JP6384097B2

JP6384097B2 - Ignition device

Info

Publication number: JP6384097B2
Application number: JP2014080676A
Authority: JP
Inventors: 金千代寺田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: JP2015200273A

Description

本発明は、点火プラグの動作を制御する点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device that controls the operation of a spark plug.

従来、点火プラグの電極間に放電を発生させ、混合気に着火させる内燃機関の点火装置が知られている。また、一般に、高回転、高負荷領域におけるリーン燃焼状態での運転中に、運転状態の変化や温度等の環境条件の変化によって、点火プラグの放電による混合気の着火状態が変動する場合がある。着火状態が悪いと、放電期間が終了しても着火しない、すなわち失火する場合がある。
そこで、例えば特許文献１に開示された内燃機関の制御装置は、点火プラグによる放電時間を計測し、この点火放電時間がリーン運転に必要となる放電時間の閾値より短いとき、ストイキ運転に切り替えることで失火を回避している。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ignition device for an internal combustion engine that generates electric discharge between electrodes of a spark plug and ignites an air-fuel mixture is known. In general, during the operation in the lean combustion state in the high rotation and high load region, the ignition state of the air-fuel mixture due to the discharge of the spark plug may fluctuate due to a change in the operation state or a change in environmental conditions such as temperature. . If the ignition state is poor, the ignition may not occur even when the discharge period ends, that is, misfire may occur.
Therefore, for example, the control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 measures the discharge time by the spark plug, and switches to the stoichiometric operation when the ignition discharge time is shorter than the discharge time threshold required for the lean operation. To avoid misfire.

特許第４９３８４０４号公報Japanese Patent No. 4938404

特許文献１の従来技術では、計測を行った燃焼サイクルより以降の燃焼サイクルについて失火の発生を回避することができる。しかしながら、着火状態が良好な場合、例えば燃焼サイクルの早い段階で着火した場合、同燃焼サイクルにおける放電が着火後も続くことによる消費エネルギの無駄が生じることについては考慮されていない。 In the prior art of Patent Document 1, it is possible to avoid the occurrence of misfires in the combustion cycles after the measured combustion cycle. However, when the ignition state is good, for example, when ignition is performed at an early stage of the combustion cycle, it is not considered that waste of energy is generated due to the discharge in the combustion cycle continuing after ignition.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼サイクルの着火状態に同一サイクル内で即時に対応して消費エネルギの無駄をなくすとともに、着火性を確保することが可能な点火装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described points, and its object is to immediately respond to the ignition state of the combustion cycle within the same cycle, eliminate waste of energy consumption, and ensure ignitability. It is to provide a possible ignition device.

本発明は、内燃機関の燃焼室において混合気に点火する点火プラグの動作を制御する点火装置であって、点火コイル、点火スイッチ、エネルギ投入手段、投入エネルギ制御手段及び着火判定手段を備える。
点火コイルは、直流電源から供給される一次電流が流れる一次コイル、及び、点火プラグの電極に接続され、一次電流の通電および遮断による二次電圧が発生し二次電流が流れる二次コイルを有する。
点火スイッチは、一次コイルの直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号に従って一次電流の導通と遮断とを切り替える。 The present invention is an ignition device that controls the operation of an ignition plug that ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, and includes an ignition coil, an ignition switch, energy input means, input energy control means, and ignition determination means.
The ignition coil has a primary coil through which a primary current supplied from a DC power source flows, and a secondary coil that is connected to an electrode of the spark plug, generates a secondary voltage by energization and interruption of the primary current, and flows through the secondary current. .
The ignition switch is connected to a ground side that is opposite to the DC power source of the primary coil, and switches between conduction and interruption of the primary current according to the ignition signal.

エネルギ投入手段は、点火スイッチにより一次電流を遮断し、遮断による電圧で点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間において、点火コイルにエネルギを投入可能である。
着火判定手段は、燃焼室の混合気の着火を検出する着火検出器からの情報を取得し、当該情報に基づいて混合気が着火したか否かを判定する。
一次コイルの接地側には、接地に向かう電流を遮断し、接地から一次コイルの接地側に向かう電流を通流する整流素子が接続されている。
そして、エネルギ投入手段は、エネルギが蓄積されるコンデンサ、及び、コンデンサと一次コイルの接地側との間に設けられる放電スイッチを有し、エネルギ投入期間において、点火スイッチが遮断された状態で放電スイッチがオンすることで、コンデンサに蓄積されたエネルギを、一次コイルの接地側から二次電流と同じ極性で重畳的に点火コイルに投入可能である。また、エネルギ投入手段は、エネルギ投入期間内に混合気が着火したと判定されたとき、当該エネルギ投入期間のエネルギ投入を停止することを特徴とする。 The energy input means is capable of supplying energy to the ignition coil in a predetermined energy input period after the primary current is interrupted by the ignition switch and discharge of the spark plug is generated by the voltage generated by the interruption.
The ignition determination means acquires information from an ignition detector that detects ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and determines whether or not the air-fuel mixture has ignited based on the information.
Connected to the ground side of the primary coil is a rectifying element that cuts off the current flowing toward the ground and flows the current from the ground toward the ground side of the primary coil.
The energy input means includes a capacitor for storing energy, and a discharge switch provided between the capacitor and the ground side of the primary coil, and the discharge switch is in a state where the ignition switch is cut off during the energy input period. By turning on, energy stored in the capacitor can be superimposed on the ignition coil in the same polarity as the secondary current from the ground side of the primary coil. The energy input means is characterized in that when it is determined that the air-fuel mixture has ignited within the energy input period, the energy input means stops the energy input during the energy input period.

本発明では、燃焼サイクルの着火状態に応じて同一サイクル内で即時に対応することができる。具体的には、エネルギ投入期間内に混合気が着火したとき、同一期間内でエネルギ投入を停止するため、投入エネルギの無駄をなくすことができる。 In the present invention, it is possible to respond immediately within the same cycle according to the ignition state of the combustion cycle. Specifically, when the air-fuel mixture is ignited within the energy input period, energy input is stopped within the same period, so that waste of input energy can be eliminated.

また、本発明の点火装置は、１回の燃焼サイクルにおいて連続してエネルギ投入期間内に混合気が着火しなかったと判定されたとき、エネルギ投入期間の延長、又は、エネルギの投入目標値の上昇のうち、少なくとも一方を行う投入エネルギ制御手段を、さらに備える。
本発明によれば、エネルギ投入期間内に混合気が着火しないとき、同一期間内でエネルギ投入制御の条件を変更するため、着火性を確保することができる。 Further, when it is determined that the air-fuel mixture has not ignited continuously within the energy input period in one combustion cycle, the ignition device of the present invention extends the energy input period or increases the energy input target value. Of these, input energy control means for performing at least one of them is further provided.
According to the present invention, when the air-fuel mixture does not ignite within the energy input period, the ignitability can be ensured because the energy input control conditions are changed within the same period.

本発明の一実施形態による点火装置が適用されるエンジンシステムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an engine system to which an ignition device according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態による点火装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the ignition device by one Embodiment of this invention. 図２の点火装置の基本動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the basic operation | movement of the ignition device of FIG. 着火判定処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an ignition determination process. 着火判定処理を行った場合の動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement at the time of performing an ignition determination process.

以下、本発明の実施形態による点火装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による点火装置は、車両等に搭載されるエンジンシステムに適用される。以下の実施形態の説明では、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」を「エンジン」という。 Hereinafter, an ignition device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
An ignition device according to an embodiment of the present invention is applied to an engine system mounted on a vehicle or the like. In the following description of the embodiment, the “internal combustion engine” described in the claims is referred to as an “engine”.

［エンジンシステムの構成］
まず、エンジンシステムの概略構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、エンジンシステム１０は火花点火式のエンジン１３を備えている。エンジン１３は、例えば４気筒等の多気筒エンジンであり、図１では１気筒の断面のみを図示する。以下に説明する構成は、図示しない他の気筒にも同様に設けられている。
なお、図１のエンジンシステム１０は、ＥＧＲ（排気還流）システムを有していないものとする。或いは、ＥＧＲシステムを有している場合でも、本実施形態の特徴とは関連性が低いため、図示を省略する。さらに、排気通路に設けられる触媒の図示も省略する。 [Engine system configuration]
First, a schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the engine system 10 includes a spark ignition engine 13. The engine 13 is a multi-cylinder engine such as, for example, four cylinders, and FIG. 1 shows only a cross section of one cylinder. The configuration described below is similarly provided to other cylinders (not shown).
It is assumed that the engine system 10 of FIG. 1 does not have an EGR (exhaust gas recirculation) system. Alternatively, even when an EGR system is provided, the illustration is omitted because the relevance to the feature of the present embodiment is low. Further, illustration of the catalyst provided in the exhaust passage is also omitted.

