JP6392535B2

JP6392535B2 - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP6392535B2
Application number: JP2014080667A
Authority: JP
Inventors: 真宏重永; 基正飯塚; 真人林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: JP2015200264A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来より、内燃機関の運転状態に応じて混合気をリーン燃焼する運転モードと、ストイキ等で燃焼する運転モードとを切り替える内燃機関の制御装置が知られている。
特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関の燃焼サイクル毎のばらつきにより燃焼室に形成されるタンブル流が弱くなり、これに伴って放電アークの伸長量が短い燃焼サイクルが発生した場合、気筒に取り付けた磁場発生手段を駆動する。これにより、磁場発生手段が発生する磁界により放電アークを伸ばし、混合気の着火性を高めている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a control device for an internal combustion engine that switches between an operation mode in which an air-fuel mixture is lean burned and an operation mode in which combustion is performed by stoichiometry or the like in accordance with the operation state of the internal combustion engine.
In the control device for an internal combustion engine described in Patent Document 1, the tumble flow formed in the combustion chamber becomes weak due to variations in the combustion cycle of the internal combustion engine, and accordingly, a combustion cycle in which the discharge arc is short is generated. In this case, the magnetic field generating means attached to the cylinder is driven. Thus, the discharge arc is extended by the magnetic field generated by the magnetic field generating means, and the ignitability of the air-fuel mixture is enhanced.

特開２０１３−７３５１号公報JP 2013-7351 A

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、磁場発生手段を駆動するときは燃焼室のタンブル流が弱いので、点火プラグの放電により生成された火炎核の移動量が小さいことが懸念される。これにより、空燃比がリーンの混合気全体に火炎伝播が正常に行われないと、失火によりトルク変動率が増大するおそれがある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の燃焼室の混合気に確実に着火することの可能な制御装置を提供することを目的とする。 However, the control device for an internal combustion engine described in Patent Document 1 is concerned that the amount of movement of the flame kernel generated by the discharge of the spark plug is small because the tumble flow in the combustion chamber is weak when driving the magnetic field generating means. Is done. As a result, if flame propagation is not performed normally over the entire air-fuel ratio, the torque fluctuation rate may increase due to misfire.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a control device that can reliably ignite an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine.

本発明は、燃焼室に気流が形成される内燃機関を制御する制御装置において、制御装置は、伸長量算出手段と、要求量算出手段と、伸長量判定手段と、噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
伸長量算出手段は、検出手段の検出値に基づき点火プラグの放電アークの伸長量を算出する。要求量算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて要求される放電アークの伸長の要求量を算出する。伸長量判定手段は、伸長量算出手段により算出された放電アークの伸長量が、要求量算出手段により算出された要求量よりも小さいか否かを判定する。
噴射制御手段は、内燃機関の吸気行程で燃料噴射弁から燃料の一次噴射を行い、伸長量判定手段により放電アークの伸長量が要求量よりも小さいと判断されたときは点火プラグの放電の維持期間に圧縮行程で燃料噴射弁から燃料の二次噴射を行い、伸長量判定手段により放電アークの伸長量が要求量以上と判断されたときは二次噴射を行わない。
The present invention relates to a control device that controls an internal combustion engine in which an air flow is formed in a combustion chamber, and the control device includes an expansion amount calculation means, a required amount calculation means, an expansion amount determination means, and an injection control means. It is characterized by that.
The extension amount calculation means calculates the extension amount of the discharge arc of the spark plug based on the detection value of the detection means. The required amount calculation means calculates the required amount of discharge arc extension required according to the operating state of the internal combustion engine. The extension amount determination means determines whether or not the extension amount of the discharge arc calculated by the extension amount calculation means is smaller than the request amount calculated by the request amount calculation means.
The injection control means performs primary injection of fuel from the fuel injection valve during the intake stroke of the internal combustion engine, and maintains the discharge of the spark plug when the extension amount determining means determines that the extension amount of the discharge arc is smaller than the required amount. Secondary injection of fuel is performed from the fuel injection valve in the compression stroke during the period, and secondary injection is not performed when the extension amount determination means determines that the extension amount of the discharge arc is equal to or greater than the required amount.

内燃機関の燃焼サイクル毎のばらつきにより内燃機関の燃焼室に導入される気流が弱くなると、点火プラグの放電アークが気流によって伸ばされず、その伸長量が小さくなることがある。この放電アークの伸長量が内燃機関の運転状態に応じて要求される要求量よりも小さいとき、制御装置は燃料噴射弁から燃料噴射を行い、点火プラグの電極近傍に燃料噴霧による可燃層を形成する。この制御装置が制御する内燃機関は、その可燃層に着火した火炎核が拡大及び移動することで、燃焼室の混合気を燃焼させることが可能である。したがって、気流の弱いサイクルが生じても失火が防がれるので、制御装置は、内燃機関のトルク変動率を安定させると共に、気流の弱いサイクルのみに圧縮行程噴射を実行するため、常時圧縮行程噴射を実行する制御と比較してＮＯｘ排出量を低減することができる。 If the airflow introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine becomes weak due to variations in the combustion cycle of the internal combustion engine, the discharge arc of the spark plug may not be extended by the airflow, and the extension amount may be reduced. When the extension amount of the discharge arc is smaller than the required amount required according to the operating state of the internal combustion engine, the control device injects fuel from the fuel injection valve, and forms a combustible layer by fuel spray near the electrode of the spark plug. To do. The internal combustion engine controlled by this control device can burn the air-fuel mixture in the combustion chamber by expanding and moving the flame kernels ignited in the combustible layer. Therefore, misfire can be prevented even if a cycle with weak airflow occurs, so that the control device stabilizes the torque fluctuation rate of the internal combustion engine and performs the compression stroke injection only in the cycle with weak airflow. The amount of NOx emission can be reduced as compared with the control that executes.

本発明の第１実施形態による内燃機関の制御装置が適用されるエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied. 内燃機関の制御装置が制御する点火装置の回路図である。It is a circuit diagram of an ignition device controlled by a control device of an internal combustion engine. 点火装置の基本動作を説明したタイムチャートである。It is a time chart explaining basic operation of an ignition device. 放電伸長量と着火時期との関係を示した実験データである。This is experimental data showing the relationship between the amount of discharge extension and the ignition timing. 第１実施形態の制御装置が行う処理を説明したフローチャートである。It is a flowchart explaining the process which the control apparatus of 1st Embodiment performs. 内燃機関の運転領域を説明するマップである。It is a map explaining the driving | operation area | region of an internal combustion engine. 燃焼サイクル毎の二次電圧のばらつきを示した実験データである。It is experimental data which showed the dispersion | variation in the secondary voltage for every combustion cycle. 第１実施形態の制御装置が行う噴射制御を説明したタイムチャートである。It is a time chart explaining injection control which a control device of a 1st embodiment performs. 第２実施形態の制御装置が行う処理を説明したフローチャートである。It is a flowchart explaining the process which the control apparatus of 2nd Embodiment performs. 第２実施形態の制御装置が行う放電制御を説明したタイムチャートである。It is a time chart explaining the discharge control which the control apparatus of 2nd Embodiment performs.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による内燃機関の制御装置は、車両等に搭載されるエンジンシステムの各部を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。以下の説明では、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」を「エンジン」という。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention is an electronic control apparatus (ECU) that controls each part of an engine system mounted on a vehicle or the like. In the following description, 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。
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している。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。 [Engine system configuration]
First, a schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIG.
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).

