きく低下する。そのため、多重放電を実行することで複数の気筒間で通電期間が重なってしまった場合、バッテリ電圧の著しい低下を招き、所望の遮断電流が確保できなくなることが予想される。そうなれば、点火コイルへの供給エネルギーが低下し、良好な火花放電が得られなくなることが懸念される。

そこで、この発明の第１の目的は、大幅なコストアップ無しに、常に良好な火花放電を得ることができるときのみ多重放電を許可するようにして、混合気が着火して燃焼したために気筒内圧力が上昇している可能性があるときに多重放電を継続させないようにした内燃機関の点火制御装置を得ることにある。

また、第２の目的は、多重放電の実行中に複数の気筒間での１次巻線の通電期間が重なったためにバッテリ電圧の著しい低下を招き、所望の遮断電流が確保できなくなって点火コイルへの供給エネルギーが低下し、良好な火花放電が得られなくなることを回避する内燃機関の点火制御装置を得ることにある。

この発明に係る内燃機関の点火制御装置は、１次巻線と２次巻線を有し、前記１次巻線への通電電流が遮断されると前記２次巻線に高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの２次巻線に発生した高電圧が印加されて火花放電を発生する点火プラグと、前記点火コイルの１次巻線への通電時期を制御することにより、１燃焼サイクル中に設定された放電開始タイミングを起点として前記点火プラグからの火花放電を繰り返し発生させる多重放電制御を行なう多重放電制御手段と、を備えた内燃機関の点火制御装置において、前記点火プラグにおいて良好な火花放電を得る前記点火プラグの雰囲気圧力の最大値として設定された放電許容最大圧力値と、前記放電開始タイミングの時点で前記点火プラグから放電された火花によって混合気が着火・燃焼したときに発生する燃焼圧力と内燃機関の回転位置との関係として設定された燃焼圧力−回転位置特性の、前記２つの既知情報に基づいて、前記放電開始タイミングの時点で前記点火プラグから放電された火花によって混合気が着火・燃焼したときに発生する燃焼圧力が、前記放電許容最大圧力値と等しくなるときの内燃機関の回転位置を多重放電制御強制終了位置として算出し、前記内燃機関の実際の回転位置が前記多重放電制御強制終了位置に達したときには、現在、多重放電制御が実行されている燃焼サイクルにおける多重放電制御を強制終了させる多重放電強制終了手段を備えたものである。

この発明に係る内燃機関の点火制御装置によれば、良好な火花放電を得ることが困難になることが予想されたときには多重点火を強制終了して不要な多重点火を継続せず、常に良好な火花放電を得ることができるときのみ多重放電を継続するようにしたので、気筒内で燃焼が始まって気筒内圧力が高くなり、絶縁破壊電圧が過上昇している可能性があるときに多重放電を継続し、プラグ電極の磨耗を早めてしまうことを防止することができる。そして、イオン電流検出センサや気筒内圧力センサといった燃焼状態を検出するための高価な燃焼検出手段を追加することなく、既存の点火制御装置のまま大幅なコストアップなしに前記効果を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の点火制御装置を説明する全体構成図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の点火制御装置の構成図である。 多重放電中の動作を説明するためのタイミングチャート図である。 点火プラグの置かれた雰囲気圧力と絶縁破壊電圧との関係を示す特性図である。 混合気が燃焼したときの気筒内圧力と内燃機関の回転位置との関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の点火制御装置の制御動作を示すフローチャート図である。 多重放電中の動作を連続した複数の気筒間にわたって記載したタイミングチャート図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の点火制御装置の制御動作を示すフローチャート図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明に係る内燃機関の点火制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態により発明が限定されるものではなく、諸種の設計的変更をも包摂するものである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の点火制御装置を説明する全体構成図である。
図１において、内燃機関１における気筒１ａの燃焼室１ｂには、吸気弁１ｃと排気弁１ｄとピストン１ｅとが備えられており、更に、燃焼室１ｂ内を臨むようにして、点火プラグ２と燃料噴射弁３とが備えられている。また、内燃機関１には、吸気通路４に設けられた電子制御スロットル５により、吸入空気量が調整される。電子制御スロットル５は、バタフライバルブ５ａと、これを駆動するモータ５ｂ、バタフライバルブ５ａの開度を検出するスロットル開度センサ５ｃとから構成されている。

エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）６は、アクセルペダル７の踏み込み位置を検出するアクセルポジションセンサ８の出力信号を取得して、モータ５ｂに制御信号を送り、スロットル開度センサ５ｃからのバタフライバルブ開度信号に基づいて、バタフライバルブ５ａを適切な開度に制御する。クランク角センサ９は、クランク軸１ｆのクランク角度を検出し、カム角センサ１０は、吸気側のカム軸１ｇのカム角度を検出し、水温センサ１１は、内燃機関１の冷却水の温度を検出する。

ＥＣＵ６は、アクセルポジションセンサ８、クランク角センサ９、カム角センサ１０、エアフローセンサ１２、水温センサ１１、図示しないその他の各種センサ類からの各出力信号を取得して、点火タイミングや燃料噴射量などを決定する。そして、それらの各決定値に基づいて、燃料噴射弁３を駆動して燃料を燃焼室１ｂ内に噴射供給し、点火プラグ２に接続された点火コイル１３を駆動することにより点火プラグ２のプラグギャップから火花を放電させる。

エアクリーナ１４によって塵やごみが除去された吸入空気は、エアフローセンサ１２で流量が計測された後、電子制御スロットル５を通過してサージタンク１５へと導かれ、更に、サージタンク１５から吸気弁１ｃを通って燃焼室１ｂに導入される。燃焼室１ｂ内に導入された吸入空気と燃料噴射弁３から噴射された燃料とが混ざりあって混合気が形成され、点火プラグ２の火花放電によって混合気が着火されて燃焼する。

混合気の燃焼圧力はピストン１ｅに伝えられてピストン１ｅを往復運動させる。ピストン１ｅの往復運動はコネテクティングロッド１ｈを介してクランク軸１ｆに伝えられ、ここで回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排
気ガスとなり、排気弁１ｄを通ってエキゾーストマニホールド１６へ排出され、触媒１７で浄化された後、大気中へ排出される。

図２は、実施の形態１に係る内燃機関の点火制御装置の構成図である。この図においては、１気筒分のみを示している。
実施の形態１に係る点火制御装置は、図２に示すように、点火プラグ２と点火コイル１３およびＥＵＣ６とから構成される。点火コイル１３の内部は、１次巻線１３ａと２次巻線１３ｂとドライバ回路１３ｃとから構成されている。点火コイル１３では、１次巻線１３ａに接続されたバッテリ電圧Ｖ１を２次巻線１３ｂで昇圧して点火プラグ２に供給するように構成されている。また、ドライバ回路１３ｃはＥＣＵ６に接続されており、ＥＣＵ６から送られてくる制御信号ＩＢに基づいて１次巻線１３ａの通電が制御される。

ＥＣＵ６は、放電開始タイミングにおいて点火プラグ２のプラグギャップから火花を放電するために、放電開始タイミングの直前の所定期間、制御信号ＩＢをＨレベルにしてドライバ回路１３ｃをオンにする。ドライバ回路１３ｃがオンしている間は、１次巻線１３ａにバッテリ電圧Ｖ１が印加されて１次巻線１３ａには１次電流Ｉ１が流れる。

そして、内燃機関１の回転位置が放電開始タイミングを迎えると、ＥＣＵ６は制御信号ＩＢをＨレベルからＬレベルに切り替えてドライバ回路１３ｃをオフにする。ドライバ回路１３ｃがオンからオフに切り替わることにより、それまで１次巻線１３ａに流れていた１次電流Ｉ１が遮断され、１次巻線１３ａと電磁的に結合されている２次巻線１３ｂに高電圧Ｖ２が発生する。この高電圧Ｖ２が点火プラグ２に印加されると点火プラグ２のプラグギャップで絶縁破壊が起こり、火花を放電して２次電流Ｉ２が流れる。点火プラグ２のプラグギャップから火花が放電すると、燃焼室１ｂ内の混合気が着火して燃焼を始める。

図３は、多重放電制御の動作を説明するタイミングチャート図である。図３では、図２で説明した制御信号ＩＢ、バッテリ電圧（１次巻線１３ａへ印加される電源電圧）Ｖ１、１次巻線１３ａに流れる電流Ｉ１、２次巻線１３ｂに発生する高電圧（プラグギャップに印加される電圧）Ｖ２、およびプラグギャップで絶縁破壊が起きたときにプラグギャップに流れる電流Ｉ２を用いて多重放電を行うときの動作を説明する。なお、図３においては、放電開始タイミングの時点で放電される最初の火花放電（主放電：１回）と多重放電（４回）との合計５回の放電を行うときの例として示されている。