エンジン１３は、スロットル弁１４を通じて吸気マニホールド１５から供給される空気とインジェクタ１６から噴射される燃料との混合気を燃焼室１７内で燃焼させ、その燃焼時の爆発力によりピストン１８を往復運動させる。このピストン１８の往復運動は、クランクシャフト１９により回転運動に変換されて出力される。燃焼ガスは、排気マニホールド２０等を通じて大気中に放出される。 The engine 13 burns an air-fuel mixture of air supplied from the intake manifold 15 through the throttle valve 14 and fuel injected from the injector 16 in the combustion chamber 17, and reciprocates the piston 18 by the explosive force at the time of combustion. . The reciprocating motion of the piston 18 is converted into a rotational motion by the crankshaft 19 and output. The combustion gas is released into the atmosphere through the exhaust manifold 20 and the like.

燃焼室１７の入口であるシリンダヘッド２１の吸気ポートには吸気弁２２が設けられ、また燃焼室１７の出口であるシリンダヘッド２１の排気ポートには排気弁２３が設けられている。吸気弁２２及び排気弁２３は、バルブ駆動機構２４により開閉駆動される。吸気弁２２のバルブタイミングは、可変バルブ機構２５により調整される。 An intake valve 22 is provided at the intake port of the cylinder head 21 that is the inlet of the combustion chamber 17, and an exhaust valve 23 is provided at the exhaust port of the cylinder head 21 that is the outlet of the combustion chamber 17. The intake valve 22 and the exhaust valve 23 are opened and closed by a valve drive mechanism 24. The valve timing of the intake valve 22 is adjusted by the variable valve mechanism 25.

燃焼室１７の混合気の点火は、点火装置３０によって点火プラグ７の電極間に放電を発生させることにより行われる。点火プラグ７は、エンジン１３の燃焼室１７で所定のギャップを隔てて対向する一対の電極（図２参照）を有しており、上記ギャップで絶縁破壊が生じるだけの高電圧が一対の電極間に印加されると放電を発生させる。点火プラグ７に発生した放電は、電気火花となって混合気に着火し、混合気が燃焼する。点火装置３０は、電子制御ユニット３２の指令に基づき点火回路ユニット３１を動作させて点火コイル４０から点火プラグ７に高電圧を印加することにより、点火プラグ７に放電を発生させる。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ７の一対の電極間で放電が発生し得るほどの電圧をいう。 The air-fuel mixture in the combustion chamber 17 is ignited by causing a discharge between the electrodes of the spark plug 7 by the ignition device 30. The spark plug 7 has a pair of electrodes (see FIG. 2) facing each other with a predetermined gap in the combustion chamber 17 of the engine 13, and a high voltage sufficient to cause dielectric breakdown in the gap is between the pair of electrodes. When applied to, it generates a discharge. The electric discharge generated in the spark plug 7 becomes an electric spark and ignites the air-fuel mixture, and the air-fuel mixture burns. The ignition device 30 operates the ignition circuit unit 31 based on a command from the electronic control unit 32 and applies a high voltage from the ignition coil 40 to the ignition plug 7, thereby generating a discharge in the ignition plug 7. In the following description, “high voltage” refers to a voltage that can cause discharge between a pair of electrodes of the spark plug 7.

電子制御ユニット３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート等からなるマイクロコンピュータによって構成されており、図中、「ＥＣＵ」と表す。図２に示すように、説明の便宜上、電子制御ユニット３２を機能的に点火制御部３３とエンジン制御部３４とに分けて扱う。ただし、これは、現実の物理的な区分や配置を意味するものではない。
点火制御部３３は、特許請求の範囲に記載の「投入エネルギ制御手段」に相当する。実施形態における点火制御部３３は、投入エネルギの制御のみでなく点火信号ＩＧＴの生成の機能も含むため、「点火制御部」という。 The electronic control unit 32 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and the like, and is represented as “ECU” in the drawing. As shown in FIG. 2, for convenience of explanation, the electronic control unit 32 is functionally divided into an ignition control unit 33 and an engine control unit 34. However, this does not mean an actual physical division or arrangement.
The ignition control unit 33 corresponds to “input energy control means” described in the claims. The ignition control unit 33 in the embodiment is referred to as an “ignition control unit” because it includes not only control of input energy but also a function of generating an ignition signal IGT.

図１の破線矢印で示すように、電子制御ユニット３２は、クランク位置センサ３５、カム位置センサ３６、水温センサ３７、スロットル開度センサ３８、及び吸気圧センサ３９等の各種センサからの検出信号が入力される。電子制御ユニット３２は、これらの各種センサからの検出信号に基づき、実線矢印で示すように、スロットル弁１４、インジェクタ１６、及び点火回路ユニット３１等を駆動してエンジン１３の運転状態を制御する。 1, the electronic control unit 32 receives detection signals from various sensors such as a crank position sensor 35, a cam position sensor 36, a water temperature sensor 37, a throttle opening sensor 38, and an intake pressure sensor 39. Entered. Based on detection signals from these various sensors, the electronic control unit 32 controls the operating state of the engine 13 by driving the throttle valve 14, the injector 16, the ignition circuit unit 31, and the like, as indicated by solid arrows.

［点火装置の構成］
次に、点火装置３０の構成について図２を参照して説明する。
図２に示すように、点火装置３０は、点火コイル４０、点火回路ユニット３１、及び、電子制御ユニット３２の点火制御部３３を含む。 [Configuration of ignition device]
Next, the configuration of the ignition device 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the ignition device 30 includes an ignition coil 40, an ignition circuit unit 31, and an ignition control unit 33 of an electronic control unit 32.

点火コイル４０は、一次コイル４１と二次コイル４２と整流素子４３とを有し、公知の昇圧トランスを構成している。
一次コイル４１は、一端が、一定の直流電圧を供給可能な「直流電源」としてのバッテリ６の正極に接続されており、他端が点火スイッチ４５を介して接地されている。以下、一次コイル４１のバッテリ６と反対側を「接地側」という。
二次コイル４２は、一次コイル４１と磁気的に結合されており、一端が点火プラグ７の一対の電極を介して接地されており、他端が整流素子４３及び二次電流検出抵抗４７を介して接地されている。 The ignition coil 40 includes a primary coil 41, a secondary coil 42, and a rectifying element 43, and constitutes a known step-up transformer.
One end of the primary coil 41 is connected to the positive electrode of the battery 6 as a “DC power supply” capable of supplying a constant DC voltage, and the other end is grounded via an ignition switch 45. Hereinafter, the opposite side of the primary coil 41 from the battery 6 is referred to as a “ground side”.
The secondary coil 42 is magnetically coupled to the primary coil 41, one end is grounded via a pair of electrodes of the spark plug 7, and the other end is connected via a rectifier element 43 and a secondary current detection resistor 47. Is grounded.

一次コイル４１に流れる電流を一次電流Ｉ１といい、一次電流Ｉ１の増減によって発生し、二次コイル４２に流れる電流を二次電流Ｉ２という。図中に矢印で示すように、一次電流Ｉ１は、一次コイル４１から点火スイッチ４５に向かう方向の電流を正とし、二次電流Ｉ２は、二次コイル４２から点火プラグ７に向かう方向の電流を正とする。また、二次コイル４２の点火プラグ７側の電圧を二次電圧という。
整流素子４３は、ダイオードで構成されており、二次電流Ｉ２を整流する。
点火コイル４０は、一次コイル４１を流れる電流の変化に応じて電磁誘導の相互誘導作用により二次コイル４２に高電圧を発生させ、この高電圧を点火プラグ７に印加する。本実施形態では、１つの点火プラグ７に対し１つの点火コイル４０が設けられている。 A current flowing through the primary coil 41 is referred to as a primary current I1, and a current generated by increasing or decreasing the primary current I1 and flowing through the secondary coil 42 is referred to as a secondary current I2. As indicated by the arrows in the figure, the primary current I1 is positive in the direction from the primary coil 41 to the ignition switch 45, and the secondary current I2 is the current in the direction from the secondary coil 42 to the spark plug 7. Positive. The voltage on the spark plug 7 side of the secondary coil 42 is referred to as a secondary voltage.
The rectifying element 43 is composed of a diode and rectifies the secondary current I2.
The ignition coil 40 generates a high voltage in the secondary coil 42 by a mutual induction action of electromagnetic induction in accordance with a change in the current flowing through the primary coil 41, and applies this high voltage to the ignition plug 7. In the present embodiment, one ignition coil 40 is provided for one ignition plug 7.

