JP6193292B2 - 内燃機関の点火制御システム - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグの放電が開始された後に点火プラグの放電電流を制御する内燃機関の点火制御システムに関する。

この種の点火制御システムとしては、たとえば特許文献１に記載されたものがある。このシステムでは、制御装置（ＥＣＵ）から点火装置に点火信号を出力することで、１次側コイルの通電がなされる。そして、点火信号の出力が停止されると、１次側コイルの通電が停止されることから、２次側コイルに逆起電力が生じ、これにより、点火プラグが放電する。ＥＣＵは、点火信号の出力停止後、点火装置にエネルギ投入期間信号を出力する。点火装置では、エネルギ投入期間信号が入力されている期間において、点火プラグの放電電流を制御する。

特開２０１４−２０６０６１号公報

ところで、内燃機関の燃焼室内の混合気の着火性能を維持するうえで必要な放電電流値は、内燃機関の運転状態に応じて変動しうる。このため、着火性能を維持しつつエネルギ消費量を極力低減する上では、放電電流の制御を終了するタイミングのみならず、放電電流値を可変設定可能であることが望ましい。しかし、上記システムにおいて、放電電流値を指令する信号をＥＣＵから点火装置に送信する場合、ＥＣＵと点火装置とを接続する通信線を追加する必要が生じる。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御装置から点火装置へと放電電流値を指示可能としつつも通信線の数の増大を抑制した内燃機関の点火制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。なお、以下の解決手段と特許請求の範囲に記載の発明との対応関係は次のようになっている。すなわち、請求項１にかかる発明は、下記２に対応し、請求項２〜４にかかる発明は、下記３〜５にかかる事項を有する従属項に対応する。
１．内燃機関の点火制御システムは、１次側コイルおよび２次側コイルを備えるイグニッションコイルと、前記２次側コイルに接続されて内燃機関の燃焼室に露出した点火プラグと、前記点火プラグの放電開始後に該点火プラグの放電を継続させる放電制御回路と、前記点火プラグの放電の開始後において前記放電制御回路を操作して前記点火プラグの放電電流を制御する放電制御部と、を備える点火装置と、制御装置と、前記制御装置から前記点火装置へと点火信号を伝達する点火用通信線と、前記制御装置から前記点火装置へと放電波形制御信号を伝達する波形制御用通信線と、を備え、前記点火信号は、前記１次側コイルへの通電を指令する信号であり、前記放電波形制御信号は、前記点火装置への入力停止タイミングによって前記放電制御部による前記放電電流の制御の終了タイミングを指令する信号であり、前記制御装置は、前記点火信号の前記点火装置への入力タイミングに対する前記放電波形制御信号の前記点火装置への入力タイミングの遅延時間を可変設定することによって、前記放電制御部により前記遅延時間に応じて制御される放電電流値を可変制御する。

上記構成では、点火信号の点火装置への入力タイミングに対する放電波形制御信号の点火装置への入力タイミングの遅延時間を、制御装置が可変設定する。そして、放電制御部は、遅延時間に応じて放電制御回路を操作することによって、放電電流値を可変制御する。ここで、放電波形制御信号は、放電電流の制御の終了タイミングを指令する信号でもある。したがって、上記構成では、放電電流の制御の終了タイミングの指令と、放電電流値の指令とを、波形制御用通信線によって伝達することができる。したがって、制御装置から点火装置へと放電電流値を指示可能としつつも通信線の数の増大を抑制することができる。

２．上記１記載の内燃機関の点火制御システムにおいて、前記放電制御部は、前記遅延時間が長い場合に短い場合よりも前記放電電流値を大きい値に制御するものであり、前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度が高い場合に低い場合よりも前記遅延時間を長くする。

上記構成では、回転速度が高い場合に低い場合よりも放電制御部により放電電流値が大きい値に制御される。ここで、回転速度が高い場合には、燃焼室内の気流が大きくなることから、放電電流値が小さい場合には、放電切れが生じやすい。この点、上記構成では、回転速度が高い場合に放電電流値を大きい値に制御することにより、放電切れが生じる事態が生じることを抑制することができ、ひいては内燃機関の回転速度が高い場合における着火性の低下を抑制することができる。

３．上記２記載の内燃機関の点火制御システムにおいて、前記放電制御部は、前記遅延時間が長い場合に短い場合よりも前記放電電流値を大きい値に制御するものであって、前記点火信号が前記点火装置に入力されている期間において前記放電波形制御信号が前記点火装置に２度入力される場合、２度目に入力されたタイミングの前記点火信号の入力タイミングに対する遅延時間によって前記放電電流値を制御するものであり、前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度が高い場合に低い場合よりも前記遅延時間を長くするものであって、前記点火信号の出力期間において前記放電波形制御信号の出力後に前記回転速度が上昇することを条件に、前記放電波形制御信号の出力を停止した後に再出力する。