ＥＣＵ６は、先ず、最初の火花放電を行うために、放電開始タイミングである回転位置ＩＧ１から所定期間Ｋ１前の位置ＯＮ１で制御信号ＩＢをＨレベルにする。これにより、ＩＢがＨレベルとなっているＯＮ１からＩＧ１までの間は１次巻線１３ａに１次電流Ｉ１が流れ出すため、１次電流Ｉ１の増加に応じてバッテリ電圧Ｖ１は低下する。

そして、最初の放電位置ＩＧ１をむかえると、ＥＣＵ６は、制御信号ＩＢをＨレベルからＬレベルに切り替える。制御信号ＩＢがＨレベルからＬレベルに切り替わると、それまで１次巻線１３ａに流れていた１次電流Ｉ１が遮断されるため、２次巻線１３ｂに高電圧Ｖ２が発生する。２次巻線１３ｂで発生した高電圧Ｖ２がプラグギャップに印加されるとプラグギャップでは絶縁破壊が起こり、火花が放電されて２次電流Ｉ２が一気に流れて減衰していく。

続いて、多重放電（２回目以降の火花放電の繰り返し）を行うために、ＥＣＵ６は、最初の放電位置であるＩＧ１から所定期間Ｋ２後の位置ＩＧ２を２回目の放電タイミングとして決定し、２回目の放電位置ＩＧ２から所定期間Ｋ３前の位置ＯＮ２で制御信号ＩＢを再びＨレベルにする。これにより、制御信号ＩＢがＨレベルとなっているＯＮ２からＩＧ２までの間は１次巻線１３ａに１次電流Ｉ１が流れ出すため、先ほど同様、１次電流Ｉ１
の増加に応じてバッテリ電圧Ｖ１は低下する。なお、制御信号ＩＢをＨレベルにすると、１次巻線１３ａに１次電流Ｉ１が流れ始めるが、先ほどの１回目の放電を終えたときに点火コイル１３内にエネルギーが残っている場合には、ＯＮ２の時点の１次電流Ｉ１に示されるように１次電流Ｉ１は零から始まらない。

そして、２回目の放電位置ＩＧ２をむかえると、ＥＣＵ６は、制御信号ＩＢをＨレベルからＬレベルに切り替える。制御信号ＩＢがＨレベルからＬレベルに切り替わると、それまで１次巻線１３ａに流れていた１次電流Ｉ１が遮断されるため、２次巻線１３ｂには２回目の高電圧Ｖ２が発生する。２次巻線１３ｂで発生した高電圧Ｖ２がプラグギャップに印加されるとプラグギャップでは絶縁破壊が起きて２回目の火花が放電される。

以降、３〜５回目の放電については、前述した２回目の放電動作と同じであり、ＯＮ３からＩＧ３の間、ＯＮ４からＩＧ４の間、ＯＮ５からＩＧ５の間、それぞれ、制御信号ＩＢがＨレベルに制御され、その結果、ＩＧ３、ＩＧ４、ＩＧ５の各位置において、３〜５回目の放電が実施される。

次に、点火プラグ２における絶縁破壊電圧（要求電圧とも言う。）について説明する。一般に点火プラグ２の絶縁破壊電圧は、式（１）で表されるパッシェンの法則により決定される。即ち、
Ｖ＝Ｋ×Ｐ×ｄ＋Ｃ・・・・・（１）
ここで、Ｖ：絶縁破壊電圧
Ｋ：比例定数
Ｐ：着火時点での燃焼室１ｂ内の圧力
ｄ：プラグギャップ
Ｃ：点火プラグ２の電極温度や混合気の濃度によって決定される定数
式（１）より、プラグギャップｄが広い場合、或いは、着火時点での燃焼室１ｂ内の圧力Ｐが高い場合に絶縁破壊電圧Ｖが高くなることが明らかである。

絶縁破壊電圧Ｖが高くなると、火花が放たれるプラグギャップにおける電気的衝撃が増し、プラグギャップ磨耗を早める。また、絶縁破壊を起こさせるために必要なエネルギーも増加するため、２次電流Ｉ２が低下して放電持続期間が短くなり、着火性の悪化を招く。そして、最悪の場合にはプラグギャップでの絶縁破壊が起こらず火花を放電できなくなることも考えられる。このことからすれば、絶縁破壊電圧Ｖが高くなり過ぎる状況では放電を行わないようにする方が望ましい。