点火回路ユニット３１は、点火スイッチ（イグナイタ）４５、二次電流検出抵抗４７、二次電流検出回路４８、エネルギ投入部５０を有している。また、点火回路ユニット３１は、本発明の特徴的構成である着火判定回路７２を有している。 The ignition circuit unit 31 includes an ignition switch (igniter) 45, a secondary current detection resistor 47, a secondary current detection circuit 48, and an energy input unit 50. The ignition circuit unit 31 includes an ignition determination circuit 72 that is a characteristic configuration of the present invention.

点火スイッチ４５は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で構成されており、コレクタが点火コイル４０の一次コイル４１の接地側に接続され、エミッタが接地され、ゲートが電子制御ユニット３２に接続されている。エミッタは、整流素子４６を介してコレクタに接続されている。
点火スイッチ４５は、ゲートに入力される点火信号ＩＧＴに応じてオンオフ動作する。詳しくは、点火スイッチ４５は、点火信号ＩＧＴの立ち上がり時にオンとなり、点火信号ＩＧＴの立ち下がり時にオフとなる。一次コイル４１における一次電流Ｉ１は、点火スイッチ４５により点火信号ＩＧＴに従って導通及び遮断が切り替えられる。
二次電流検出回路４８は、二次電流検出抵抗４７の両端電圧に基づいて二次電流Ｉ２を検出する。 The ignition switch 45 is composed of, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and has a collector connected to the ground side of the primary coil 41 of the ignition coil 40, an emitter grounded, and a gate connected to the electronic control unit 32. Yes. The emitter is connected to the collector via the rectifying element 46.
The ignition switch 45 is turned on / off according to an ignition signal IGT input to the gate. Specifically, the ignition switch 45 is turned on when the ignition signal IGT rises and turned off when the ignition signal IGT falls. The primary current I1 in the primary coil 41 is switched between conduction and interruption by the ignition switch 45 in accordance with the ignition signal IGT.
The secondary current detection circuit 48 detects the secondary current I <b> 2 based on the voltage across the secondary current detection resistor 47.

「エネルギ投入手段」としてのエネルギ投入部５０は、エネルギ蓄積コイル５２、充電スイッチ５３、充電スイッチ用ドライバ回路５４、及び整流素子５５から構成されるＤＣＤＣコンバータ５１、並びに、コンデンサ５６、放電スイッチ５７、放電スイッチ用ドライバ回路５８及び整流素子５９を有している。 The energy input unit 50 as “energy input means” includes an energy storage coil 52, a charge switch 53, a charge switch driver circuit 54, and a DCDC converter 51 including a rectifier element 55, a capacitor 56, a discharge switch 57, It has a discharge switch driver circuit 58 and a rectifying element 59.

ＤＣＤＣコンバータ５１は、バッテリ６の電圧を昇圧し、コンデンサ５６に供給する。
エネルギ蓄積コイル５２は、一端がバッテリ６に接続され、他端が充電スイッチ５３を介して接地されている。充電スイッチ５３は、例えばＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）で構成されており、ドレインがエネルギ蓄積コイル５２に接続され、ソースが接地され、ゲートがドライバ回路５４に接続されている。ドライバ回路５４は、充電スイッチ信号ＳＷｃを出力し、充電スイッチ５３をオンオフ駆動可能である。
整流素子５５は、ダイオードで構成されており、コンデンサ５６からエネルギ蓄積コイル５２及び充電スイッチ５３側への電流の逆流を防止する。 The DCDC converter 51 boosts the voltage of the battery 6 and supplies it to the capacitor 56.
The energy storage coil 52 has one end connected to the battery 6 and the other end grounded via a charge switch 53. The charge switch 53 is configured by, for example, a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), and has a drain connected to the energy storage coil 52, a source grounded, and a gate connected to the driver circuit 54. The driver circuit 54 can output the charge switch signal SWc and drive the charge switch 53 on and off.
The rectifying element 55 is composed of a diode, and prevents a backflow of current from the capacitor 56 to the energy storage coil 52 and the charge switch 53 side.

充電スイッチ５３がオンしたとき、エネルギ蓄積コイル５２に電流が流れ、電気エネルギが蓄積される。また、充電スイッチ５３がオフしたとき、エネルギ蓄積コイル５２に蓄積された電気エネルギがバッテリ６の直流電圧に重畳してコンデンサ５６側へ放出される。充電スイッチ５３がオンオフ動作を繰り返すことで、エネルギ蓄積コイル５２にてエネルギの蓄積と放出が繰り返され、バッテリ電圧が昇圧される。 When the charging switch 53 is turned on, a current flows through the energy storage coil 52 and electric energy is stored. When the charging switch 53 is turned off, the electric energy stored in the energy storage coil 52 is superposed on the DC voltage of the battery 6 and discharged to the capacitor 56 side. By repeating the on / off operation of the charging switch 53, the energy storage coil 52 repeatedly stores and releases energy, and the battery voltage is boosted.

コンデンサ５６は、一方の電極が整流素子５５を介してエネルギ蓄積コイル５２の接地側に接続され、他方の電極が接地されている。コンデンサ５６は、ＤＣＤＣコンバータ５１によって昇圧された電圧を蓄電する。コンデンサ５６に蓄電された電圧を「コンデンサ電圧Ｖｄｃ」と称する。 The capacitor 56 has one electrode connected to the ground side of the energy storage coil 52 via the rectifying element 55 and the other electrode grounded. Capacitor 56 stores the voltage boosted by DCDC converter 51. The voltage stored in the capacitor 56 is referred to as “capacitor voltage Vdc”.

放電スイッチ５７は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、ドレインがコンデンサ５６に接続され、ソースが一次コイル４１の接地側に接続され、ゲートがドライバ回路５８に接続されている。ドライバ回路５８は、ゲートに入力されるエネルギ投入期間信号ＩＧＷおよび目標二次電流信号ＩＧＡに応じて、放電スイッチ信号ＳＷｄを出力し、放電スイッチ５７をオンオフ駆動可能である。
整流素子５９は、ダイオードで構成されており、点火コイル４０からコンデンサ５６への電流の逆流を防止している。
なお、図２では１気筒に対する構成のみを示しているが、現実には、放電スイッチ５７以降の構成は気筒数分が並列して設けられており、放電スイッチ５７の手前で電流経路が気筒毎に分岐され、コンデンサ５６に蓄積されたエネルギが各経路に分配される。 The discharge switch 57 is configured by, for example, a MOSFET, the drain is connected to the capacitor 56, the source is connected to the ground side of the primary coil 41, and the gate is connected to the driver circuit 58. The driver circuit 58 outputs the discharge switch signal SWd in accordance with the energy input period signal IGW and the target secondary current signal IGA input to the gate, and can drive the discharge switch 57 on and off.
The rectifying element 59 is composed of a diode and prevents a backflow of current from the ignition coil 40 to the capacitor 56.
Although only the configuration for one cylinder is shown in FIG. 2, in reality, the configuration after the discharge switch 57 is provided in parallel for the number of cylinders, and the current path is provided for each cylinder before the discharge switch 57. The energy stored in the capacitor 56 is distributed to each path.