上記構成では、制御装置は、内燃機関の回転速度が高い場合に低い場合よりも遅延時間を長く設定する。このため、制御装置は、回転速度が低い場合には放電波形制御信号を早期に出力する。そして、その後、制御装置は、回転速度が急上昇する場合、放電波形制御信号の出力を一旦停止した後、放電波形制御信号を再度出力する。一方、放電制御部は、点火信号が入力されているときに放電波形制御信号が２度入力される場合、２度目に入力されたタイミングに対する点火信号の入力タイミングの遅延時間によって放電電流値を制御する。したがって、回転速度が急上昇した場合であっても、放電制御部によって、急上昇後の回転速度にとって適切な放電電流値に実際の放電電流値を制御することが可能となる。特に、回転速度が高い場合には低い場合よりも燃焼室内の気流が速くなることに起因して着火性が低くなりやすいため、高回転速度にとって適切な放電電流値に実際の放電電流値を制御できることは、着火性の低下を好適に抑制することができることを意味する。

４．上記１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の点火制御システムにおいて、前記内燃機関は、車両の駆動輪に動力を付与するものである。
上記構成では、内燃機関が駆動輪に動力を付与するものであるため、車両のブレーキ操作や悪路走行時などに、内燃機関の回転速度が急上昇するおそれがある。このため、上記２記載の遅延時間と放電電流値との関係の設定が特に有効である。

５．上記１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の点火制御システムにおいて、前記点火装置は、前記１次側コイルおよび電源を備える第１ループ回路を開閉する点火用スイッチング素子を備え、前記点火信号は、前記点火用スイッチング素子の閉操作期間を指令するものであり、前記放電制御回路は、前記１次側コイル、前記電源、および前記電源の電圧を昇圧する昇圧回路を備えた第２ループ回路を開閉する制御用スイッチング素子を備え、前記放電制御部は、前記制御用スイッチング素子を開閉操作することで前記放電電流値を制御するものであり、前記電源は、前記第１ループ回路および前記第２ループ回路の双方において、前記１次側コイルの同一の端子に接続される。

上記構成では、点火信号によって点火用スイッチング素子が閉操作されることで、第１ループ回路が閉ループ回路となり、１次側コイルの通電がなされる。その後、点火信号によって点火用スイッチング素子の開操作が指令されることで第１ループ回路が開ループとなり、１次側コイルの通電が停止される。これにより、２次側コイルには、１次側コイルの通電によって生じた磁束の減少を妨げる逆起電力が生じ、これにより、点火プラグを介した放電がなされる。その後、放電制御部によって制御用スイッチング素子が閉操作されると、第２ループ回路が閉ループ回路となり、１次側コイルには、点火用スイッチング素子が閉操作されていたときとは逆方向の電流が流れる。この電流は、点火用スイッチング素子が閉操作されていたときに生じた磁束を減少させるものである。このため、制御用スイッチング素子の操作によって上記磁束の減少速度を制御することで、放電電流値の減少を抑制したり、放電電流値を増加させたりすることができる。

第１の実施形態にかかる点火制御システムを備える機関システムの構成を示す図。 同実施形態にかかる点火制御システムの回路構成を示す回路図。 （ａ）〜（ｇ）は、同実施形態にかかる点火制御を例示するタイムチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、同実施形態にかかる点火制御を例示する回路図。 同実施形態にかかる点火制御の処理手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる回転速度と放電電流指令値との関係を定めたマップデータを示す図。 同実施形態にかかる放電電流指令値と遅延時間との関係を定めたマップデータを示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、同実施形態にかかる点火制御を例示するタイムチャート。

以下、点火装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０は、火花点火式の多気筒内燃機関である。内燃機関１０の吸気通路１２には、その流路断面積を可変とするための電子制御式のスロットルバルブ１４が設けられている。吸気通路１２のうちスロットルバルブ１４の下流には、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２内の空気やポート噴射弁１６から噴射された燃料は、吸気バルブ１８の開弁動作に伴って、シリンダ２０およびピストン２２によって区画される燃焼室２４に充填される。燃焼室２４には、筒内噴射弁２６の噴射口が対向しており、筒内噴射弁２６によって燃料が燃焼室２４に直接噴射供給可能となっている。燃焼室２４には、点火装置３０の点火プラグ２８が突出している。そして、点火プラグ２８による火花点火によって、空気と燃料との混合気が着火され、混合気が燃焼に供される。混合気の燃焼エネルギの一部は、ピストン２２を介してクランク軸３２の回転エネルギに変換される。クランク軸３２には、車両の駆動輪が機械的に連結可能とされている。なお、本実施形態では、車両として、駆動輪に動力を付与するものが内燃機関１０のみとなるものを想定している。

燃焼に供された混合気は、排気バルブ３４の開弁動作に伴って、排気として、排気通路３６に排出される。
ＥＣＵ４０は、内燃機関１０を制御対象とする制御装置である。ＥＣＵ４０は、クランク軸３２の回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ３９等の各種センサ類の出力値を取り込む。そして、取り込んだ出力値に基づき、スロットルバルブ１４やポート噴射弁１６、筒内噴射弁２６、点火装置３０等の各種アクチュエータを操作する。