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燃料噴射弁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 fuel injection valve 16 in the combustion chamber 17, and reciprocates the piston 18 by the explosive force at the time of combustion. Exercise. 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とスロットル弁１４との間に設けられた気流制御弁２４は、吸気ポートから燃焼室１７に導入される気流により燃焼室１７内にタンブル流を形成可能である。本実施形態の気流制御弁２４が、特許請求の範囲に記載の「気流形成手段」の一例に相当する。
なお、本実施形態の燃料噴射弁１６は、エンジン１３の燃焼室１７に燃料を直接噴射する直噴型である。図１では、シリンダヘッドの吸気弁２２の外側に燃料噴射弁１６を設けているが、燃料噴射弁１６はシリンダヘッドの吸気弁２２と排気弁２３との間に点火プラグ７と並べて設けてもよい。 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 airflow control valve 24 provided between the intake valve 22 and the throttle valve 14 can form a tumble flow in the combustion chamber 17 by the airflow introduced into the combustion chamber 17 from the intake port. The airflow control valve 24 of the present embodiment corresponds to an example of “airflow forming means” recited in the claims.
The fuel injection valve 16 of this embodiment is a direct injection type that directly injects fuel into the combustion chamber 17 of the engine 13. In FIG. 1, the fuel injection valve 16 is provided outside the intake valve 22 of the cylinder head. However, the fuel injection valve 16 may be provided side by side with the spark plug 7 between the intake valve 22 and the exhaust valve 23 of the cylinder head. Good.

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の電極間に火花放電を発生させることにより行われる。点火装置３０は、制御装置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、燃焼室１７で火花放電を発生させる。
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、上記ギャップで絶縁破壊を生させる高電圧が一対の電極間に印加されると火花放電を発生する。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ７が一対の電極間に放電を発生し得る電圧をいう。 The air-fuel mixture in the combustion chamber 17 is ignited by generating a spark discharge between the electrodes of the spark plug 7 by the ignition device 30. The ignition device 30 operates the ignition circuit unit 31 based on a command from the control device 32 and applies a high voltage from the ignition coil 40 to the ignition plug 7, thereby generating a spark discharge in the combustion chamber 17.
The spark plug 7 has a pair of electrodes (see FIG. 2) that face each other with a predetermined gap in the combustion chamber 17 of the engine 13, and a high voltage that causes dielectric breakdown is applied between the pair of electrodes in the gap. Then, a spark discharge is generated. In the following description, “high voltage” refers to a voltage at which the spark plug 7 can generate a discharge between a pair of electrodes.

制御装置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いる。
制御装置３２は、アクセルペダル１１、燃圧センサ３４、筒内圧センサ３５、排気圧センサ３６、水温センサ３７、ＮＯｘセンサ３８、吸気圧センサ３９及びクランク角センサ１２、吸気温センサ２５等の各種センサから、破線矢印で示すように、検出信号が入力される。
制御装置３２は、上述した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、気流制御弁２４、燃料噴射弁１６、及び点火回路ユニット３１等を駆動してエンジン１３の運転を制御する。 The control device 32 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and the like.
The control device 32 includes various sensors such as an accelerator pedal 11, a fuel pressure sensor 34, an in-cylinder pressure sensor 35, an exhaust pressure sensor 36, a water temperature sensor 37, a NOx sensor 38, an intake pressure sensor 39, a crank angle sensor 12, and an intake temperature sensor 25. The detection signal is input as indicated by a broken line arrow.
The control device 32 drives the throttle valve 14, the airflow control valve 24, the fuel injection valve 16, the ignition circuit unit 31, and the like based on the detection signals from the various sensors described above to indicate the engine 13. Control driving.

［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及び点火回路ユニット３１などを含む。
点火コイル４０は、一次コイル４１、二次コイル４２及び整流素子４３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、他端が点火スイッチ４５を介して接地されている。なお、以下、一次コイル４１の反バッテリ側を「接地側」という。
二次コイル４２は、一次コイル４１と磁気回路を共有しており、一端が点火プラグ７の一対の電極を介して接地され、他端が接地されている。即ち、二次コイル４２は、一端と他端とが閉回路を構成している。 [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 the like.
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 non-battery side of the primary coil 41 is referred to as a “ground side”.
The secondary coil 42 shares a magnetic circuit with the primary coil 41, one end is grounded via a pair of electrodes of the spark plug 7, and the other end is grounded. That is, one end and the other end of the secondary coil 42 constitute a closed circuit.

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の通電に続く遮断によって発生し、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。
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た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。 The current that flows through the primary coil 41 is referred to as a primary current I1, the current that is generated by the interruption following the energization of the primary current I1, and the current that flows 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 ignition coil 40 generates a high voltage in the secondary coil 42 by a mutual induction action according to a change in the current flowing through the primary coil 41, and applies this high voltage to the 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、エネルギ投入部５０及び二次電流検出回路４８等を有している。
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、ゲートが制御装置３２に接続されている。コレクタは、整流素子４６を介してエミッタに接続されている。
点火スイッチ４５は、制御装置３２から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に流れる一次電流Ｉ１は、点火信号ＩＧＴに従い、点火スイッチ４５により通電及び遮断が切り替えられる。 The ignition circuit unit 31 includes an ignition switch (igniter) 45, an energy input unit 50, a secondary current detection circuit 48, and the like.
The ignition switch 45 is composed of, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor), a collector is connected to the ground side of the primary coil 41 of the ignition coil 40, an emitter is grounded, and a gate is connected to the control device 32. . The collector is connected to the emitter via the rectifying element 46.
The ignition switch 45 is turned on and off in response to an ignition signal IGT input from the control device 32 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 flowing through the primary coil 41 is switched between energization and cutoff by the ignition switch 45 in accordance with the ignition signal IGT.

「エネルギ投入手段」としてのエネルギ投入部５０は、ＤＣＤＣコンバータ５１、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。
ＤＣＤＣコンバータ５１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から構成されている。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。 The energy input unit 50 as “energy input means” includes a DCDC converter 51, a capacitor 56, a discharge switch 57, a discharge switch driver circuit 58, and a rectifying element 59.
The DCDC converter 51 includes an energy storage coil 52, a charge switch 53, a charge switch driver circuit 54, and a rectifier element 55. The DCDC converter 51 boosts the voltage of the battery 6 and supplies it to the capacitor 56.