「着火判定手段」としての着火判定回路７２は、燃焼室１７に設けられた着火検出器７１からの情報に基づいて混合気が着火したか否かを判定し、着火判定信号ＩＧＪを電子制御ユニット３２に出力する。なお、着火検出器７１は、燃焼室１７における混合気の着火に関連する情報を取得する手段であり、例えば着火により発生した光を検出する光センサや、混合気が着火して燃焼するときの火炎によって電極間に流れるイオン電流を検出するイオンプローブ等を利用することができる。例えば着火検出器７１による検出値（光やイオン電流等の検出値）が閾値を上回っているとき、着火判定回路７２は混合気が着火していると判定する。
以上が点火回路ユニット３１の構成である。 The ignition determination circuit 72 as “ignition determination means” determines whether or not the air-fuel mixture has ignited based on information from the ignition detector 71 provided in the combustion chamber 17, and sends the ignition determination signal IGJ to the electronic control unit. 32. The ignition detector 71 is a means for acquiring information related to the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. For example, an optical sensor that detects light generated by the ignition, or when the air-fuel mixture ignites and burns. An ion probe or the like that detects an ionic current flowing between electrodes by a flame can be used. For example, when the detection value (detection value of light, ion current, etc.) by the ignition detector 71 exceeds a threshold value, the ignition determination circuit 72 determines that the air-fuel mixture is ignited.
The above is the configuration of the ignition circuit unit 31.

次に、電子制御ユニット３２の点火制御部３３は、クランク位置センサ３５等の各種センサから取得したエンジン１３の運転情報に基づいて、点火信号ＩＧＴ及びエネルギ投入期間信号ＩＧＷを生成し、点火回路ユニット３１に出力する。 Next, the ignition control unit 33 of the electronic control unit 32 generates the ignition signal IGT and the energy input period signal IGW based on the operation information of the engine 13 acquired from various sensors such as the crank position sensor 35, and the ignition circuit unit. To 31.

点火信号ＩＧＴは、点火スイッチ４５のゲート、及び、充電スイッチ用ドライバ回路５４に入力される。点火スイッチ４５は、点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルの期間、オンとなる。ドライバ回路５４は、点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルの期間、充電スイッチ５３のゲートに対し、充電スイッチ５３をオンオフ制御する充電スイッチ信号ＳＷｃを繰り返し出力する。 The ignition signal IGT is input to the gate of the ignition switch 45 and the charge switch driver circuit 54. The ignition switch 45 is turned on while the ignition signal IGT is at the H (high) level. The driver circuit 54 repeatedly outputs a charge switch signal SWc for controlling on / off of the charge switch 53 to the gate of the charge switch 53 while the ignition signal IGT is at the H (high) level.

エネルギ投入期間信号ＩＧＷは、放電スイッチ用ドライバ回路５８に入力される。ドライバ回路５８は、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨ（ハイ）レベルの期間、放電スイッチ５７のゲートに対し、放電スイッチ５７をオンオフ制御する放電スイッチ信号ＳＷｄを繰り返し出力する。 The energy input period signal IGW is input to the discharge switch driver circuit 58. The driver circuit 58 repeatedly outputs a discharge switch signal SWd for controlling on / off of the discharge switch 57 to the gate of the discharge switch 57 while the energy input period signal IGW is at the H (high) level.

また、点火制御部３３は、二次電流Ｉ２の目標値（以下「目標二次電流Ｉ２^*」という。）を指示するための目標二次電流信号ＩＧＡを生成し、ドライバ回路５８に入力する。目標二次電流Ｉ２^*は、点火放電を良好に維持可能な程度の電流に設定されている。 Further, the ignition control unit 33 generates a target secondary current signal IGA for instructing a target value of the secondary current I2 (hereinafter referred to as “target secondary current I2 ^* ”) and inputs the target secondary current signal IGA to the driver circuit 58. The target secondary current I2 ^* is set to a current that can favorably maintain the ignition discharge.

また、点火制御部３３は、エネルギ投入期間ＩＧＷ中に、着火判定回路７２からの着火判定信号ＩＧＪをチェックし、混合気が着火したことを示す信号を検出できなかった場合、着火不良回数ｍをカウントする。着火判定信号ＩＧＪのチェックは、１行程の点火動作中、例えば略一定時間毎や略一定クランク角度毎等に行われる。 Further, the ignition control unit 33 checks the ignition determination signal IGJ from the ignition determination circuit 72 during the energy input period IGW, and if the signal indicating that the air-fuel mixture has ignited has not been detected, the ignition control unit 33 sets the ignition failure count m. Count. The ignition determination signal IGJ is checked during the ignition operation of one stroke, for example, at substantially constant time intervals or at substantially constant crank angles.

［点火装置の作動］
次に、点火装置３０の作動について図３のタイムチャートを参照して説明する。
なお、二次コイル４２に高電圧を発生させために一次コイル４１を流れる電流を変化させる方法は、以下の２通りある。一つ目は、バッテリ６から一次コイル４１への通電を点火スイッチ４０で遮断する方法、二つ目は、エネルギ投入部５０によって一次コイル４１の接地側からエネルギを投入する方法である。
以下で説明する点火装置３０の作動は、一つ目の方法で点火プラグ７の放電を開始させた後、二つ目の方法で当該放電を持続させる制御方式に基づくものであり、この制御方式は、本出願人が開発したものである。以下、本明細書において、単に「エネルギ投入制御」という場合、この制御方式を意味する。ここでは、まず、比較例となる基本的なエネルギ投入制御による作動の概要を説明し、本実施形態の特徴については後で詳しく述べる。 [Ignition device operation]
Next, the operation of the ignition device 30 will be described with reference to the time chart of FIG.
There are the following two methods for changing the current flowing through the primary coil 41 in order to generate a high voltage in the secondary coil 42. The first is a method in which energization from the battery 6 to the primary coil 41 is interrupted by the ignition switch 40, and the second is a method in which energy is input from the ground side of the primary coil 41 by the energy input unit 50.
The operation of the ignition device 30 described below is based on a control method in which the discharge of the spark plug 7 is started by the first method and then the discharge is sustained by the second method. Was developed by the present applicant. Hereinafter, when simply referred to as “energy input control” in the present specification, this control method is meant. Here, first, an outline of operation by basic energy input control as a comparative example will be described, and features of the present embodiment will be described in detail later.

図３のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、縦軸に上から順に、点火信号ＩＧＴ、エネルギ投入期間信号ＩＧＷ、充電スイッチ信号ＳＷｃ、放電スイッチ信号ＳＷｄ、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、一次電流Ｉ１、二次電流Ｉ２の時間変化を示している。 In the time chart of FIG. 3, the horizontal axis is a common time axis, and the ignition signal IGT, the energy input period signal IGW, the charge switch signal SWc, the discharge switch signal SWd, the capacitor voltage Vdc, and the primary current I1 are shown in order from the top on the vertical axis. The time change of the secondary current I2 is shown.

図３中、「一次電流Ｉ１」及び「二次電流Ｉ２」は、図２に示す矢印方向の電流を正の値とし、矢印と反対方向の電流を負の値とする。以下の説明において、負の電流の大小に言及する場合、「電流の絶対値」を基準として大小を表す。すなわち、負領域において、電流値が０［Ａ］から離れ絶対値が大きくなるほど「電流が増加又は上昇する」といい、０［Ａ］に近づき絶対値が小さくなるほど「電流が減少又は低下する」という。 In FIG. 3, “primary current I1” and “secondary current I2” have a positive current value in the direction of the arrow shown in FIG. 2 and a negative current value in the direction opposite to the arrow. In the following description, when referring to the magnitude of the negative current, the magnitude is expressed based on the “absolute current value”. That is, in the negative region, the current value increases from 0 [A] and increases as the absolute value increases, and the current increases or increases. As the absolute value approaches 0 [A] and decreases, the current decreases or decreases. That's it.

まず、時刻ｔ１にて点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルに立ち上がると、点火スイッチ４５がオンされる。このとき、エネルギ投入期間信号ＩＧＷはＬ（ロー）レベルであるため放電スイッチ５７はオフである。これにより、一次コイル４１における一次電流Ｉ１の通電が開始する。 First, when the ignition signal IGT rises to the H (high) level at time t1, the ignition switch 45 is turned on. At this time, since the energy input period signal IGW is at the L (low) level, the discharge switch 57 is off. Thereby, energization of the primary current I1 in the primary coil 41 is started.