図２に、点火装置３０の回路構成を示す。
図２に示すように、点火装置３０は、１次側コイル５２および２次側コイル５４が磁気結合したイグニッションコイル５０を備えている。なお、図２において、１次側コイル５２および２次側コイル５４のそれぞれの一対の端子のうちの一方に付与された黒丸印は、１次側コイル５２および２次側コイル５４の両端が開放された状態で、それらを鎖交する磁束を変化させたときに、１次側コイル５２および２次側コイル５４のそれぞれに生じる起電力の極性が等しくなる端子を示している。

２次側コイル５４の一方の端子には、点火プラグ２８が接続されており、他方の端子は、ダイオード５６、シャント抵抗５８を介して接地されている。ダイオード５６は、点火プラグ２８から２次側コイル５４を介して接地へと進む側の電流の流れを許容し、逆側の電流の流れを規制する整流素子である。シャント抵抗５８は、その電圧降下Ｖｉ２によって２次側コイル５４を流れる電流を検出するための抵抗体である。換言すれば、点火プラグ２８の放電電流を検出するための抵抗体である。

イグニッションコイル５０の１次側コイル５２の一方の端子には、点火装置３０の端子ＴＲＭ１を介して外部のバッテリ４４の正極電極が接続されている。また、１次側コイル５２の他方の端子は、点火用スイッチング素子６０を介して接地されている。なお、本実施形態では、点火用スイッチング素子６０を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）としている。また、点火用スイッチング素子６０には、ダイオード６２が逆並列接続されている。

端子ＴＲＭ１から取り込まれた電力は、昇圧回路７０にも取り込まれる。本実施形態では、昇圧回路７０を昇圧チョッパ回路にて構成する。すなわち、端子ＴＲＭ１側に一端が接続されたインダクタ７２を備え、インダクタ７２の他端は、昇圧用スイッチング素子７４を介して接地されている。なお、本実施形態では、昇圧用スイッチング素子７４を、ＩＧＢＴとしている。インダクタ７２および昇圧用スイッチング素子７４の間には、ダイオード７６のアノード側が接続され、ダイオード７６のカソード側は、コンデンサ７８を介して接地されている。コンデンサ７８の充電電圧Ｖｃは、昇圧回路７０の出力電圧となる。

ダイオード７６およびコンデンサ７８間は、制御用スイッチング素子８０およびダイオード８２を介して１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０間に接続されている。換言すれば、昇圧回路７０の出力端子は、制御用スイッチング素子８０およびダイオード８２を介して１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０間に接続されている。本実施形態では、制御用スイッチング素子８０をＭＯＳ電界効果トランジスタとしている。上記ダイオード８２は、制御用スイッチング素子８０の寄生ダイオードを介して、１次側コイル５２および点火用スイッチング素子６０側から昇圧回路７０側に電流が逆流することを阻止するための整流素子である。

昇圧制御部８４は、端子ＴＲＭ２に入力される点火信号Ｓｉに基づき昇圧用スイッチング素子７４を開閉操作することで昇圧回路７０の出力電圧を制御する駆動回路である。なお、昇圧制御部８４は、昇圧回路７０の出力電圧（コンデンサ７８の充電電圧Ｖｃ）をモニタし、出力電圧が所定値以上となる場合、昇圧用スイッチング素子７４の開閉操作を停止する。

放電制御部８６は、端子ＴＲＭ２に入力される点火信号Ｓｉと、端子ＴＲＭ３に入力される放電波形制御信号Ｓｃとに基づき、制御用スイッチング素子８０を開閉操作することで、点火プラグ２８の放電電流を制御する駆動回路である。

点火装置３０の端子ＴＲＭ２は、点火用通信線Ｌｉを介してＥＣＵ４０に接続されており、端子ＴＲＭ３は、波形制御用通信線Ｌｃを介してＥＣＵ４０に接続されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の空燃比を第１の目標空燃比（ここでは、理論空燃比）に制御する第１モードにおいては、点火用通信線Ｌｉを介して点火信号Ｓｉを出力し、波形制御用通信線Ｌｃには放電波形制御信号Ｓｃを出力しない。また、第１の目標空燃比よりもリーンな第２の目標空燃比に制御する第２モードにおいては、点火用通信線Ｌｉを介して点火信号Ｓｉを出力し、波形制御用通信線Ｌｃを介して放電波形制御信号Ｓｃを出力する。ここで、点火信号Ｓｉおよび放電波形制御信号Ｓｃを、本実施形態では、いずれも論理Ｈのパルス信号としている。

次に、図３および図４を用いて、本実施形態にかかる点火制御のうち、特に第２モードにおける制御を例示する。
図３（ａ）は、点火信号Ｓｉの推移を示し、図３（ｂ）は、放電波形制御信号Ｓｃの推移を示し、図３（ｃ）は、点火用スイッチング素子６０の開閉操作の状態推移を示し、図３（ｄ）は、昇圧用スイッチング素子７４の開閉操作の状態推移を示す。また、図３（ｅ）は、制御用スイッチング素子８０の開閉操作の状態推移を示し、図３（ｆ）は、１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１の推移を示し、図３（ｇ）は、２次側コイル５４に流れる電流Ｉ２の推移を示す。なお、電流Ｉ１，Ｉ２の符号は、図２に示した矢印側を正と定義する。