図４は、点火プラグ２の置かれた雰囲気圧力Ｐと絶縁破壊電圧Ｖとの関係を示す特性図である。ここで、良好な放電を実現できなくなる限界の絶縁破壊電圧をＶｍａｘとすると、そのときの放電許容最大圧力値Ｐｍａｘが定まる。これを気筒内に置き換えてみると、燃焼によって発生する気筒内の圧力Ｐが放電許容最大圧力値Ｐｍａｘ以下の条件でのみ放電を行うように制限すれば、絶縁破壊電圧が良好な放電を実現できなくなる限界の絶縁破壊電圧Ｖｍａｘを超えることは無く、常に良好な火花放電を得ることができるときのみ放電を行うようにすることが可能となる。その結果、プラグギャップ磨耗を早めることが回避される。

なお、良好な放電を実現できなくなる限界の絶縁破壊電圧Ｖｍａｘは、圧縮比や点火プラグ２の設計仕様などによって値が異なることから、あらかじめ対象とする内燃機関および点火制御装置を用いての点火プラグ磨耗性や耐圧性に関わる検証試験を行ない、更に関連する仕様や諸元値のばらつき幅などを加味して決定するとともに、ＥＣＵ６内の記憶素子に記憶させておく。

図５は、混合気が燃焼したときの気筒内圧力と内燃機関の回転位置との関係を示す特性図である。図５では、内燃機関の回転位置を横軸、気筒内圧力を縦軸としたときに、放電開始タイミングＩＧ１で最初の放電を行ったときに混合気が着火して燃焼したときの気筒内圧力の挙動Ａ（実線で描かれたカーブ）、および内燃機関をモータリング運転したとき（混合気を燃焼させなかった場合）の気筒内圧力の挙動Ｂ（１点鎖線で描かれたカーブ）が例示している。なお、図５の例では、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＧ３、ＩＧ４、ＩＧ５の各位置にて放電（合計５回の放電）を実施しているものとする。また、図５の横軸は、ピストン１ｅがＢＤＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）からＴＤＣ（Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）へ向かって上昇する圧縮行程と、ピストン１ｅがＴＤＣからＢＤＣへ向かって下降する膨張行程の２つの行程の期間として示されている。

図５において、最初の放電位置ＩＧ１で放電したときに混合気が着火して燃焼した場合、ＩＧ１の時点での気筒内圧力は、モータリング運転したとき（カーブＢ）と同じＰ１である。しかし、２回目の放電位置ＩＧ２では最初の（１回目の）放電により燃焼が始まっているため、モータリング運転したときの圧力よりも少し高いＰ２となり、それ以降の３〜５回目の放電位置ＩＧ３、ＩＧ４、ＩＧ５では燃焼による圧力上昇のため、気筒内圧力は、それぞれＰ３、Ｐ４、Ｐ５のように一気に上昇する。

ここで、仮に、図４で説明したように、放電許容最大圧力値Ｐｍａｘが圧力Ｐ３とＰ４の間にあったとするならば、放電許容最大圧力値Ｐｍａｘを超えている放電位置、即ち、ＩＧ４とＩＧ５の位置では放電を実施しないことが望まれる。

即ち、図５のように、放電開始タイミングＩＧ１を起点として多重放電を実施する場合には、絶縁破壊電圧がＶｍａｘを超えない圧力値Ｐｍａｘに対応する放電位置ＩＧＥを推定し、ＩＧＥ位置以降での放電を禁止すれば絶縁破壊電圧がＶｍａｘ以下となる場合にのみ多重放電が実施されるように制限することができる。

なお、絶縁破壊電圧がＶｍａｘを超えない圧力値Ｐｍａｘと放電位置ＩＧＥは、内燃機関の回転数、運転負荷、放電開始タイミング、内燃機関を運転しているときの環境条件などによって値が異なることから、あらかじめ、対象とする内燃機関および点火制御装置を用いて運転状態毎、環境条件毎に放電開始タイミングで放電させたときにおける内燃機関の回転位置と気筒内圧力の関係を計測しておき、ＥＣＵ６内の記憶素子に記憶させておく。