また、点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の充電スイッチ信号ＳＷｃが、充電スイッチ５３のゲートに入力される。すると、充電スイッチ５３のオン後のオフ期間に、コンデンサ電圧Ｖｄｃがステップ状に上昇する。
このようにして、点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間に、点火コイル４０が充電されるとともに、ＤＣＤＣコンバータ５１の出力によってコンデンサ５６にエネルギが蓄積される。このエネルギの蓄積は、時刻ｔ２までに終了する。
このとき、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、すなわちコンデンサ５６のエネルギ蓄積量は、充電スイッチ信号ＳＷｃのオンデューティ比およびオンオフ回数によって制御可能である。 Further, while the ignition signal IGT rises to the H level, the rectangular wave pulse-shaped charging switch signal SWc is input to the gate of the charging switch 53. Then, the capacitor voltage Vdc rises stepwise during the off period after the charging switch 53 is turned on.
In this manner, the ignition coil 40 is charged and energy is accumulated in the capacitor 56 by the output of the DCDC converter 51 during the time t1 to t2 when the ignition signal IGT rises to the H level. This energy storage is completed by time t2.
At this time, the capacitor voltage Vdc, that is, the energy storage amount of the capacitor 56 can be controlled by the on-duty ratio and the number of on-off times of the charge switch signal SWc.

その後、時刻ｔ２にて点火信号ＩＧＴがＬレベルに立ち下げられ、点火スイッチ４５がオフされると、それまで一次コイル４１に通電していた一次電流Ｉ１が急激に遮断される。すると、一次コイル４１にバッテリ６よりも大きな起電力が発生し、二次コイル４２に大きな二次電圧が生じる。これにより、点火コイル４０から点火プラグ７に高電圧が印加され、点火プラグ７に放電が発生し二次電流Ｉ２が流れる。 Thereafter, when the ignition signal IGT falls to the L level at time t2 and the ignition switch 45 is turned off, the primary current I1 that has been energized to the primary coil 41 until then is suddenly cut off. Then, an electromotive force larger than that of the battery 6 is generated in the primary coil 41, and a large secondary voltage is generated in the secondary coil 42. As a result, a high voltage is applied from the ignition coil 40 to the spark plug 7, a discharge is generated in the spark plug 7, and a secondary current I2 flows.

その後、仮にエネルギ投入制御を行わないとすると、二次電流Ｉ２は、破線で示すように、時間経過とともに０［Ａ］に近づき、放電を維持できない程度まで減衰すると放電は終了する。 Thereafter, if the energy input control is not performed, the secondary current I2 approaches 0 [A] as time passes, and the discharge ends when the discharge is attenuated to such an extent that the discharge cannot be maintained.

それに対し、エネルギ投入制御では、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３にエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルに立ち上げられ、充電スイッチ信号ＳＷｃがオフの状態で、矩形波パルス状の放電スイッチ信号ＳＷｄが、放電スイッチ５７に入力される。これにより、充電スイッチ５３がオフの状態で放電スイッチ５７がオンオフを繰り返す。 On the other hand, in the energy input control, the energy input period signal IGW is raised to H level at time t3 immediately after time t2, the charge switch signal SWc is off, and the rectangular wave pulsed discharge switch signal SWd is Input to the discharge switch 57. Thereby, the discharge switch 57 is repeatedly turned on and off while the charge switch 53 is off.

すると、放電スイッチ５７のオン期間に、コンデンサ５６の蓄積エネルギが放出され、一次コイル４１の接地側に投入される。このとき、二次コイル４２には、それまで通電していた二次電流Ｉ２に対し、コンデンサ５６からの投入エネルギに起因する一次電流Ｉ１の通電に伴う二次電流Ｉ２の追加分が同一極性で重畳される。二次電流Ｉ２が所定値に達すると、放電スイッチ５７がオフし、一次コイル４１への通電が停止して二次電流Ｉ２が低下する。二次電流Ｉ２が所定値まで低下すると、再度放電スイッチ５７がオンされ、二次電流Ｉ２へ電流が重畳される。この重畳は、時刻ｔ３−ｔ４の間、放電スイッチ５７がオンになる毎に、繰り返される。これにより、二次電流Ｉ２は、目標二次電流Ｉ２^*に一致するように維持される。 Then, during the ON period of the discharge switch 57, the stored energy of the capacitor 56 is released and supplied to the ground side of the primary coil 41. At this time, the secondary coil 42 has the same polarity with respect to the secondary current I2 that has been energized so far, with the addition of the secondary current I2 that is caused by the energization of the primary current I1 caused by the input energy from the capacitor 56 having the same polarity. Superimposed. When the secondary current I2 reaches a predetermined value, the discharge switch 57 is turned off, the energization of the primary coil 41 is stopped, and the secondary current I2 decreases. When the secondary current I2 drops to a predetermined value, the discharge switch 57 is turned on again, and the current is superimposed on the secondary current I2. This superposition is repeated every time the discharge switch 57 is turned on during time t3-t4. Thereby, the secondary current I2 is maintained so as to coincide with the target secondary current I2 ^* .

なお、以下では、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルの期間、すなわち、エネルギ投入により放電を持続させる期間を、同じ記号を用いて「エネルギ投入期間ＩＧＷ」と記載する。また、本実施形態では、エネルギ投入期間ＩＧＷにおける二次電流Ｉ２の波状の最大値と最小値との中間値を、目標二次電流Ｉ２^*としているが、最大値または最小値を目標値としてもよい。 Hereinafter, a period in which the energy input period signal IGW is at the H level, that is, a period in which the discharge is sustained by the energy input is referred to as an “energy input period IGW” using the same symbol. Further, in this embodiment, the intermediate value between the wavy maximum value and the minimum value of the secondary current I2 in the energy input period IGW is set as the target secondary current I2 ^* , but the maximum value or the minimum value may be set as the target value. Good.

時刻ｔ４でエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＬレベルに立ち下げられると、放電スイッチ信号ＳＷｄがオフのままになり、放電スイッチ５７のオンオフ動作が停止する。これにより、一次電流Ｉ１および二次電流Ｉ２は共にゼロとなる。 When the energy input period signal IGW falls to the L level at time t4, the discharge switch signal SWd remains off, and the on / off operation of the discharge switch 57 stops. Thereby, both the primary current I1 and the secondary current I2 become zero.

このようなエネルギ投入制御では、従来の多重放電方式などに比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。 In such energy input control, it is possible to maintain a ignitable state for a certain period while efficiently supplying the minimum energy by inputting energy from the low voltage side as compared with the conventional multiple discharge method or the like. .

［着火判定処理］
一般に、高回転、高負荷領域におけるリーン燃焼状態での運転中に、運転状態の変化や温度等の環境条件の変化によって、点火プラグ７の放電による混合気の着火状態が変動する場合がある。具体的には、着火状態が良く、エネルギ投入期間ＩＧＷの早い段階で着火する場合や、反対に着火状態が悪く、エネルギ投入期間ＩＧＷが終了しても着火せず、失火に至る場合がある。 [Ignition judgment processing]
In general, during operation in a lean combustion state in a high rotation and high load region, the ignition state of the air-fuel mixture due to the discharge of the spark plug 7 may fluctuate due to changes in the operating state and environmental conditions such as temperature. Specifically, there are cases where the ignition state is good and ignition is performed at an early stage of the energy input period IGW, or on the contrary, the ignition state is poor and ignition does not occur even when the energy input period IGW ends, resulting in misfire.

そこで、本実施形態の点火装置３０は、燃焼室１７の混合気の着火を検出する着火検出器７１からの情報に基づいて、混合気の着火状態に合わせたエネルギ投入制御を行うことに特徴を有する。 Therefore, the ignition device 30 of the present embodiment is characterized in that it performs energy input control in accordance with the ignition state of the air-fuel mixture based on information from the ignition detector 71 that detects the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. Have.

以下に、本実施形態の着火判定処理について、図４のフローフローチャートを参照して説明する。本実施形態の着火判定処置は、点火制御部３３によって燃焼サイクル毎に実行される。また、着火不良回数ｍは初期値をゼロとする。 Below, the ignition determination process of this embodiment is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. The ignition determination process of the present embodiment is executed for each combustion cycle by the ignition control unit 33. The initial value of the number of ignition failures m is zero.