時刻ｔ１に点火装置３０に点火信号Ｓｉが入力されると、点火装置３０は、点火用スイッチング素子６０をオン（閉）操作する。これにより、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１が漸増する。図４（ａ）に、このときの１次側コイル５２を流れる電流の経路を示す。図４（ａ）に示すように、点火用スイッチング素子６０が閉操作されると、バッテリ４４、１次側コイル５２、および点火用スイッチング素子６０を備えるループ回路である第１ループ回路が閉ループ回路となり、これに電流が流れる。なお、１次側コイル５２に流れる電流が漸増することで２次側コイル５４の鎖交磁束が漸増することから、２次側コイル５４には、鎖交磁束の増加を打ち消す起電力が生じる。しかし、この起電力は、ダイオード５６のアノード側を負とするものであるため、２次側コイル５４には電流が流れない。

また、図３に示すように、点火装置３０に点火信号Ｓｉが入力されると、昇圧制御部８４が昇圧用スイッチング素子７４を開閉操作する。その後、点火信号Ｓｉが点火装置３０に入力された時刻ｔ１に対する遅延時間Ｔｄ経過時の時刻ｔ２において放電波形制御信号Ｓｃが点火装置３０に入力される。

その後、時刻ｔ３において、点火信号Ｓｉの入力が停止されると、換言すれば点火用通信線Ｌｉの電圧が論理Ｈの電圧から論理Ｌの電圧に変更されると、点火装置３０は、点火用スイッチング素子６０を開操作する。これにより、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１がゼロとなり、２次側コイル５４に生じる逆起電力によって２次側コイル５４に電流が流れる。これにより、点火プラグ２８が放電を開始する。

図４（ｂ）に、このときの電流の経路を示す。図示されるように、１次側コイル５２の電流が遮断されることで、２次側コイル５４の鎖交磁束が減少しようとすると、２次側コイル５４には、鎖交磁束の減少を打ち消す方向の逆起電力が生じ、これにより、点火プラグ２８、２次側コイル５４、ダイオード５６、およびシャント抵抗５８に電流Ｉ２が流れる。２次側コイル５４に電流Ｉ２が流れると、点火プラグ２８に電圧降下Ｖｄが生じ、シャント抵抗５８には、その抵抗値ｒに応じた「ｒ・Ｉ２」の電圧降下が生じる。これにより、ダイオード５６の順方向電圧降下等を無視すると、２次側コイル５４には、点火プラグ２８における電圧降下Ｖｄおよびシャント抵抗５８における電圧降下の和「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧が印加される。この電圧は、２次側コイル５４の鎖交磁束を漸減させるものである。図３（ｇ）の時刻ｔ３〜ｔ４において２次側コイル５４を流れる電流Ｉ２が漸減するのは、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧が印加されることに起因した現象である。

図３に示すように、時刻ｔ４以降、放電制御部８６が制御用スイッチング素子８０を開閉操作する。
図４（ｃ）には、制御用スイッチング素子８０が閉状態とされる時刻ｔ４〜ｔ５の期間の電流経路を示す。ここでは、昇圧回路７０、制御用スイッチング素子８０、ダイオード８２、１次側コイル５２、およびバッテリ４４を備えるループ回路である第２ループ回路が閉ループとなり、これに電流が流れる。

図４（ｄ）には、制御用スイッチング素子８０が開状態とされる時刻ｔ５〜ｔ６の期間の電流経路を示す。ここでは、１次側コイル５２を流れる電流の絶対値の減少に起因した磁束の変化を打ち消す逆起電力が１次側コイル５２に生じることによって、ダイオード６２、１次側コイル５２、バッテリ４４を備えるループ回路である第３ループ回路が閉ループとなり、これに電流が流れる。

ここで、図３（ｅ）に示す制御用スイッチング素子８０の開閉操作の１周期Ｔに対する閉操作期間Ｔｏｎの時比率Ｄを操作すると、１次側コイル５２に流れる電流を制御することができる。放電制御部８６は、時比率Ｄによって、１次側コイル５２に流れる電流Ｉ１の絶対値を漸増させる制御を実行する。この期間の電流Ｉ１は、点火用スイッチング素子６０が閉状態とされていたときに１次側コイル５２に流れていた電流Ｉ１とは符号が逆である。このため、点火用スイッチング素子６０が閉状態とされていたときに１次側コイル５２に流れていた電流Ｉ１によって生じる磁束を正とすると、制御用スイッチング素子８０の開閉によって生じる電流Ｉ１は、磁束を減少させるものとなる。ここで、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１による２次側コイル５４の鎖交磁束の漸減速度が、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの漸減速度に一致する場合、２次側コイル５４に流れる電流は減少しない。この場合、点火プラグ２８およびシャント抵抗５８による電力損失は、昇圧回路７０およびバッテリ４４によって構成される電源の出力する電力によって補填される。

これに対し、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１による２次側コイル５４の鎖交磁束の漸減速度が、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの漸減速度よりも小さい場合には、２次側コイル５４に流れる電流Ｉ２が漸減する。電流Ｉ２の漸減によって、鎖交磁束は、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの漸減速度で漸減する。ただし、２次側コイル５４に流れる電流Ｉ２の漸減速度は、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１の絶対値が漸増しない場合と比較すると小さくなる。