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 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 drive the charging 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に誘起電流が流れ、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。
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と充電スイッチ５３との間の配線に接続され、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。 When the charging switch 53 is turned on, an induced 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.
One electrode of the capacitor 56 is connected to the wiring between the energy storage coil 52 and the charge switch 53 via the rectifying element 55, and the other electrode is grounded. Capacitor 56 stores the voltage boosted by DCDC converter 51.

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、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、一次コイル４１からコンデンサ５６への電流の逆流を防止している。 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 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 primary coil 41 to the capacitor 56.

二次電流検出回路４８は、二次電流検出部４７により二次コイル４２に流れる二次電流Ｉ２を検出する。そして、この二次電流検出回路４８は、二次電流Ｉ２を目標値（以下「維持目標電流値Ｉ２^*」という。）に一致させるようとするフィードバック制御により、放電スイッチ５７のオンデューティ比を決定し、ドライバ回路５８に指令する。
二次電流検出部４７、二次電圧検出部４７１、一次電流検出部４４及び一次電圧検出部４４１の信号は制御装置３２に入力される。本実施形態の二次電流検出部４７、二次電圧検出部４７１、一次電流検出部４４及び一次電圧検出部４４１は、特許請求の範囲に記載の「検出手段」の一例に相当する。 The secondary current detection circuit 48 detects the secondary current I <b> 2 flowing through the secondary coil 42 by the secondary current detection unit 47. The secondary current detection circuit 48 determines the on-duty ratio of the discharge switch 57 by feedback control to make the secondary current I2 coincide with a target value (hereinafter referred to as “maintenance target current value I2 ^* ”). Then, the driver circuit 58 is commanded.
Signals from the secondary current detection unit 47, the secondary voltage detection unit 471, the primary current detection unit 44, and the primary voltage detection unit 441 are input to the control device 32. The secondary current detection unit 47, the secondary voltage detection unit 471, the primary current detection unit 44, and the primary voltage detection unit 441 according to the present embodiment correspond to an example of “detection unit” recited in the claims.

制御装置３２は、エンジンの負荷及び回転数等から定められる運転領域に応じて放電を良好に維持可能な程度の電流に維持目標電流値Ｉ２^*を設定する。制御装置３２は、維持目標電流値Ｉ２^*を指示するための目標二次電流信号ＩＧＡを生成し、二次電流検出回路４８を介してドライバ回路５８に出力する。
また、制御装置３２は、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。 The control device 32 sets the maintenance target current value I2 ^* to a current that can satisfactorily maintain the discharge according to the operation region determined from the engine load and the rotational speed. The control device 32 generates a target secondary current signal IGA for instructing the maintenance target current value I2 ^*, and outputs the target secondary current signal IGA to the driver circuit 58 via the secondary current detection circuit 48.
Further, the control device 32 generates an ignition signal IGT and an energy input period signal IGW based on the operation information of the engine 13 acquired from various sensors, and outputs it to the ignition circuit unit 31.

点火信号ＩＧＴは、点火スイッチ４５のゲートと、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が入力されている期間、オンとなる。ドライバ回路５４は、点火信号ＩＧＴが入力されている期間、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。本実施形態では、充電スイッチ信号ＳＷｃは、周期が一定でオンデューティ比が可変である矩形波パルス信号である。 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 input. 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 during the period when the ignition signal IGT is input. In the present embodiment, the charging switch signal SWc is a rectangular wave pulse signal having a constant cycle and a variable on-duty ratio.

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が入力されている期間、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。ドライバ回路５８は、二次電流検出回路４８から入力される目標二次電流信号ＩＧＡに基づき、放電スイッチ信号ＳＷｄのオンデューティ比を変更する。本実施形態では、放電スイッチ信号ＳＷｄは、周期が一定でオンデューティ比が可変である矩形波パルス信号である。 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 input. The driver circuit 58 changes the on-duty ratio of the discharge switch signal SWd based on the target secondary current signal IGA input from the secondary current detection circuit 48. In the present embodiment, the discharge switch signal SWd is a rectangular wave pulse signal having a constant cycle and a variable on-duty ratio.

［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。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、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、一次電流Ｉ１、二次電流Ｉ２、投入エネルギＰ、充電スイッチ信号ＳＷｃ、放電スイッチ信号ＳＷｄの時間変化を示している。
ここで、「コンデンサ電圧Ｖｄｃ」はコンデンサ５６に蓄電された電圧を意味する。また、「投入エネルギＰ」は、コンデンサ５６から放出され、一次コイル４１の低電圧側端子側から点火コイル４０に供給されるエネルギを意味し、１回の点火タイミング中における供給開始（最初の放電スイッチ信号ＳＷｄの立ち上がり）からの積算値を示す。 [Ignition device operation]
Next, the operation of the ignition device 30 will be described with reference to the time chart of FIG. 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 capacitor voltage Vdc, the primary current I1, the secondary current I2, the input energy P, in order from the top on the vertical axis. The time change of the charge switch signal SWc and the discharge switch signal SWd is shown.
Here, “capacitor voltage Vdc” means the voltage stored in the capacitor 56. Further, “input energy P” means energy that is discharged from the capacitor 56 and supplied to the ignition coil 40 from the low-voltage side terminal side of the primary coil 41, and starts supply during one ignition timing (initial discharge) The integrated value from the rising edge of the switch signal SWd is shown.

図３の記載において、「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 the description of FIG. 3, “primary current I1” and “secondary current I2” have a positive current in the direction of the arrow shown in FIG. 2 and a negative current 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.

また、エネルギ投入期間信号ＩＧＷが出力されている時刻ｔ３−ｔ４の期間における二次電流Ｉ２の制御目標値を、「維持目標電流値Ｉ２^*」とする。維持目標電流値Ｉ２^*は、エンジンの負荷及び回転数等から定められる運転領域に応じて放電を良好に維持可能な程度の電流値に設定される。本実施形態では、波形の最大値を目標値とするが、他の実施形態では、波形の最大値と最小値との中間値を目標値としてもよく、又は最小値を目標値としてもよい。 Further, the control target value of the secondary current I2 in the period from the time t3 to t4 when the energy input period signal IGW is output is defined as “maintenance target current value I2 ^* ”. The maintenance target current value I2 ^* is set to a current value at which the discharge can be satisfactorily maintained according to the operation region determined from the engine load and the rotational speed. In this embodiment, the maximum value of the waveform is set as the target value, but in other embodiments, an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the waveform may be set as the target value, or the minimum value may be set as the target value.

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）レベルであるので放電スイッチ５７はオフされている。これにより、一次コイル４１に一次電流Ｉ１が通電される。 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 turned off. As a result, the primary coil 41 is energized with the primary current I1.