以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。
最初に、エネルギ投入動作が開始されたか否か（Ｓ１）、及び、エネルギ投入動作中であるか否か（Ｓ２）を判断し、いずれかがＮＯであれば処理を終了する。エネルギ投入動作が開始され（Ｓ１：ＹＥＳ）、かつ、エネルギ投入動作中である（Ｓ２：ＹＥＳ）場合は、Ｓ３に移行する。 In the description of the flowchart below, the symbol “S” means a step.
First, it is determined whether or not an energy input operation has been started (S1) and whether or not an energy input operation is being performed (S2). If any of them is NO, the process ends. When the energy input operation is started (S1: YES) and the energy input operation is being performed (S2: YES), the process proceeds to S3.

Ｓ３では、着火判定回路７２からの着火判定信号ＩＧＪをチェックし、当該情報に基づいて混合気が着火しているか否かを判断する。混合気が着火していないと判断された場合には、Ｓ４に移行し、着火していると判断された場合にはＳ９に移行する。 In S3, the ignition determination signal IGJ from the ignition determination circuit 72 is checked, and it is determined whether or not the air-fuel mixture is ignited based on the information. If it is determined that the air-fuel mixture is not ignited, the process proceeds to S4, and if it is determined that the mixture is ignited, the process proceeds to S9.

混合気が着火していないと判断された場合（Ｓ３：ＮＯ）に移行するＳ４では、着火不良回数ｍをカウントアップする。
その後、Ｓ５では、着火不良回数ｍがＮ回以上であるか否かを判断する。Ｎは、例えば点火プラグ７による着火不良が偶発的なものでなく、明らかな火花エネルギの不足によるものであると判断する基準として設定される任意の数である。 In S4, when the air-fuel mixture is determined not to be ignited (S3: NO), the ignition failure count m is counted up.
Thereafter, in S5, it is determined whether or not the ignition failure count m is N or more. N is, for example, an arbitrary number set as a reference for determining that the ignition failure due to the spark plug 7 is not accidental but is due to apparent lack of spark energy.

着火不良回数ｍがＮ回以上である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６に移行する。Ｓ６では、火花エネルギを増やすために目標二次電流Ｉ２^*を上昇させ、または／かつ、エネルギ投入時間ＩＧＷを延長させる。その後、Ｓ７では、着火不良回数ｍを初期化する。
着火不良回数ｍがＮ回未満である場合には（Ｓ５：ＮＯ）、そのままＳ８に移行する。 When the number of ignition failures m is N or more (S5: YES), the process proceeds to S6. In S6, the target secondary current I2 ^* is increased to increase the spark energy, and / or the energy input time IGW is extended. Thereafter, in S7, the ignition failure count m is initialized.
When the number of ignition failures m is less than N (S5: NO), the process proceeds to S8 as it is.

Ｓ８では、クランク位置センサ３５からの情報を取得し、現在のクランク位置が所定位置を超えたか否かを判断する。所定位置とは、例えばピストン位置が下死点付近まで到達しており着火させてもエンジン出力には貢献できない位置である。現在のクランク位置が所定位置を超えていると判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には、Ｓ９に移行する。
現在のクランク位置が所定位置を超えていないと判断された場合（Ｓ８：ＮＯ）には、Ｓ３に戻り、再び着火判定を行う。 In S8, information from the crank position sensor 35 is acquired, and it is determined whether or not the current crank position exceeds a predetermined position. The predetermined position is, for example, a position where the piston position has reached the vicinity of bottom dead center and cannot contribute to engine output even when ignited. When it is determined that the current crank position exceeds the predetermined position (S8: YES), the process proceeds to S9.
If it is determined that the current crank position does not exceed the predetermined position (S8: NO), the process returns to S3 and the ignition determination is performed again.

混合気が着火していると判断された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、または、現在のクランク位置が所定位置を超えていると判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）に移行するＳ９では、点火制御部３３は、エネルギ投入信号ＩＧＷをＬレベルに立ち下げる。これにより、放電スイッチ５７がオフ状態になり、コンデンサ５６から点火コイル４０へのエネルギ投入が停止される。
その後、Ｓ１０では、着火不良回数ｍを初期化する。
以上により、着火判定処理を終了する。 When it is determined that the air-fuel mixture is ignited (S3: YES), or when it is determined that the current crank position exceeds the predetermined position (S8: YES), the ignition control unit 33 lowers the energy input signal IGW to L level. As a result, the discharge switch 57 is turned off, and energy input from the capacitor 56 to the ignition coil 40 is stopped.
Thereafter, in S10, the ignition failure count m is initialized.
Thus, the ignition determination process ends.

なお、上述の着火判定処理において、着火判定周期、ならびに、目標二次電流Ｉ２^*上昇およびエネルギ投入期間ＩＧＷの延長について、いずれを実施するか、或いは両方を実施するかの選択については、エンジン１３の運転条件等によって判断すればよい。着火判定周期は、Ｓ８からＳ３に戻る間に一定時間タイマーを用いた待ち時間制御等を加えることにより容易に設定でき、例えば略一定時間毎や略一定クランク角度毎に行われる。 Note that in the above-described ignition determination process, the engine 13 is selected as to which one or both of the ignition determination cycle, the target secondary current I2 ^* increase and the energy input period IGW are extended. Judgment may be made based on the operating conditions. The ignition determination cycle can be easily set by adding waiting time control using a fixed time timer while returning from S8 to S3, and is performed, for example, at approximately constant time intervals or approximately constant crank angles.

また、目標二次電流Ｉ２^*の上昇およびエネルギ投入期間ＩＧＷの延長によるエネルギ投入制御の条件の補正を実施しても、着火が検出されない場合には、これらのエネルギ投入制御の条件の補正に加えて、或いは、当該補正に換えて、電子制御ユニット３２のエンジン制御部３４からスロットル弁１４のアクチュエータ及びインジェクタ１６に信号を出力し、吸気量及び燃料噴射量を制御することで空燃比をリッチ化してもよい。さらに、空燃比を変更しても燃焼状態が改善しない場合にはダイアグ信号を出力してもよい。
また、上述の処理は原則として気筒毎に行う。ただし、構成を簡略化し、複数の気筒をグループとして制御してもよい。また、学習制御に反映させてもよい。 In addition, if ignition is not detected even when the energy input control conditions are corrected by increasing the target secondary current I2 ^* and extending the energy input period IGW, in addition to correcting these energy input control conditions. Alternatively, instead of the correction, a signal is output from the engine control unit 34 of the electronic control unit 32 to the actuator and the injector 16 of the throttle valve 14, and the air-fuel ratio is enriched by controlling the intake air amount and the fuel injection amount. May be. Furthermore, if the combustion state does not improve even if the air-fuel ratio is changed, a diagnosis signal may be output.
Further, the above-described processing is performed for each cylinder in principle. However, the configuration may be simplified and a plurality of cylinders may be controlled as a group. Moreover, you may reflect in learning control.

［比較］
次に、図５のタイムチャートを参照して、本実施形態の着火判定処理を含むエネルギ投入制御を行った場合と、比較例となる基本的なエネルギ投入制御を行った場合とを比較する。なお、図５では、本実施形態による波形を実線で示し、比較例による波形を２点鎖線で示している。 [Comparison]
Next, with reference to the time chart of FIG. 5, the case where the energy input control including the ignition determination process of the present embodiment is performed and the case where the basic energy input control as a comparative example is performed are compared. In FIG. 5, the waveform according to the present embodiment is indicated by a solid line, and the waveform according to the comparative example is indicated by a two-dot chain line.

本実施形態では、着火判定回路７２は、時刻ｔ３とｔ４との間（例えば時刻ｔＦ）に混合気が着火したと判定した場合、着火判定信号ＩＧＪをＨレベルに立ち上げる。すると、点火制御部３３は、即座にエネルギ投入信号ＩＧＷをＬレベルに立ち下げる。これによって、放電スイッチ信号ＳＷｄがオフ状態になり、放電スイッチ５７がオンオフ動作を停止するため、点火コイル４０へのエネルギ投入が停止される。エネルギ投入の停止後、二次電流Ｉ２は０になる。図５では、エネルギ投入の停止により短縮されたエネルギ投入期間ＩＧＷをＩＧＷ’と記載している。 In the present embodiment, the ignition determination circuit 72 raises the ignition determination signal IGJ to the H level when it is determined that the air-fuel mixture has ignited between times t3 and t4 (for example, time tF). Then, the ignition control unit 33 immediately lowers the energy input signal IGW to the L level. As a result, the discharge switch signal SWd is turned off and the discharge switch 57 stops the on / off operation, so that the energy input to the ignition coil 40 is stopped. After the energy input is stopped, the secondary current I2 becomes zero. In FIG. 5, the energy input period IGW shortened by stopping the energy input is denoted as IGW ′.