また、２次側コイル５４に「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」の電圧を印加したときの２次側コイル５４の鎖交磁束の漸減速度よりも、実際の鎖交磁束の漸減速度が大きくなるように１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１の絶対値を漸増させる場合には、鎖交磁束の減少を抑制する逆起電力によって、２次側コイル５４の電圧が大きくなる。そして、２次側コイル５４を流れる電流Ｉ２は、「Ｖｄ＋ｒ・Ｉ２」が２次側コイル５４の電圧に等しくなるように、増大する。

以上より、１次側コイル５２を流れる電流Ｉ１の絶対値の漸増速度を制御することで、２次側コイル５４を流れる電流Ｉ２を制御することができる。換言すれば、点火プラグ２８の放電電流を増加および減少のいずれにも制御することができる。

放電制御部８６では、シャント抵抗５８の電圧降下Ｖｉ２から定まる放電電流値を放電電流指令値Ｉ２＊にフィードバック制御するために制御用スイッチング素子８０の上記時比率Ｄを操作する。

なお、図２に示した点火用通信線Ｌｉや、イグニッションコイル５０、点火プラグ２８、点火用スイッチング素子６０、ダイオード６２、制御用スイッチング素子８０、ダイオード８２は、気筒毎に設けられるものであるが、図２には、代表して１つのみを示している。ちなみに、本実施形態では、波形制御用通信線Ｌｃ、昇圧回路７０、昇圧制御部８４、放電制御部８６については、複数の気筒に対して単一の部材が割り当てられている。そして、放電制御部８６は、点火装置３０に入力されている点火信号Ｓｉがいずれの気筒に対応するものであるかに応じて、対応する制御用スイッチング素子８０を選択して操作する。また、昇圧制御部８４は、点火装置３０にいずれかの気筒の点火信号Ｓｉが入力されることで昇圧制御を行う。

放電制御部８６は、点火信号Ｓｉが入力されていないことを条件に、点火信号Ｓｉの立ち下がりエッジに対して規定時間経過したときから放電波形制御信号Ｓｃの立ち下りエッジまでの期間において、放電電流を放電電流指令値Ｉ２＊に制御する。そして、放電制御部８６は、放電電流指令値Ｉ２＊を、図３に示すように、点火装置３０に点火信号Ｓｉが入力されるタイミングに対する放電波形制御信号Ｓｃの入力されるタイミングの遅延時間Ｔｄに応じて可変設定する。これにより、ＥＣＵ４０では、遅延時間Ｔｄを操作することで、放電電流指令値Ｉ２＊を可変設定することができる。

図５に、本実施形態にかかる第２モードにおける点火制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
この一連の処理において、ＥＣＵ４０は、まず、回転速度ＮＥに基づき、放電電流指令値Ｉ２＊を設定する（Ｓ１０）。ここでは、図６に示すマップデータに基づき、回転速度ＮＥが高いほど放電電流指令値Ｉ２＊を大きい値に設定する。これは、回転速度ＮＥが高いほど、燃焼室２４内の気流が速くなることに鑑みた設定である。気流が速くなると、点火プラグ２８の放電電流が気流に流されるため、着火性が低下しやすくなる。このため、着火性の低下を抑制するために、放電電流指令値Ｉ２＊を大きい値に設定する。なお、マップデータは、回転速度ＮＥの３値以上の値のそれぞれに対して互いに異なる放電電流指令値Ｉ２＊を定めるデータである。マップデータは、ＥＣＵ４０内の記憶装置に予め格納されている。

次に、ＥＣＵ４０は、遅延時間Ｔｄを設定する（Ｓ１２）。ここでは、図７に示すように、放電電流指令値Ｉ２＊が大きいほど遅延時間Ｔｄを長い時間に設定する。なお、マップデータは、放電電流指令値Ｉ２＊の３値以上の値のそれぞれに対して互いに異なる遅延時間Ｔｄの値を定めるデータである。マップデータは、ＥＣＵ４０内の記憶装置に予め格納されている。

次に、ＥＣＵ４０は、点火用スイッチング素子６０の閉操作期間である１次側コイル５２の通電期間を算出するとともに、点火用スイッチング素子６０のオン操作タイミングである１次側コイル５２の通電開始タイミングを算出する（Ｓ１４）。これら通電開始タイミングおよび通電期間は、点火プラグ２８の放電開始タイミングを定める。換言すれば、点火時期を定める。このため、通電開始タイミングおよび通電期間は、点火時期を定める周知のパラメータに基づき可変設定される。