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。これにより、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。
なお、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、及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. As a result, 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.
The capacitor voltage Vdc, that is, the amount of energy stored in the capacitor 56 can be controlled by the on-duty ratio of the charge switch signal SWc and the number of on / off times.

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。すると自己誘電作用により一次コイル４１に電圧が発生し、これと同時に磁気回路及び磁束を共有している二次コイル４２に相互誘導作用によって高電圧が発生し、点火プラグ７の電極間にて放電が発生する。放電が発生すると、二次電流Ｉ２が流れる。
時刻ｔ２で放電を発生させた後にエネルギ投入を行わない場合、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。このような放電による点火方式を「通常点火」という。 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, a voltage is generated in the primary coil 41 by the self-dielectric action, and at the same time, a high voltage is generated by the mutual induction action in the secondary coil 42 sharing the magnetic circuit and the magnetic flux, and discharge is generated between the electrodes of the spark plug 7. Occurs. When discharge occurs, a secondary current I2 flows.
When energy is not input after the discharge is generated at time t2, the secondary current I2 approaches 0 [A] with the passage of time as shown by the broken line, and the discharge ends when the discharge is attenuated to the extent that the discharge cannot be maintained. . Such an ignition system by discharge is called “normal ignition”.

それに対し本実施形態では、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３にエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルに立ち上がることで、充電スイッチ５３がオフの状態で放電スイッチ５７がオンされる。これにより、コンデンサ５６に蓄積された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。これにより、放電中に、「投入エネルギＰに起因する一次電流Ｉ１」が通電する。なお、投入エネルギＰは、時刻ｔ２までに蓄積されたコンデンサ電圧Ｖｄｃが高いほど大きいものとなる。 On the other hand, in the present embodiment, the energy input period signal IGW rises to H level at time t3 immediately after time t2, so that the discharge switch 57 is turned on while the charge switch 53 is off. As a result, the energy accumulated in the capacitor 56 is released and supplied to the ground side of the primary coil 41. Thereby, “primary current I1 resulting from input energy P” is energized during discharge. The input energy P increases as the capacitor voltage Vdc stored up to time t2 increases.

このとき、二次コイル４２には、時刻ｔ２−ｔ３間に通電されていた二次電流Ｉ２に対し、投入エネルギＰに起因する一次電流Ｉ１の通電に伴う追加分の二次電流Ｉ２が同じ極性で重畳される。この二次電流Ｉ２の重畳は、時刻ｔ３−ｔ４の間、放電スイッチ５７がオンされる毎に行われる。
すなわち、放電スイッチ信号ＳＷｄがオンになる毎に、コンデンサ５６に蓄積されたエネルギにより一次電流Ｉ１が順次追加され、これに対応して、二次電流Ｉ２が順次追加される。これにより、二次電流Ｉ２は、維持目標電流値Ｉ２^*に一致するように維持される。
時刻ｔ４でエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＬレベルに立ち下がると、放電スイッチ信号ＳＷｄのオンオフ動作が停止し、一次電流Ｉ１、二次電流Ｉ２ともにゼロとなる。 At this time, the secondary coil 42 has an additional secondary current I2 having the same polarity as that of the primary current I1 caused by the input energy P, with respect to the secondary current I2 that is energized between the times t2 and t3. Is superimposed. The superimposition of the secondary current I2 is performed every time the discharge switch 57 is turned on between time t3 and time t4.
That is, every time the discharge switch signal SWd is turned on, the primary current I1 is sequentially added by the energy accumulated in the capacitor 56, and the secondary current I2 is sequentially added correspondingly. Thereby, the secondary current I2 is maintained so as to coincide with the maintenance target current value I2 ^* .
When the energy input period signal IGW falls to L level at time t4, the on / off operation of the discharge switch signal SWd stops, and both the primary current I1 and the secondary current I2 become zero.

このように、時刻ｔ２における放電の後、「一次コイル４１の接地側」から点火コイル４０にエネルギを投入する制御方式を、本明細書において「エネルギ投入制御」という。
一方、周知の多重放電方式のように、一次コイル４１のバッテリ６側にエネルギを投入する方式、或いは二次コイル４２の点火プラグ７と反対側から点火コイル４０にエネルギを投入する方式を包括して「従来の多重放電方式」という。上述した「エネルギ投入制御」は、「従来の多重放電方式」に比べ、低電圧側からエネルギを投入することにより、放電が継続可能な最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、放電アークが維持される状態を一定期間持続させることができる。 As described above, a control method in which energy is input from the “grounding side of the primary coil 41” to the ignition coil 40 after the discharge at time t2 is referred to as “energy input control” in this specification.
On the other hand, a method of supplying energy to the battery 6 side of the primary coil 41 or a method of supplying energy to the ignition coil 40 from the side opposite to the ignition plug 7 of the secondary coil 42 as in the known multiple discharge method is included. This is called “conventional multiple discharge method”. Compared to the “conventional multiple discharge method”, the “energy input control” described above, by supplying energy from the low voltage side, efficiently supplies the minimum energy that can continue the discharge while maintaining the discharge arc. Can be maintained for a certain period of time.

［第１実施形態の特徴］
ところで、混合気をリーン燃焼する際、エンジンの燃焼サイクル毎のばらつきにより燃焼室１７内で発生するタンブル流が弱くなることがある。この場合、点火プラグ７の放電アークが気流によって伸ばされず、その伸長量が小さくなる。この放電アークの伸長量がエンジンの運転状態に応じて要求される要求量よりも小さいと、希薄混合気に対する着火性が悪化し、失火によりトルク変動率が増大するおそれがある。 [Features of First Embodiment]
By the way, when the air-fuel mixture is burned lean, the tumble flow generated in the combustion chamber 17 may be weak due to variations in the combustion cycle of the engine. In this case, the discharge arc of the spark plug 7 is not extended by the air flow, and the extension amount is reduced. If the extension amount of the discharge arc is smaller than the required amount required according to the operating state of the engine, the ignitability with respect to the lean air-fuel mixture deteriorates, and the torque fluctuation rate may increase due to misfire.

図４は、エンジンを同一条件で運転し、数百回の燃焼サイクルにおいて、放電アークの伸長量と混合気の着火時期との関係をプロットした実験結果を示したものである。図４の破線Ｓに示すように、放電アークの伸長量が小さい程、着火時期が遅くなっていることが読み取れる。着火時期が遅いとは、即ち混合気が燃焼しにくい状態にあることを示している。 FIG. 4 shows the experimental results in which the relationship between the extension amount of the discharge arc and the ignition timing of the air-fuel mixture is plotted in several hundred combustion cycles when the engine is operated under the same conditions. As shown by the broken line S in FIG. 4, it can be seen that the ignition timing is delayed as the extension amount of the discharge arc is smaller. That the ignition timing is late indicates that the air-fuel mixture is not easily combusted.