本実施形態では、コンデンサ電圧Ｖｄｃは、時刻ｔ３の直後から、点火コイル４０へのエネルギ投入のために徐々に減少しているが、エネルギ投入の停止後には減少が停止し、その時点の電圧値が保持される。
一方、比較例では、時刻ｔ３とｔ４との間に着火した場合にも、エネルギ投入期間ＩＧＷは変わらず、コンデンサ電圧Ｖｄｃは、時刻ｔ３からｔ４まで減少を続ける。
したがって、本実施形態では、比較例に対して余剰エネルギΔＶｄｃを加えたエネルギをコンデンサ５６に保持することができる。コンデンサ５６にエネルギを保持することにより、次回燃焼サイクルにおけるエネルギの充電をその保持した値から開始することができ、無駄なエネルギ放出をなくすことができる。 In the present embodiment, the capacitor voltage Vdc gradually decreases immediately after time t3 in order to input energy to the ignition coil 40. However, after the energy input stops, the decrease stops, and the voltage value at that time Is retained.
On the other hand, in the comparative example, even when ignition occurs between times t3 and t4, the energy input period IGW does not change, and the capacitor voltage Vdc continues to decrease from time t3 to t4.
Therefore, in this embodiment, the energy obtained by adding the surplus energy ΔVdc to the comparative example can be held in the capacitor 56. By holding energy in the capacitor 56, charging of energy in the next combustion cycle can be started from the held value, and wasteful energy release can be eliminated.

（効果）
（１）本実施形態の点火装置３０は、着火検出器７１が検出した情報に基づいて混合気が着火したか否かを判定する着火判定回路７２を備えており、エネルギ投入信号ＩＧＷに混合気が着火したと判定された場合、エネルギ投入部５０は同一のエネルギ投入信号ＩＧＷ内のエネルギ投入を即座に停止させる。燃焼サイクルの着火状態に同一サイクル内で即時に対応するため、投入エネルギを無駄に消費することない。 (effect)
(1) The ignition device 30 of the present embodiment includes an ignition determination circuit 72 that determines whether or not the air-fuel mixture has ignited based on information detected by the ignition detector 71, and the air-fuel mixture is supplied to the energy input signal IGW. Is determined to have ignited, the energy input unit 50 immediately stops energy input in the same energy input signal IGW. Since the ignition state of the combustion cycle is immediately handled within the same cycle, the input energy is not wasted.

（２）1回の燃焼サイクルにおいて連続してＮ回以上、エネルギ投入期間ＩＧＷ内の着火が検出されなかったとき、点火制御部３３は、目標二次電流Ｉ２^*の上昇およびエネルギ投入期間ＩＧＷを延長のいずれか一方、または両方を実施する。エネルギ投入期間ＩＧＷが延長されれば、点火プラグ７の放電持続時間が長くなり、目標二次電流Ｉ２^*が上昇すれば、点火プラグ７の放電電流は高くなり、着火しやすくなる。従って、エネルギ投入期間内に混合気が着火しないとき、同一期間内でエネルギ投入制御の条件を変更するため、着火性を確保することができる。 (2) When ignition in the energy input period IGW is not detected N times or more continuously in one combustion cycle, the ignition control unit 33 increases the target secondary current I2 ^* and the energy input period IGW. Implement one or both of the extensions. If the energy input period IGW is extended, the discharge duration of the spark plug 7 becomes longer, and if the target secondary current I2 ^* increases, the discharge current of the spark plug 7 becomes higher and ignition becomes easier. Therefore, when the air-fuel mixture does not ignite within the energy input period, the ignitability can be ensured because the energy input control conditions are changed within the same period.

（３）本実施形態の点火装置３０では、エネルギ投入部５０が、点火スイッチ４０による放電の発生中、一次コイル４１の接地側に電気エネルギを重畳的に投入することにより放電を持続させる方式を採用している。これにより、従来の多重放電等の方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
また、エネルギ投入期間ＩＧＷ中、二次電流Ｉ２は、常に負の値となり、交番電流を用いる他の方式のようにゼロクロスしないため、吹き消えの発生を防止することができる。 (3) In the ignition device 30 of the present embodiment, the energy input unit 50 maintains the discharge by superimposing the electric energy on the ground side of the primary coil 41 during the generation of the discharge by the ignition switch 40. Adopted. Thereby, compared with the conventional methods such as multiple discharge, it is possible to maintain a state in which ignition is possible for a certain period while efficiently applying the minimum energy by inputting energy from the low voltage side.
Further, during the energy input period IGW, the secondary current I2 is always a negative value, and zero crossing is not performed as in other systems using an alternating current, so that blowout can be prevented.

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態のエネルギ投入部５０は、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」を採用している。この他、本発明の「エネルギ投入手段」として、放電を継続させるエネルギ投入期間を設ける方式であれば、従来の多重放電方式や特開２０１２−１６７６６５号公報に開示された「ＤＣＯ方式」等の方式を採用して適宜、放電継続を中断させたり、延長させたりしてもよい。 (Other embodiments)
(A) The energy input unit 50 of the above embodiment employs a “method of inputting energy from the ground side of the primary coil” developed by the present applicant. In addition, as long as it is a method of providing an energy input period for continuing discharge as the “energy input means” of the present invention, the conventional multiple discharge method, “DCO method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167665, etc. By adopting a method, the continuation of discharge may be interrupted or extended as appropriate.

（イ）また、上記実施形態では、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」における制御条件を、着火状態に応じて補正している。この他、二次電流又はエネルギ投入期間を可変制御可能な方式であれば、従来の多重放電方式や特開２０１２−１６７６６５号公報に開示された「ＤＣＯ方式」等のエネルギ投入制御方式に対して、本発明を適用し、着火状態に応じて放電回数を変更したり、コイルの電源電圧を変更したり等を実施して、投入エネルギの制御値を補正するようにしてもよい。 (A) Further, in the above embodiment, the control condition in the “method of inputting energy from the ground side of the primary coil” developed by the present applicant is corrected according to the ignition state. In addition, as long as the secondary current or the energy input period can be variably controlled, the conventional multiple discharge method and the energy input control method such as “DCO method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167665 can be used. The present invention may be applied to correct the control value of the input energy by changing the number of discharges according to the ignition state, changing the power supply voltage of the coil, or the like.

（ウ）図２の構成の点火装置３０によるエネルギ投入制御は、図３に示すように、点火信号ＩＧＴのＨレベル中に充電スイッチ信号ＳＷｃをオンオフしてコンデンサ電圧Ｖｄｃを蓄積した後、エネルギ投入期間ＩＧＷに、一次コイル４１の接地側にエネルギを投入する方法に限らない。例えば、エネルギ投入期間ＩＧＷに、充電スイッチ信号ＳＷｃと放電スイッチ信号ＳＷｄとを交互にオンオフ制御することで、充電スイッチ信号ＳＷｃがオンのときエネルギ蓄積コイル５２が蓄積したエネルギを、その都度、一次コイル４１の接地側に投入するようにしてもよい。その場合、コンデンサ５６を備えなくてもよい。 (C) As shown in FIG. 3, the energy input control by the ignition device 30 having the configuration shown in FIG. 2 is performed after the charge switch signal SWc is turned on and off to accumulate the capacitor voltage Vdc while the ignition signal IGT is at the H level. The method is not limited to the method in which energy is input to the ground side of the primary coil 41 during the period IGW. For example, by alternately turning on / off the charge switch signal SWc and the discharge switch signal SWd during the energy input period IGW, the energy accumulated in the energy accumulation coil 52 when the charge switch signal SWc is on is changed to the primary coil each time. 41 may be put on the ground side. In that case, the capacitor 56 may not be provided.