続いてＥＣＵ４０は、上記ステップＳ１４において設定された１次側コイル５２の通電開始タイミングであるか否かを判断する（Ｓ１６）。そして、ＥＣＵ４０は、通電開始タイミングとなるまで待機し（Ｓ１６：ＮＯ）、通電開始タイミングであると判断する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、点火信号Ｓｉを点火用通信線Ｌｉに出力する（Ｓ１８）。ＥＣＵ４０は、点火信号Ｓｉを出力すると、遅延時間Ｔｄが経過するまで待機する（Ｓ２０：ＮＯ）。そして、ＥＣＵ４０は、遅延時間Ｔｄが経過したと判断する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、波形制御用通信線Ｌｃに放電波形制御信号Ｓｃを出力する（Ｓ２２）。次にＥＣＵ４０は、点火信号Ｓｉの出力期間であることを条件に、ステップＳ１０の設定タイミングからの回転速度ＮＥの上昇量ΔＮＥが閾値Δｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ２４）。この処理は、今出力している放電波形制御信号Ｓｃの上記遅延時間Ｔｄから定まる放電電流指令値Ｉ２＊では、着火性が低下するリスクが高まるか否かを判断するためのものである。

ＥＣＵ４０は、閾値Δｔｈ以上であると判断する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、点火信号Ｓｉの出力期間であることを条件に、着火性が低下するリスクが高まるとして遅延時間Ｔｄを再算出する（Ｓ２６）。ここでは、現時点の回転速度ＮＥに応じて図６に示したマップデータから放電電流指令値Ｉ２＊を設定し、これに応じて図７に示したマップデータから遅延時間Ｔｄを設定すればよい。もっとも、これに限らず、回転速度ＮＥの変化速度に応じて点火プラグ２８の放電時の回転速度ＮＥを予測し、予測値に基づき遅延時間Ｔｄを設定してもよい。

次に、ＥＣＵ４０は、点火信号Ｓｉの出力タイミングに対する経過時間が、新たに設定した遅延時間Ｔｄよりも短いか否かを、換言すれば、遅延時間Ｔｄよりも前であるか否かを判断する（Ｓ２８）。そして、ＥＣＵ４０は、遅延時間Ｔｄよりも前であると判断する場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、点火信号Ｓｉの出力期間であることを条件に、放電波形制御信号Ｓｃの出力を一旦停止することで波形制御用通信線Ｌｃの電位を論理Ｌとした後、遅延時間Ｔｄの経過時に放電波形制御信号Ｓｃを出力して波形制御用通信線Ｌｃの電位を論理Ｈとする（Ｓ３０）。

なお、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３０の処理が完了する場合や、ステップＳ２４、Ｓ２８において否定判断する場合には、図５に示した一連の処理を一旦終了する。
ＥＣＵ４０が上記の処理を行うことに対応して、点火装置３０では、点火信号Ｓｉが入力されている期間において、放電波形制御信号Ｓｃを２度入力される場合、２度目に入力されたタイミングに基づき１度目に入力されたタイミングに応じて算出された遅延時間Ｔｄを更新する。そして、点火装置３０は、更新された遅延時間Ｔｄに応じて放電電流指令値Ｉ２＊を設定する。

ここで、本実施形態の作用について、図８を用いて説明する。
図８（ａ）は、点火信号Ｓｉの推移を示し、図８（ｂ）は、放電波形制御信号Ｓｃの推移を示し、図８（ｃ）は、回転速度ＮＥの推移を示し、図８（ｄ）は、点火装置３０が認識する放電電流指令値Ｉ２＊の推移を示す。

図８に示す例では、ＥＣＵ４０は、時刻ｔ１において、点火信号Ｓｉの出力と同時に放電波形制御信号Ｓｃを出力する。これにより、遅延時間Ｔｄはゼロとされるため、点火装置３０の放電制御部８６では、放電電流指令値Ｉ２＊を最小値に設定する。しかし、放電波形制御信号Ｓｃの出力後、回転速度ＮＥが上昇すると、時刻ｔ２において、ＥＣＵ４０は、放電波形制御信号Ｓｃの出力を一旦停止する。そしてその後、時刻ｔ３において、ＥＣＵ４０は、放電波形制御信号Ｓｃを再度出力する。これにより、点火装置３０は、点火信号Ｓｉの入力タイミングである時刻ｔ１に対する時刻ｔ３の遅延時間から定まる値に、放電電流指令値Ｉ２＊を更新する。

なお、ＥＣＵ４０による放電波形制御信号Ｓｃの出力後、回転速度ＮＥが急低下する場合には、ＥＣＵ４０が放電波形制御信号Ｓｃの出力を停止し、再出力したのでは、再出力タイミングによって遅延時間Ｔｄを回転速度ＮＥの急低下後の適切な値にすることは困難である。しかし、この場合には、必要以上に放電電流指令値Ｉ２＊が大きい値に設定されることになるため、着火性が低下することはない。

また、仮に、ＥＣＵ４０が放電電流指令値Ｉ２＊が大きいほど遅延時間Ｔｄを短く設定する場合には、ＥＣＵ４０による放電波形制御信号Ｓｃの出力後、回転速度ＮＥが急上昇する場合、点火装置３０に認知される放電電流指令値Ｉ２＊を正しい値に更新することが困難である。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ＥＣＵ４０が、点火信号Ｓｉの点火装置３０への入力タイミングに対する放電波形制御信号Ｓｃの点火装置３０への入力タイミングの遅延時間Ｔｄを可変設定し、放電制御部８６が、遅延時間Ｔｄによって、点火プラグ２８の放電電流値を可変制御した。これにより、ＥＣＵ４０から点火装置３０へと放電電流指令値Ｉ２＊を指示可能としつつも通信線の数の増大を抑制することができる。