そこで、本実施形態のエンジン１３の制御装置３２は、点火プラグ７の放電アークの伸長量がエンジンの運転状態に応じて要求される要求量よりも小さいことを検出すると、点火プラグ７の放電の維持期間に燃料噴射弁１６から燃料噴射を行うことを特徴とする。これにより、点火プラグ７の電極近傍に燃料噴霧による可燃層が形成され、その可燃層に着火した火炎核が拡大及び移動することで、燃焼室１７の混合気を燃焼させることが可能である。したがって、気流の弱いサイクルが生じても失火が防がれるので、エンジンのトルク変動率を安定させることができる。 Therefore, when the control device 32 of the engine 13 according to the present embodiment detects that the extension amount of the discharge arc of the spark plug 7 is smaller than the required amount required according to the operating state of the engine, the discharge device of the spark plug 7 is discharged. The fuel injection is performed from the fuel injection valve 16 during the maintenance period. As a result, a combustible layer is formed by fuel spray in the vicinity of the electrode of the spark plug 7, and the flame kernel ignited in the combustible layer expands and moves, so that the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 can be combusted. Therefore, even if a cycle with a weak airflow occurs, misfire can be prevented, and the torque fluctuation rate of the engine can be stabilized.

以下、本実施形態の制御装置３２がエンジンシステム１０に対して行う処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、図５では、ステップを「Ｓ」と表示している。
また、以下の説明において、制御装置３２は、伸長量算出手段８１、要求量算出手段８２、伸長量判定手段８３、噴射制御手段８４、エネルギ投入期間設定手段８５、回転数検出手段８６、到達判断手段８７、放電時期設定手段８８として機能する（図１参照）。 Hereinafter, the process which the control apparatus 32 of this embodiment performs with respect to the engine system 10 is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 5, the step is indicated as “S”.
In the following description, the control device 32 includes the extension amount calculation means 81, the required amount calculation means 82, the extension amount determination means 83, the injection control means 84, the energy input period setting means 85, the rotation speed detection means 86, and the arrival determination. It functions as means 87 and discharge timing setting means 88 (see FIG. 1).

制御装置３２は、この処理をエンジン１３の運転の開始と共に実行する。
ステップ１０１で処理が開始されると、ステップ１０２で制御装置３２は、アクセルペダル１１の踏み込み量及びクランク角センサ１２からの出力を読み込む。
続いてステップ１０３で制御装置３２は、上記アクセルペダル１１の踏み込み量及びクランク角センサ１２の出力等に基づき、エンジン１３の負荷ＫＬ及び回転数ＮＥを算出する。なお、制御装置３２がエンジン１３の回転数ＮＥを算出するとき、制御装置３２は回転数検出手段８６として機能する。 The control device 32 executes this process together with the start of operation of the engine 13.
When the process is started in step 101, the control device 32 reads the depression amount of the accelerator pedal 11 and the output from the crank angle sensor 12 in step 102.
Subsequently, in step 103, the control device 32 calculates the load KL and the rotational speed NE of the engine 13 based on the depression amount of the accelerator pedal 11, the output of the crank angle sensor 12, and the like. Note that when the control device 32 calculates the rotational speed NE of the engine 13, the control device 32 functions as the rotational speed detection means 86.

次にステップ１０４で制御装置３２は、予め記憶された図６に示すマップを参照し、上記の負荷、即ちトルクと及び回転数からエンジン１３の運転領域を設定する。
続いてステップ１０５では、ステップ１０４で設定した運転領域がリーン燃焼領域であるか否かを判定する。運転領域がリーン燃焼領域である場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、処理はステップ１０６に移行する。一方、運転領域が通常燃焼領域である場合（ステップ１０５：ＮＯ）、処理は上述のステップ１０１からステップ１０５を繰り返し実行する。 Next, in step 104, the control device 32 refers to the map shown in FIG.
Subsequently, in step 105, it is determined whether or not the operation region set in step 104 is a lean combustion region. If the operation region is a lean combustion region (step 105: YES), the process proceeds to step 106. On the other hand, when the operation region is the normal combustion region (step 105: NO), the process repeatedly executes step 101 to step 105 described above.

続いてステップ１０６で制御装置３２は噴射制御手段８４として機能し、予め記憶されたマップ（不図示）を参照し、リーン燃焼用の噴射制御を行う。即ち、制御装置３２は、エンジンの吸気行程で、噴射量をリーン燃焼用に減少した燃料噴射を実行する。
また、制御装置３２は、予め記憶されたマップ（不図示）を参照し、リーン燃焼用の点火制御を行う。即ち、制御装置３２は、各種センサから取得したエンジンの運転情報に基づいて、維持目標電流値Ｉ２^*を指示するための目標二次電流信号ＩＧＡを生成し、点火回路ユニット３１に出力する。 Subsequently, at step 106, the control device 32 functions as the injection control means 84, and performs injection control for lean combustion with reference to a map (not shown) stored in advance. That is, the control device 32 executes fuel injection with the injection amount reduced for lean combustion in the intake stroke of the engine.
In addition, the control device 32 performs ignition control for lean combustion with reference to a map (not shown) stored in advance. That is, the control device 32 generates a target secondary current signal IGA for instructing the maintenance target current value I2 ^* based on engine operation information acquired from various sensors, and outputs the target secondary current signal IGA to the ignition circuit unit 31.

ステップ１０７で制御装置３２は要求量算出手段８２として機能し、エンジンの運転状態に応じて要求される放電アークの伸長の要求量を燃焼サイクル毎に算出する。このとき、制御装置３２は、吸気圧センサ３９から入力される吸気圧、吸気温センサ２５から入力される吸気温、水温センサ３７から入力される冷却水の水温、及び図６のマップを参照した設定空燃比に基づき、希薄混合気に着火、燃焼可能な放電アークの伸長の要求量を算出する。 In step 107, the control device 32 functions as the required amount calculation means 82, and calculates the required amount of discharge arc extension required in accordance with the operating state of the engine for each combustion cycle. At this time, the control device 32 referred to the intake air pressure input from the intake pressure sensor 39, the intake air temperature input from the intake air temperature sensor 25, the coolant temperature input from the water temperature sensor 37, and the map of FIG. Based on the set air-fuel ratio, the required amount of discharge arc extension that can ignite and burn the lean air-fuel mixture is calculated.