（エ）二次電流Ｉ２の制御は、上記実施形態のように、二次電流検出抵抗４７及び二次電流検出回路４８を備え、二次電流Ｉ２をフィードバック制御する形態に限らない。例えば、二次電流検出抵抗４７及び二次電流検出回路４８を備えず、二次電流Ｉ２をフィードフォワード制御してもよい。 (D) The control of the secondary current I2 is not limited to the form in which the secondary current detection resistor 47 and the secondary current detection circuit 48 are provided and the secondary current I2 is feedback-controlled as in the above embodiment. For example, the secondary current detection resistor 47 and the secondary current detection circuit 48 may not be provided, and the secondary current I2 may be feedforward controlled.

（オ）着火判定回路７２は、上記実施形態のように点火回路ユニット３１に含まれる構成に限らず、電子制御ユニット３２に含まれてもよい。また、ハードウェア、ソフトウェアのいずれで構成されてもよい。 (E) The ignition determination circuit 72 is not limited to the configuration included in the ignition circuit unit 31 as in the above embodiment, and may be included in the electronic control unit 32. Further, it may be configured by either hardware or software.

（カ）点火回路ユニット３１は、電子制御ユニッ３２トを収容するハウジング内に収容されるか、あるいは点火コイル４０を収容するハウジング内に収容されてもよい。
点火スイッチ４５及びエネルギ投入部５０は別々のハウジング内に収容されてもよい。例えば、点火コイル４０を収容するハウジング内に点火スイッチ４５が収容され、電子制御ユニット３２を収容するハウジング内にエネルギ投入部５０が収容されてもよい。 (F) The ignition circuit unit 31 may be housed in a housing that houses the electronic control unit 32 or may be housed in a housing that houses the ignition coil 40.
The ignition switch 45 and the energy input unit 50 may be housed in separate housings. For example, the ignition switch 45 may be housed in a housing that houses the ignition coil 40, and the energy input unit 50 may be housed in the housing that houses the electronic control unit 32.

（キ）点火スイッチ４５は、ＩＧＢＴに限らず、比較的耐圧の高い他のスイッチング素子で構成されてもよい。また、充電スイッチ５３及び放電スイッチ５７は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、他のスイッチング素子で構成されてもよい。
（ク）直流電源６は、バッテリに限らず、例えば交流電源をスイッチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源等で構成されてもよい。 (G) The ignition switch 45 is not limited to the IGBT, and may be composed of other switching elements having a relatively high breakdown voltage. Further, the charge switch 53 and the discharge switch 57 are not limited to MOSFETs, and may be configured by other switching elements.
(H) The DC power source 6 is not limited to a battery, and may be constituted by, for example, a DC stabilized power source in which an AC power source is stabilized by a switching regulator or the like.

（ケ）上記実施形態では、エネルギ投入部５０は、ＤＣＤＣコンバータ５１によって、バッテリ６の電圧を昇圧している。他の実施形態では、点火装置３０がハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される場合には、主機バッテリの出力電圧をそのまま、或いは降圧して、投入エネルギとして用いてもよい。 (K) In the above embodiment, the energy input unit 50 boosts the voltage of the battery 6 by the DCDC converter 51. In another embodiment, when the ignition device 30 is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle, the output voltage of the main battery may be used as input energy as it is or after being stepped down.

（コ）電子制御ユニット３２は、主に点火装置３０を制御する部分の他に、上記実施形態の特徴とは比較的関連性の低い、エンジン１３全体の運転状態を制御する部分を含む。これらは一つのユニットとして構成されてもよく、或いは、信号線等によって互いに通信される別体のユニットとして構成されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 (E) The electronic control unit 32 includes a part for controlling the operating state of the entire engine 13 that is relatively unrelated to the characteristics of the above embodiment, in addition to a part for mainly controlling the ignition device 30. These may be configured as a single unit, or may be configured as separate units that communicate with each other via a signal line or the like.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

１３・・・内燃機関、
１７・・・燃焼室、
３０・・・点火装置、
４０・・・点火コイル、
４１・・・一次コイル、４２・・・二次コイル、
４５・・・点火スイッチ、
５０・・・エネルギ投入部（エネルギ投入手段）、
６・・・バッテリ（直流電源）、
７・・・点火プラグ、
７１・・・着火検出器、
７２・・・着火判定回路（着火判定手段）。 13 ... Internal combustion engine,
17 ... combustion chamber,
30 ... Ignition device,
40 ... ignition coil,
41 ... primary coil, 42 ... secondary coil,
45 ... Ignition switch,
50 ・・・ Energy input unit (energy input means),
6 ... Battery (DC power supply),
7 ... Spark plug,
71 ... Ignition detector,
72: Ignition determination circuit (ignition determination means).

Claims

内燃機関（１３）の燃焼室（１７）の混合気に点火する点火プラグ（７）の動作を制御する点火装置（３０）であって、
直流電源（６）から供給される一次電流が流れる一次コイル（４１）、及び、前記点火プラグの電極に接続され、前記一次電流の通電および遮断による二次電圧が発生し二次電流が流れる二次コイル（４２）を有する点火コイル（４０）と、
前記一次コイルの前記直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号（ＩＧＴ）にしたがって前記一次電流の導通と遮断とを切り替える点火スイッチ（４５）と、
前記点火スイッチにより前記一次電流を遮断し、前記遮断による電圧で前記点火プラグに放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間（ＩＧＷ）において、前記点火コイルにエネルギを投入可能なエネルギ投入手段（５０）と、
前記混合気の着火を検出する着火検出器（７１）からの情報を取得し、当該情報に基づいて、前記混合気が着火したか否かを判定する着火判定手段（７２）と、
を備え、
前記一次コイルの接地側には、接地に向かう電流を遮断し、接地から前記一次コイルの接地側に向かう電流を通流する整流素子（４６）が接続されており、
前記エネルギ投入手段は、エネルギが蓄積されるコンデンサ（５６）、及び、前記コンデンサと前記一次コイルの接地側との間に設けられる放電スイッチ（５７）を有し、前記エネルギ投入期間において、前記点火スイッチが遮断された状態で前記放電スイッチがオンすることで、前記コンデンサに蓄積されたエネルギを、前記一次コイルの接地側から前記二次電流と同じ極性で重畳的に前記点火コイルに投入可能であり、
前記エネルギ投入手段は、前記エネルギ投入期間内に前記混合気が着火したと判定されたとき、当該エネルギ投入期間のエネルギ投入を停止することを特徴とする点火装置。 An ignition device (30) for controlling the operation of a spark plug (7) for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber (17) of an internal combustion engine (13),
A primary coil (41) through which a primary current supplied from a DC power supply (6) flows and an electrode of the spark plug are connected, and a secondary voltage is generated by energization and interruption of the primary current, and a secondary current flows. An ignition coil (40) having a secondary coil (42);
An ignition switch (45) connected to a ground side opposite to the DC power source of the primary coil and switching between conduction and interruption of the primary current according to an ignition signal (IGT);
Energy input means capable of supplying energy to the ignition coil in a predetermined energy input period (IGW) after the primary current is interrupted by the ignition switch and discharge is generated in the spark plug by the voltage generated by the interruption. 50),
Ignition determination means (72) for acquiring information from an ignition detector (71) for detecting ignition of the air-fuel mixture, and determining whether or not the air-fuel mixture has ignited based on the information;
With
Connected to the ground side of the primary coil is a rectifying element (46) that cuts off a current that is directed to the ground and flows a current that is directed from the ground toward the ground side of the primary coil.
The energy input means includes a capacitor (56) for storing energy, and a discharge switch (57) provided between the capacitor and the ground side of the primary coil, and the ignition is performed during the energy input period. When the discharge switch is turned on while the switch is cut off, the energy stored in the capacitor can be superimposed on the ignition coil in the same polarity as the secondary current from the ground side of the primary coil. Yes,
The energy input means stops the energy input during the energy input period when it is determined that the air-fuel mixture has ignited within the energy input period.

１回の燃焼サイクルにおいて連続して前記エネルギ投入期間内に前記混合気が着火しなかったと判定されたとき、前記エネルギ投入期間の延長、又は、前記エネルギの投入目標値（Ｉ２^*）の上昇のうち、少なくとも一方を行う投入エネルギ制御手段（３３）を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。 When it is determined that the air-fuel mixture has not ignited continuously within the energy input period in one combustion cycle, the energy input period is extended or the energy input target value (I2 ^* ) is increased. The ignition device according to claim 1, further comprising input energy control means (33) for performing at least one of them.