（２）内燃機関１０の回転速度ＮＥが高い場合に低い場合よりも遅延時間Ｔｄを長く設定した。これにより、回転速度ＮＥが急上昇した場合であっても、放電制御部８６によって実際の放電電流を急上昇後の回転速度ＮＥにとって適切な放電電流値に制御することが可能となる。

（３）内燃機関１０が、車両の駆動輪に動力を付与するものとした。この場合、車両のブレーキ操作や悪路走行時などに、内燃機関１０の回転速度ＮＥが急上昇するおそれがある。このため、内燃機関１０の回転速度ＮＥが高い場合に低い場合よりも遅延時間Ｔｄを長く設定することが特に有効である。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態における事項との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。ちなみに、第１ループ回路には、図４（ａ）の左側に示す回路が対応し、同回路は、バッテリ４４、１次側コイル５２、および点火用スイッチング素子６０を備える。また、第２ループ回路には、図４（ｃ）の左側に示す回路が対応し、同回路は、バッテリ４４、１次側コイル５２、および昇圧回路７０を備える。

・「放電電流指令値について」
回転速度ＮＥのみに応じて可変設定されるものに限らない。たとえば、負荷が大きい場合に小さい場合よりも大きい値に設定されるものであってもよい。これは、回転速度ＮＥおよび放電電流が同一であっても、負荷が大きいほど着火性が低下することに鑑みた設定である。なお、負荷としては、たとえば吸入空気量を採用することができる。

・「遅延時間について」
遅延時間が長い場合に短い場合よりも大きい電流値を指令するものに限らず、小さい電流値を指令するものであってもよい。この場合であっても、放電電流の制御の終了タイミングと、放電電流値とを単一の波形制御用通信線Ｌｃを介して指令することで、通信線の数を低減することができる。

・「放電波形制御信号について」
論理「Ｈ」のパルス信号に限らず、たとえば論理「Ｌ」のパルス信号であってもよい。この場合、点火装置３０への点火信号Ｓｉの入力タイミングに対する放電波形制御信号Ｓｃの立ち下がりエッジの遅延時間によって、放電電流値を規定すればよい。

遅延時間Ｔｄに応じて放電電流指令値Ｉ２＊を３段階以上の段階的に変更するものに限らない。たとえば、遅延時間Ｔｄが長いほど放電電流指令値Ｉ２＊を連続的に増加させてもよい。またたとえば、遅延時間Ｔｄが閾値以上であるか否かに応じて放電電流指令値Ｉ２＊を２値的に変化させてもよい。

・「点火信号について」
論理「Ｈ」のパルス信号に限らず、たとえば論理「Ｌ」のパルス信号であってもよい。
・「点火用スイッチング素子について」
点火用スイッチング素子６０を、端子ＴＲＭ１および１次側コイル５２の間に配置してもよい。この場合、点火用スイッチング素子６０は、点火信号Ｓｉの入力がなされていなくても放電波形制御信号Ｓｃの入力がなされている期間においては、制御用スイッチング素子８０の開閉操作に同期して開閉されるようにする。また、点火用スイッチング素子を、ＭＯＳ電界効果トランジスタによって構成してもよい。

・「放電制御回路（７０，８０〜８４）について」
制御用スイッチング素子８０を、互いにボディーダイオードのアノード同士またはカソード同士をショートさせた一対のＭＯＳ電界効果トランジスタに代え、ダイオード８２を削除してもよい。また、ＩＧＢＴとしてもよい。

上記実施形態では、点火信号Ｓｉの立ち下がりエッジに対して規定時間経過したタイミングを放電電流の制御の開始タイミングとしたが、これに限らず、たとえば点火信号Ｓｉの立ち下がりエッジを制御の開始タイミングとしてもよい。

１次側コイル５２に電圧を印加するために、昇圧回路７０およびバッテリ４４を用いるものに限らない。たとえば、点火用スイッチング素子６０の閉操作時とは１次側コイル５２に逆極性の電圧が印加されるようにバッテリ４４と１次側コイル５２とを接続可能な回路を備えてもよい。

点火プラグ２８の放電電流を制御するために、１次側コイル５２に通電するものに限らない。たとえば、１次側コイル５２とは別に、２次側コイル５４と磁気結合した第３のコイルを通電してもよい。この場合、第３のコイルは、点火用スイッチング素子６０が閉操作されている期間は、両端が絶縁され、点火用スイッチング素子６０が開操作された後に、上記実施形態において１次側コイル５２が通電されたのと同様な通電が行われるようにする。

・「放電制御部について」
放電電流値の検出値を放電電流指令値Ｉ２＊にフィードバック制御するものに限らず、放電電流指令値Ｉ２＊に開ループ制御するものであってもよい。これは、放電電流指令値Ｉ２＊に応じて制御用スイッチング素子８０の開閉操作の時比率を可変設定することで実現可能である。