次に、実施の形態１に係る点火制御装置の制御動作を図６のフローチャートに従って説明する。
図６において、先ず、ステップＳ１０１では、総放電回数Ｎをセットする。一例としてＮ＝５（合計５回の放電制御を実施する場合）を設定する。

続く、ステップＳ１０２では、放電開始タイミングＩＧ１において最初の放電を行うための目標通電オフタイミングＣｏｆｆを決定（ＣｏｆｆにＩＧ１を代入）し、ステップＳ１０３では、放電開始タイミングＩＧ１において放電を行うための１次巻線１３ａの通電開始位置となる目標通電オンタイミングＣｏｎを決定（Ｃｏｎ＝Ｃｏｆｆ−Ｋ１を計算）する。

次のステップＳ１０４では、目標通電オフタイミングＣｏｆｆが多重放電禁止位置であるＩＧＥよりも手前の位置であるか否かを判定する。ここで、Ｃｏｆｆ＜ＩＧＥの場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ１０５に進んで後述の放電制御を実行する。一方、Ｃｏｆｆ≧ＩＧＥの場合（ＮＯの場合）には放電制御を中止して処理を抜ける。即ち、ステップＳ１０４は、多重放電強制終了手段として機能する。

ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進んだ場合、次のステップＳ１０５〜Ｓ１０７では、現在の回転位置ＡＮＧを読み込んで、現在の回転位置ＡＮＧが目標通電オンタイミングＣｏｎになるまで待機し、ＡＮＧ＝Ｃｏｎとなった時点で、点火コイル１３の１次巻線１３ａの通電を開始（制御信号ＩＢをＬレベルからＨレベルへ切替）する。

そして、次のステップＳ１０８〜Ｓ１１０では、再び、現在の回転位置ＡＮＧを読み込んで、現在の回転位置ＡＮＧが目標通電オフタイミングＣｏｆｆになるまで待機し、ＡＮＧ＝Ｃｏｆｆとなった時点で、１次巻線１３ａの通電を終了（制御信号ＩＢをＨレベルからＬレベルへ切替）する。

以上により、回転位置ＯＮ１から放電開始タイミングＩＧ１位置までの間、１次巻線１３ａへの通電が実施され、ＩＧ１の時点で１回目の放電が実行される。

次のステップＳ１１１では、総放電回数Ｎをデクリメント（Ｎ←Ｎ−１）してステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２では、総放電回数Ｎ＞０か否かを判定する。今はまだ、総放電回数Ｎ＞０であるのでＹＥＳ判定となり、ステップＳ１１２からステップＳ１１３へ進む。

続く、ステップＳ１１３では、放電タイミングＩＧ２において２回目の放電を行うための目標通電オフタイミングＣｏｆｆを決定（Ｃｏｆｆ←Ｃｏｆｆ＋Ｋ２を計算）し、ステップＳ１１４では、２回目の放電タイミングＩＧ２において放電を行うための１次巻線１３ａの通電開始位置となる目標通電オンタイミングＣｏｎを決定（Ｃｏｎ＝Ｃｏｆｆ−Ｋ３を計算）し、その後、ステップＳ１０４へ戻る。

ステップＳ１１４からステップＳ１０４に戻った以降は、前述同様、ステップＳ１０４にて目標通電オフタイミングＣｏｆｆが多重放電禁止位置であるＩＧＥよりも手前の位置であるか否かを判定するが、今はまだ、Ｃｏｆｆ＜ＩＧＥであるので、ステップＳ１０４からステップＳ１０５へ進み、ステップＳ１０５〜Ｓ１１０では前述同様の処理を行って２回目の放電が実行され、引き続き、ステップＳ１１１からステップＳ１１４までの処理により、３回目の放電タイミングにおける目標通電オフタイミングＣｏｆｆと目標通電オンタイミングＣｏｎが決定されて、ステップＳ１０４に戻る。

そして、前記同様のループ処理が進み、４回目の放電のための目標通電オフタイミングＣｏｆｆと目標通電オンタイミングＣｏｎが決定されてステップＳ１１４からステップＳ１０４に戻ったとき、今度は、目標通電オフタイミングＣｏｆｆは位置ＩＧ４となっているため、Ｃｏｆｆ（＝ＩＧ４）＜ＩＧＥが不成立（ＮＯ判定）となり、ステップＳ１０５には進まず、放電制御を中止して処理を抜ける。