また、制御装置３２はエネルギ投入期間設定手段８５として機能し、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。このとき、制御装置３２は、放電アークの伸長の要求量が大きい程エネルギ投入期間を長く設定し、放電アークの伸長の要求量が小さい程エネルギ投入期間を短く設定する。これは、燃焼室１７のタンブル流の強さが設定された所定の強さであると仮定した場合、点火プラグ７の放電が維持される期間が長い程、時間と共に放電アークが気流によって伸ばされるからである。
ステップ１０８で制御装置３２は、点火信号ＩＧＴ、目標二次電流信号ＩＧＡ、エネルギ投入期間信号ＩＧＷに基づき、点火プラグ７により点火放電を行う。 Further, the control device 32 functions as the energy input period setting means 85, generates an energy input period signal IGW, and outputs it to the ignition circuit unit 31. At this time, the control device 32 sets the energy input period longer as the required amount of extension of the discharge arc increases, and sets the energy input period shorter as the required amount of extension of the discharge arc decreases. Assuming that the strength of the tumble flow in the combustion chamber 17 is a predetermined strength, the longer the period during which the discharge of the spark plug 7 is maintained, the longer the discharge arc is extended by the air flow. Because.
In step 108, the control device 32 performs ignition discharge by the spark plug 7 based on the ignition signal IGT, the target secondary current signal IGA, and the energy input period signal IGW.

ステップ１０９で制御装置３２は伸長量算出手段８１として機能し、一次電流検出部４４、一次電圧検出部４４１二次電流検出部４７及び二次電圧検出部４７１の信号に基づき、点火プラグ７から点火放電された放電アークの伸長量を算出する。
図７に示すように、二次電圧は、燃焼サイクル毎にばらつきが生じる。一点鎖線Ａ及び実線Ｂに示す二次電圧は、クランク角の移行と共に変化率が大きいものとなっている。一方、破線Ｃに示す二次電圧はクランク角の移行と共に変化率が小さいものとなっている。点火プラグ７の電極に流れる二次電流を一定とした場合、点火プラグ７の放電アークの伸長量が大きくなる程、放電アークの電路の抵抗が大きくなるので、二次電圧が絶対値として大きくなる。したがって、一点鎖線Ａと実線Ｂに示す燃焼サイクルの放電アークの伸長量が比較的大きく、破線Ｃに示す燃焼サイクルの放電アークの伸長量が比較的小さいことが読み取れる。
このことから、制御装置３２は、所定時間における二次電圧の変化率（微分値）を検出することにより、放電アークの伸長量を短時間で検出可能である。なお、制御装置３２は、所定の閾値と二次電圧とを比較することにより、放電アークの伸長量を検出してもよい。
二次電圧は、二次電流検出部４７の信号のみから検出することが可能である。また、二次電圧は、二次電流検出部４７、一次電流検出部４４及び一次電圧検出部４４１の信号に基づいて算出することも可能である。 In step 109, the control device 32 functions as the expansion amount calculation means 81, and ignites from the spark plug 7 based on signals from the primary current detection unit 44, the primary voltage detection unit 441, the secondary current detection unit 47, and the secondary voltage detection unit 471. The amount of extension of the discharged discharge arc is calculated.
As shown in FIG. 7, the secondary voltage varies for each combustion cycle. The secondary voltage indicated by the alternate long and short dash line A and the solid line B has a large rate of change with the transition of the crank angle. On the other hand, the secondary voltage indicated by the broken line C has a small change rate as the crank angle shifts. When the secondary current flowing through the electrode of the spark plug 7 is constant, the resistance of the electric path of the discharge arc increases as the extension amount of the discharge arc of the spark plug 7 increases, so the secondary voltage increases as an absolute value. . Therefore, it can be seen that the amount of extension of the discharge arc in the combustion cycle indicated by the one-dot chain line A and the solid line B is relatively large, and the amount of extension of the discharge arc in the combustion cycle indicated by the broken line C is relatively small.
From this, the control device 32 can detect the extension amount of the discharge arc in a short time by detecting the change rate (differential value) of the secondary voltage in a predetermined time. The control device 32 may detect the extension amount of the discharge arc by comparing a predetermined threshold value with the secondary voltage.
The secondary voltage can be detected only from the signal from the secondary current detector 47. The secondary voltage can also be calculated based on signals from the secondary current detection unit 47, the primary current detection unit 44, and the primary voltage detection unit 441.

ステップ１１０で制御装置３２は伸長量判定手段８３として機能し、ステップ１０９で検出された点火放電による放電アークの伸長量が、ステップ１０７で算出された放電アークの伸長の要求量よりも小さいか否かを判定する。
混合気をリーン燃焼する際、エンジンの燃焼サイクル毎のばらつきにより燃焼室１７内で発生するタンブル流が弱くなると、点火プラグ７の放電アークが気流によって伸ばされず、その伸長量が小さくなる。図４で示したように、放電アークの伸長量が小さい程、着火時期が遅くなり、燃焼しにくい状態となる。
そこで、点火放電による放電アークの伸長量が、その要求量よりも小さい場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）、処理はステップ１１１へ移行する。 In step 110, the control device 32 functions as the extension amount determination means 83, and whether or not the extension amount of the discharge arc detected by the ignition discharge detected in step 109 is smaller than the required amount of extension of the discharge arc calculated in step 107. Determine whether.
When the air-fuel mixture is burned leanly, if the tumble flow generated in the combustion chamber 17 becomes weak due to variations in the combustion cycle of the engine, the discharge arc of the spark plug 7 is not extended by the air flow, and the amount of extension becomes small. As shown in FIG. 4, the smaller the extension amount of the discharge arc, the later the ignition timing becomes and the more difficult it is to burn.
Therefore, when the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge is smaller than the required amount (step 110: YES), the process proceeds to step 111.

ステップ１１１で制御装置３２は噴射制御手段８４として機能し、点火プラグ７の放電の維持期間に燃料噴射弁１６から燃料噴射を行う。これにより、点火プラグ７の電極近傍に燃料噴霧による可燃層が形成され、その可燃層に着火した火炎核が拡大及び移動することで、燃焼室１７の混合気が燃焼する。したがって、気流の弱いサイクルであっても混合気の着火性を高めることができる。
一方、ステップ１１０で点火放電による放電アークの伸長量が、その要求量以上である場合（ステップ１１０：ＮＯ）、処理はステップ１１２へ移行し、次の燃焼サイクルで上述のステップ１０１からステップ１１２を繰り返し実行する。 In step 111, the control device 32 functions as the injection control means 84 and injects fuel from the fuel injection valve 16 during the sustaining period of the discharge of the spark plug 7. As a result, a combustible layer is formed by fuel spray in the vicinity of the electrode of the spark plug 7, and the flame kernel ignited in the combustible layer expands and moves, so that the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 burns. Therefore, the ignitability of the air-fuel mixture can be enhanced even in a cycle with a weak airflow.
On the other hand, when the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge is greater than or equal to the required amount in step 110 (step 110: NO), the process proceeds to step 112, and the above steps 101 to 112 are performed in the next combustion cycle. Run repeatedly.