・「昇圧回路について」
昇圧回路としては、昇圧チョッパ回路に限らず、昇降圧チョッパ回路であってもよい。これはたとえば、ダイオード７６および昇圧用スイッチング素子７４をＭＯＳ電界効果トランジスタに代えることで実現することができる。そして、これら一対のＭＯＳ電界効果トランジスタを相補的に開閉操作するなら、放電波形制御信号Ｓｃが出力されない第１モードにおいて開閉操作が継続されたとしても、コンデンサ７８の充電電圧Ｖｃは、時比率によって定まる値に制限されるため、過大となることが抑制される。

・「点火装置について」
点火用スイッチング素子６０が閉状態にあるときには点火プラグ２８の放電が生じないものに限らない。たとえば、点火用スイッチング素子６０を閉状態とすることで点火プラグ２８の一方の電極から他方の電極へと放電がなされ、点火用スイッチング素子６０を開操作することで、２次側コイル５４に生じる逆起電力によって上記他方の電極から一方の電極へと放電が生じるものであってもよい。この場合であっても、他方の電極から一方の電極への放電開始後、その放電電流値を制御する場合には、上記遅延時間Ｔｄによって放電電流指令値を定めることは有効である。

・「放電電流の制御を行うときについて」
放電電流の制御を実行する第２モードよりも空燃比がリッチな第１モードとしては、理論空燃比に制御するものに限らない。それよりもリッチであってもよく、また、リーンであってもよい。要は、第２モードよりもリッチであればよい。

さらに、空燃比が他よりもリーンとなる期間に限って放電電流の制御を実行するものに限らない。たとえば、高回転且つ高負荷時においては目標空燃比が最もリッチな空燃比に設定される場合であっても放電電流の制御を実行してもよい。

・「内燃機関について」
車両の駆動輪に動力を付与するものに限らず、たとえばシリーズハイブリッド車に搭載される内燃機関であってもよい。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１６…ポート噴射弁、１８…吸気バルブ、２０…シリンダ、２２…ピストン、２４…燃焼室、２６…筒内噴射弁、２８…点火プラグ、３０…点火装置、３２…クランク軸、３４…排気バルブ、３６…排気通路、３９…クランク角センサ、４０…ＥＣＵ、４４…バッテリ、５０…イグニッションコイル、５２…１次側コイル、５４…２次側コイル、５６…ダイオード、５８…シャント抵抗、６０…点火用スイッチング素子、６２…ダイオード、７０…昇圧回路、７２…インダクタ、７４…昇圧用スイッチング素子、７６…ダイオード、７８…コンデンサ、８０…制御用スイッチング素子、８２…ダイオード、８４…昇圧制御部、８６…放電制御部。

Claims (4)

1. １次側コイルおよび２次側コイルを備えるイグニッションコイルと、前記２次側コイルに接続されて内燃機関の燃焼室に露出した点火プラグと、前記点火プラグの放電開始後に該点火プラグの放電を継続させる放電制御回路と、前記点火プラグの放電の開始後において前記放電制御回路を操作して前記点火プラグの放電電流を制御する放電制御部と、を備える点火装置と、
   制御装置と、前記制御装置から前記点火装置へと点火信号を伝達する点火用通信線と、前記制御装置から前記点火装置へと放電波形制御信号を伝達する波形制御用通信線と、を備え、
   前記点火信号は、前記１次側コイルへの通電を指令する信号であり、
   前記放電波形制御信号は、前記点火装置への入力停止タイミングによって前記放電制御部による前記放電電流の制御の終了タイミングを指令する信号であり、
   前記制御装置は、前記点火信号の前記点火装置への入力タイミングに対する前記放電波形制御信号の前記点火装置への入力タイミングの遅延時間を前記内燃機関の回転速度が高い場合に低い場合よりも長くすることにより可変設定することによって、前記放電制御部により前記遅延時間に応じて制御される放電電流値を可変制御し、
   前記放電制御部は、前記遅延時間が長い場合に短い場合よりも前記放電電流値を大きい値に制御する内燃機関の点火制御システム。
2. 前記放電制御部は、前記点火信号が前記点火装置に入力されている期間において前記放電波形制御信号が前記点火装置に２度入力される場合、２度目に入力されたタイミングの前記点火信号の入力タイミングに対する遅延時間によって前記放電電流値を制御するものであり、
   前記制御装置は、前記点火信号の出力期間において前記放電波形制御信号の出力後に前記回転速度が上昇することを条件に、前記放電波形制御信号の出力を停止した後に再出力する請求項１記載の内燃機関の点火制御システム。
3. 前記内燃機関は、車両の駆動輪に動力を付与するものである請求項１または２記載の内燃機関の点火制御システム。
4. 前記点火装置は、前記１次側コイルおよび電源を備える第１ループ回路を開閉する点火用スイッチング素子を備え、
   前記点火信号は、前記点火用スイッチング素子の閉操作期間を指令するものであり、
   前記放電制御回路は、前記１次側コイル、前記電源、および前記電源の電圧を昇圧する昇圧回路を備えた第２ループ回路を開閉する制御用スイッチング素子を備え、
   前記放電制御部は、前記制御用スイッチング素子を開閉操作することで前記放電電流値を制御するものであり、
   前記電源は、前記第１ループ回路および前記第２ループ回路の双方において、前記１次側コイルの同一の端子に接続される請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の点火制御システム。