なお、もし、４回目の放電位置も５回目（最後）の放電位置も多重放電禁止位置ＩＧＥよりも手前の位置であった場合には、４回目、５回目の放電も実行された後、ステップＳ１１１の処理の結果、Ｎ＝０となり、ステップＳ１１２でＮＯ判定となって処理を抜けることになる。

以上のように、実施の形態１に係る内燃機関の点火制御装置によれば、従来の制御装置に対してコストアップ無しに、常に良好な火花放電を得ることができるときのみ多重放電を継続するような多重放電期間の制限を設定したので、例えば、内燃機関の開発段階において機関運転状態毎に放電開始タイミングを設定する際、良好な放電を実現できなくなる限界の絶縁破壊電圧Ｖｍａｘを超えてしまうような多重放電期間を設定してしまったとし
ても、ＥＣＵ６にプログラミングされた多重放電期間の制限によって、常に良好な火花放電を得ることができるときのみ放電を行うようにすることが可能となる。その結果、不要な多重放電の継続に起因したプラグ電極の磨耗を早めてしまうことを防止することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の点火制御装置について説明する。実施の形態２における内燃機関の全体構成、および点火制御装置については、実施の形態１の図１および図２と同様であり、図示説明を省略する。また、以降の説明においては、図１および図２を適宜参照して説明する。

図７は、多重放電中の動作を連続した複数の気筒間にわたって記載したタイミングチャート図である。
図７の上段には、多重放電が実行されるときの任意気筒における放電動作のタイムチャートが示されており、図７の下段には、前記任意気筒の次に多重放電が実行される次気筒における放電動作のタイムチャートが示されている。なお、図７の実線で描かれたチャートでは、任意気筒における４回目の放電を行うための通電時期（ＯＮ４〜ＩＧ４の期間）が、次気筒における１回目の放電を行うための通電時期の前半（ＯＮ１’〜ＩＧ１’の期間の前半）と重なった場合として例示されている。

ここで、任意気筒においては、複数気筒で通電が重なっていない場合のバッテリ電圧Ｖ１の低下量ｖ１に対し、複数気筒での通電が重なった場合にはバッテリ負荷増大のために低下量がｖ２（＞ｖ１）に増大する。

バッテリ電圧Ｖ１の低下量が増大すると点火コイル１３の１次巻線１３ａに流れる１次電流Ｉ１の上昇度合いが鈍くなり、１次電流Ｉ１を遮断する時点におけるピーク電流は、複数気筒で通電が重なっていない場合の値ｉ１に対し、複数気筒での通電が重なった場合には電流の上昇度合いが鈍くなったことでｉ２（＜ｉ１）に目減りする。その結果、複数気筒で通電が重なっていない場合の放電電流Ｉ２のピーク値ｃ１および放電持続時間ｔ１に対し、複数気筒での通電が重なった場合には放電電流Ｉ２のピーク値ｃ２も放電持続時間ｔ２もともに目減りする。

また、次気筒においても、１回目の放電を行うための通電時期の前半（ＯＮ１’〜ＩＧ１’の期間の前半）でのバッテリ電圧Ｖ１の低下の影響を受けて１次電流Ｉ１の上昇度合いが鈍くなり、１回目の通電が遮断される時点ＩＧ１’での１次電流Ｉ１の値ｉ３は、複数気筒で通電が重ならなかった場合のピーク値ｉ４よりも目減りする。その結果、複数気筒での通電が重なったために放電電流Ｉ２のピーク値ｃ３、放電持続時間ｔ３ともに、複数気筒での通電が重ならなかった場合の放電電流Ｉ２のピーク値ｃ４、放電持続時間ｔ４に対して目減りする。

前述のように、放電電流Ｉ２のピーク値や放電持続時間が所望の値よりも目減りしてしまった場合、混合気への着火性が悪化したり、気筒内流動によって放電火花が吹き飛び易くなることが知られており、複数の気筒間での通電期間が重なることは望ましいとは言えない。

これに対し、図７の点線で描かれたチャートは、任意気筒と次気筒における放電期間の重なりを回避するため、任意気筒における４回目以降における通電を禁止した場合として例示されている。
任意気筒における４回目以降における通電を禁止することにより、任意気筒では合計３回の放電が実行されて多重放電を終了する。その結果、次気筒においては、複数気筒にお
ける通電の重なりによるバッテリ電圧Ｖ１の低下の増大が回避され、１回目の通電が遮断される時点ＩＧ１’での１次電流Ｉ１は通常値ｉ４となり、放電電流Ｉ２のピーク値ｃ４、放電持続時間ｔ４が確保されるようになる。