以上説明した本実施形態の制御装置３２が行う処理を、図８のタイムチャートに示す。
図８（Ａ）に示すように、制御装置３２は時刻ｔｘで点火放電による放電アークの伸長量が、その要求量よりも小さいか否かを判定する。
図８（Ｂ）に示すように、制御装置３２は、吸気行程で燃料噴射弁１６から燃料の一次噴射を行った後、時刻ｔｘで点火放電による放電アークの伸長量がその要求量よりも小さいと判定された場合、直ちに、燃料噴射弁１６から燃料の二次噴射を行う。
一方、図８（Ｃ）に示すように、制御装置３２は、吸気行程で燃料噴射弁１６から燃料の一次噴射を行った後、時刻ｔｘで点火放電による放電アークの伸長量がその要求量以上であると判定された場合、圧縮行程で燃料の二次噴射を行うことはない。
これにより、制御装置３２は、気流の弱いサイクルが生じても失火を防ぐことができる。また、制御装置３２は、気流が正常なサイクルでは圧縮行程で二次噴射を行わないので、ＮＯｘの排出量を低減することができる。 The processing performed by the control device 32 of the present embodiment described above is shown in the time chart of FIG.
As shown in FIG. 8A, the control device 32 determines whether or not the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge is smaller than the required amount at time tx.
As shown in FIG. 8B, the control device 32 performs the primary injection of fuel from the fuel injection valve 16 in the intake stroke, and then, at time tx, the extension amount of the discharge arc due to ignition discharge is smaller than the required amount. If it is determined that the fuel is injected, the secondary injection of fuel is immediately performed from the fuel injection valve 16.
On the other hand, as shown in FIG. 8C, the control device 32 performs the primary injection of fuel from the fuel injection valve 16 in the intake stroke, and then, at time tx, the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge exceeds the required amount. In the case where it is determined that the fuel pressure is determined, the secondary fuel injection is not performed in the compression stroke.
Thereby, the control apparatus 32 can prevent misfire even if the cycle with weak airflow arises. Further, since the control device 32 does not perform the secondary injection in the compression stroke in a cycle in which the airflow is normal, the NOx emission amount can be reduced.

［第１実施形態の作用効果］
第１実施形態のエンジンの制御装置３２は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、制御装置３２は、点火プラグ７の放電アークの伸長量がエンジンの運転状態に応じて要求される要求量よりも小さいとき、点火プラグ７の放電の維持期間に燃料噴射弁１６から燃料噴射を行う。
これにより、制御装置３２は点火プラグ７の電極近傍に燃料噴霧による可燃層を形成し、燃焼室１７の混合気を燃焼させることが可能である。そのため、気流の弱いサイクルが生じても失火が防がれるので、この制御装置３２は、エンジンのトルク変動率を安定させると共に、ＮＯｘ排出量を低減することができる。 [Effects of First Embodiment]
The engine control device 32 of the first embodiment has the following operational effects.
(1) In the first embodiment, when the extension amount of the discharge arc of the spark plug 7 is smaller than the required amount required according to the operating state of the engine, the control device 32 performs the discharge sustain period of the spark plug 7. Fuel injection is performed from the fuel injection valve 16.
Thus, the control device 32 can form a combustible layer by fuel spray in the vicinity of the electrode of the spark plug 7 and burn the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. For this reason, misfire can be prevented even if a cycle with a weak air flow occurs, and thus the control device 32 can stabilize the torque fluctuation rate of the engine and reduce the NOx emission amount.

（２）第１実施形態では、制御装置３２は噴射制御手段８４として機能し、放電アークの伸長量が要求量よりも小さいと判断されたときは圧縮行程で燃料噴射弁１６から燃料の二次噴射を行う。一方、制御装置３２は、放電アークの伸長量が要求量以上と判断されたときは二次噴射を行わない。
これにより、制御装置３２は、気流が正常なサイクルでは二次噴射を行わないので、ＮＯｘの排出量を低減することができる。 (2) In the first embodiment, the control device 32 functions as the injection control means 84, and when it is determined that the discharge arc extension amount is smaller than the required amount, the secondary fuel is supplied from the fuel injection valve 16 in the compression stroke. Perform the injection. On the other hand, the control device 32 does not perform the secondary injection when it is determined that the discharge arc extension amount is greater than or equal to the required amount.
Thereby, since the control apparatus 32 does not perform secondary injection in the cycle with normal airflow, it can reduce the discharge amount of NOx.

（３）第１実施形態では、制御装置３２は伸長量算出手段８１として機能し、二次電圧の所定時間における変化率に基づき、点火プラグ７の放電アークの伸長量を検出する。
これにより、制御装置３２は、放電アークの伸長量を短時間で検出することができる。 (3) In the first embodiment, the control device 32 functions as the extension amount calculating means 81 and detects the extension amount of the discharge arc of the spark plug 7 based on the rate of change of the secondary voltage in a predetermined time.
Thereby, the control apparatus 32 can detect the expansion | extension amount of a discharge arc in a short time.

（４）第１実施形態では、制御装置３２は要求量算出手段８２として機能し、吸気圧、吸気温、水温及び設定空燃比の少なくともいずれか一つに基づき、放電アークの伸長の要求量を算出する。
これにより、制御装置３２は、希薄混合気に確実に着火することが可能である。 (4) In the first embodiment, the control device 32 functions as the required amount calculation means 82, and determines the required amount of discharge arc extension based on at least one of the intake pressure, the intake air temperature, the water temperature, and the set air-fuel ratio. calculate.
Thereby, the control device 32 can reliably ignite the lean air-fuel mixture.

（５）第１実施形態では、制御装置３２はエネルギ投入期間設定手段８５として機能し、放電アークの要求量が大きい程、点火プラグ７の放電を維持する期間を長く設定する。一方、制御装置３２は、放電アークの要求量が小さい程、点火プラグ７の放電を維持する期間を短く設定する。
これにより、制御装置３２は、放電アークの伸長量を調節することが可能である。 (5) In the first embodiment, the control device 32 functions as the energy input period setting means 85, and sets a longer period for maintaining the discharge of the spark plug 7 as the required amount of discharge arc is larger. On the other hand, the control device 32 sets a shorter period for maintaining the discharge of the spark plug 7 as the required amount of the discharge arc is smaller.
Thereby, the control apparatus 32 can adjust the expansion | extension amount of a discharge arc.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９及び図１０に示す。第２実施形態において上述した第１実施形態と実質的に同一の構成及び処理には同一の符号を付して説明を省略する。
上述した第１実施形態の処理では、例えばエンジンの回転数が高い場合、圧縮行程で燃料噴射弁１６から噴射された燃料噴霧が放電の継続期間内に放電アークに到達しないことが考えられる。
そこで、第２実施形態のエンジン１３の制御装置３２は、圧縮行程で点火プラグ７による一次放電（プレ放電）と二次放電を行い、その一次放電の放電アークの伸長量により圧縮行程で燃料噴射を行うか否かを判定する。これにより、圧縮行程で燃料噴射弁１６から噴射された燃料噴霧は、二次放電の継続期間内にその放電アークに確実に到達する。したがって、エンジンの回転数が高く、気流の弱いサイクルであっても失火が防がれるので、この制御装置３２は、エンジンのトルク変動率を安定させると共に、ＮＯｘ排出量を低減することができる。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the second embodiment, substantially the same configurations and processes as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the process of the first embodiment described above, for example, when the engine speed is high, it is conceivable that the fuel spray injected from the fuel injection valve 16 in the compression stroke does not reach the discharge arc within the discharge duration.
Therefore, the control device 32 of the engine 13 of the second embodiment performs primary discharge (pre-discharge) and secondary discharge by the spark plug 7 in the compression stroke, and fuel injection is performed in the compression stroke by the extension amount of the discharge arc of the primary discharge. It is determined whether or not to perform. Thereby, the fuel spray injected from the fuel injection valve 16 in the compression stroke surely reaches the discharge arc within the duration of the secondary discharge. Therefore, misfire can be prevented even in a cycle where the engine speed is high and the airflow is weak, so that the control device 32 can stabilize the torque fluctuation rate of the engine and reduce the NOx emission amount.