次に、実施の形態２に係る点火制御装置の制御動作を図８のフローチャートに従って説明する。
図８において、先ず、ステップＳ２０１では、総放電回数Ｎをセットする。一例としてＮ＝５（合計５回の放電制御を実施する場合）を設定する。

続く、ステップＳ２０２では、放電開始タイミングＩＧ１において最初の放電を行うための目標通電オフタイミングＣｏｆｆを決定（ＣｏｆｆにＩＧ１を代入）し、ステップＳ３０３では、放電開始タイミングＩＧ１において放電を行うための１次巻線１３ａの通電開始位置となる目標通電オンタイミングＣｏｎを決定（Ｃｏｎ＝Ｃｏｆｆ−Ｋ１を計算）する。

次のステップＳ２０４では、現在気筒における目標通電オフタイミングＣｏｆｆが、次気筒における最初の放電のための通電開始位置ＯＮ１’よりも手前の位置であるか否かを判定する。ここで、Ｃｏｆｆ＜ＯＮ１’の場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ２０５に進んで後述の放電制御を実行する。一方、Ｃｏｆｆ≧ＯＮ１’の場合（ＮＯの場合）には放電制御を中止して処理を抜ける。即ち、ステップＳ２０４は、多重放電重複禁止手段として機能する。

ステップＳ２０４からステップＳ２０５に進んだ場合、次のステップＳ２０５〜Ｓ２０７では、現在の回転位置ＡＮＧを読み込んで、現在の回転位置ＡＮＧが目標通電オンタイミングＣｏｎになるまで待機し、ＡＮＧ＝Ｃｏｎとなった時点で、点火コイル１３の１次巻線１３ａの通電を開始（制御信号ＩＢをＬレベルからＨレベルへ切替）する。

そして、次のステップＳ２０８〜Ｓ２１０では、再び、現在の回転位置ＡＮＧを読み込んで、現在の回転位置ＡＮＧが目標通電オフタイミングＣｏｆｆになるまで待機し、ＡＮＧ＝Ｃｏｆｆとなった時点で、点火コイル１３の１次巻線１３ａの通電を終了（制御信号ＩＢをＨレベルからＬレベルへ切替）する。

以上により、回転位置ＯＮ１からＩＧ１位置までの間、１次巻線１３ａへの通電が実施され、ＩＧ１の時点で現在気筒における１回目の放電が実行される。

次のステップＳ２１１では、総放電回数Ｎをデクリメント（Ｎ←Ｎ−１）してステップＳ２１２へ進む。

ステップＳ２１２では、Ｎ＞０か否かを判定する。今はまだ、Ｎ＞０であるのでＹＥＳ判定となり、ステップＳ２１２からステップＳ２１３へ進む。

続く、ステップＳ２１３では、放電タイミングＩＧ２において２回目の放電を行うための目標通電オフタイミングＣｏｆｆを決定（Ｃｏｆｆ←Ｃｏｆｆ＋Ｋ２を計算）し、ステップＳ２１４では、２回目の放電タイミングＩＧ２において放電を行うための１次巻線１３ａの通電開始位置となる目標通電オンタイミングＣｏｎを決定（Ｃｏｎ＝Ｃｏｆｆ−Ｋ３を計算）し、その後、ステップＳ２０４へ戻る。

ステップＳ２１４からステップＳ２０４に戻った以降は、前述同様、ステップＳ２０４において現在気筒における目標通電オフタイミングＣｏｆｆが次気筒における最初の放電のための通電開始位置ＯＮ１’よりも手前の位置であるか否かを判定するが、今はまだ、
Ｃｏｆｆ＜ＩＧ１’であるので、ステップＳ２０４からステップＳ２０５へ進み、ステップＳ２０５〜Ｓ２１０では前述同様の処理を行って現在気筒における２回目の放電が実行され、引き続き、ステップＳ２１１からステップＳ２１４までの処理により、現在気筒における３回目の放電タイミングにおける目標通電オフタイミングＣｏｆｆと目標通電オンタイミングＣｏｎが決定されて、ステップＳ２０４に戻る。

そして、前記同様のループ処理が進み、現在気筒における４回目の放電のための目標通電オフタイミングＣｏｆｆと目標通電オンタイミングＣｏｎが決定されてステップＳ２１４からステップＳ２０４に戻ったとき、今度は、目標通電オフタイミングＣｏｆｆが、次気筒における最初の放電のための通電開始位置ＯＮ１’よりも手前の位置ではなくなっているため、Ｃｏｆｆ（＝ＩＧ４）＜ＯＮ１’が不成立（ＮＯ判定）となり、ステップＳ２０５には進まず、放電制御を中止して処理を抜ける。

以上のように、実施の形態２に係る内燃機関の点火制御装置によれば、多重放電制御を実行中の現在気筒における点火コイル１３の１次巻線１３ａへの通電時期と、前記現在気筒の次に放電開始タイミングを迎える予定の次気筒における点火コイル１３の１次巻線１３ａへの通電時期と、が重なることが予想された場合には、前記次気筒における点火コイル１３の１次巻線１３ａへの通電が開始される前に前記現在気筒における多重放電制御を強制終了させる多重放電重複禁止手段を備えることにより、複数の気筒間で点火コイル１３の１次巻線１３ａの通電期間が重なることでバッテリ電圧の低下を招き、供給エネルギーが低下することで所望の遮断電流が得られなくなり、良好な火花放電が得られなくなることが防止できる。

なお、前記実施の形態では、多重放電強制終了手段と多重放電重複禁止手段とをそれぞれ備えた内燃機関の点火制御装置について説明したが、多重放電強制終了手段と多重放電重複禁止手段の両者を備えてもよいことは勿論である。

１ 内燃機関 １ａ 気筒
１ｂ 燃焼室 １ｃ 吸気弁
１ｄ 排気弁 １ｅ ピストン
１ｆ クランク軸 １ｇ カム軸
１ｈ コネテクティングロッド ２ 点火プラグ
３ 燃料噴射弁 ４ 吸気通路
５ 電子制御スロットル ５ａ バタフライバルブ
５ｂ モータ ５ｃ スロットル開度センサ
６ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ） ７ アクセルペダル
８ アクセルポジションセンサ ９ クランク角センサ
１０ カム角センサ １１ 水温センサ
１２ エアフローセンサ １３ 点火コイル
１３ａ １次巻線 １３ｂ ２次巻線
１３ｃ ドライバ回路 １４ エアクリーナ
１５ サージタンク １６ エキゾーストマニホールド
１７ 触媒

Claims (2)

1. １次巻線と２次巻線を有し、前記１次巻線への通電電流が遮断されると前記２次巻線に高電圧を発生する点火コイルと、
   前記点火コイルの２次巻線に発生した高電圧が印加されて火花放電を発生する点火プラグと、
   前記点火コイルの１次巻線への通電時期を制御することにより、１燃焼サイクル中に設定された放電開始タイミングを起点として前記点火プラグからの火花放電を繰り返し発生させる多重放電制御を行なう多重放電制御手段と、を備えた内燃機関の点火制御装置において、
   前記点火プラグにおいて良好な火花放電を得る前記点火プラグの雰囲気圧力の最大値として設定された放電許容最大圧力値と、前記放電開始タイミングの時点で前記点火プラグから放電された火花によって混合気が着火・燃焼したときに発生する燃焼圧力と内燃機関の回転位置との関係として設定された燃焼圧力−回転位置特性の、前記２つの既知情報に基づいて、
   前記放電開始タイミングの時点で前記点火プラグから放電された火花によって混合気が着火・燃焼したときに発生する燃焼圧力が、前記放電許容最大圧力値と等しくなるときの内燃機関の回転位置を多重放電制御強制終了位置として算出し、前記内燃機関の実際の回転位置が前記多重放電制御強制終了位置に達したときには、現在、多重放電制御が実行されている燃焼サイクルにおける多重放電制御を強制終了させる多重放電強制終了手段を備えたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
2. 前記多重放電制御を実行中の現在気筒における前記点火コイルの１次巻線への通電時期と、前記現在気筒の次に放電開始タイミングを迎える予定の次気筒における前記点火コイル１次巻線への通電時期とが重なることが予想された場合には、前記次気筒における前記点火コイルの１次巻線への通電が開始される前に前記現在気筒における多重放電制御を強制終了させる多重放電重複禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。