以下、第２実施形態の制御装置３２がエンジンシステム１０に対して行う処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１０１からステップ１０６は、上述した第１実施形態の処理と同一である。
ステップ１０６の後、ステップ１２０で制御装置３２は到達判断手段８７として機能し、エンジンの回転数が所定の回転数よりも高いか否かを判定する。この所定の回転数は、圧縮行程で燃料噴射弁１６から噴射された燃料噴霧が放電の継続期間内に放電アークに到達可能な回転数として、予め実験又は学習により設定される。
エンジンの回転数が所定の回転数以下の場合、処理はステップ１０７に移行する。ステップ１０７からステップ１１２は、上述した第１実施形態の処理と同一である。 Hereinafter, the process which the control apparatus 32 of 2nd Embodiment performs with respect to the engine system 10 is demonstrated with reference to the flowchart of FIG.
Step 101 to step 106 are the same as the processing of the first embodiment described above.
After step 106, in step 120, the control device 32 functions as the arrival determination means 87, and determines whether or not the engine speed is higher than a predetermined speed. This predetermined rotation speed is set in advance by experiment or learning as the rotation speed at which the fuel spray injected from the fuel injection valve 16 in the compression stroke can reach the discharge arc within the duration of the discharge.
If the engine speed is equal to or lower than the predetermined engine speed, the process proceeds to step 107. Step 107 to step 112 are the same as the processing of the first embodiment described above.

一方、エンジンの回転数が所定の回転数よりも高い場合、処理はステップ１２１に移行する。
ステップ１２１では、要求量算出手段８２として機能し、エンジンの運転状態に応じて要求される放電アークの伸長の要求量を燃焼サイクル毎に算出する。
続いてステップ１２２では、制御装置３２は放電時期設定手段８８として機能し、点火プラグ７の放電時期を設定する。この放電時期は、一次放電と二次放電とが圧縮行程中に設定される。一次放電は、混合気に着火することなく、且つ、点火プラグ７の放電アークの伸長量を検出可能な程度の放電継続期間に設定される。これに対し、二次放電は、混合気に着火可能な程度の放電継続期間に設定される。そして制御装置３２は、まず点火プラグ７による一次放電を実行する。 On the other hand, if the engine speed is higher than the predetermined engine speed, the process proceeds to step 121.
In step 121, it functions as the required amount calculating means 82, and calculates the required amount of discharge arc extension required for each combustion cycle in accordance with the operating state of the engine.
Subsequently, at step 122, the control device 32 functions as the discharge timing setting means 88 and sets the discharge timing of the spark plug 7. The discharge timing is set during the compression stroke of the primary discharge and the secondary discharge. The primary discharge is set to a discharge duration period that does not ignite the air-fuel mixture and can detect the extension amount of the discharge arc of the spark plug 7. On the other hand, the secondary discharge is set to a discharge duration that allows ignition of the air-fuel mixture. Then, the control device 32 first performs primary discharge by the spark plug 7.

ステップ１２３では、制御装置３２は伸長量算出手段８１として機能し、点火プラグ７から一次放電された放電アークの伸長量を算出する。
次にステップ１２４で制御装置３２は伸長量判定手段８３として機能し、ステップ１２３で検出された放電アークの伸長量が、ステップ１２１で算出された放電アークの伸長の要求量よりも小さいか否かを判定する。
点火放電による放電アークの伸長量が、その要求量よりも小さい場合（ステップ１２４：ＹＥＳ）、処理はステップ１２５へ移行する。
ステップ１２５で制御装置３２は噴射制御手段８４として機能し、燃料噴射弁１６から燃料噴射を行う。
次にステップ１２４で制御装置３２は放電時期設定手段８８として機能し、点火プラグ７による二次放電を実行する。この二次放電は、ステップ１２５で燃料噴射が行われた直後又は燃料噴射と同時に実行される。これにより、二次放電を行う際、点火プラグ７の電極近傍に燃料噴霧による可燃層が形成される。したがって、気流の弱いサイクルであっても混合気の着火性を高めることができる。
一方、ステップ１２４で点火放電による放電アークの伸長量が、その要求量以上である場合（ステップ１２４：ＮＯ）、処理はステップ１２６へ移行し、圧縮工程噴射を行うことなく、二次放電を実行する。 In step 123, the control device 32 functions as the extension amount calculation means 81 and calculates the extension amount of the discharge arc that is primarily discharged from the spark plug 7.
Next, at step 124, the control device 32 functions as the extension amount determining means 83, and whether or not the extension amount of the discharge arc detected at step 123 is smaller than the required amount of extension of the discharge arc calculated at step 121. Determine.
When the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge is smaller than the required amount (step 124: YES), the process proceeds to step 125.
In step 125, the control device 32 functions as the injection control means 84 and performs fuel injection from the fuel injection valve 16.
Next, at step 124, the control device 32 functions as the discharge timing setting means 88 and executes secondary discharge by the spark plug 7. This secondary discharge is performed immediately after the fuel injection is performed in step 125 or simultaneously with the fuel injection. Thereby, when performing secondary discharge, a combustible layer is formed by fuel spray in the vicinity of the electrode of the spark plug 7. Therefore, the ignitability of the air-fuel mixture can be enhanced even in a cycle with a weak airflow.
On the other hand, when the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge is greater than or equal to the required amount in step 124 (step 124: NO), the process proceeds to step 126, and the secondary discharge is performed without performing the compression process injection. To do.

以上説明した第２実施形態の制御装置３２が行う処理を、図１０のタイムチャートに示す。
図１０（Ａ）に示すように、制御装置３２は時刻ｔａで一次放電を行い、時刻ｔｂで二次放電を行う。
また、制御装置３２は、時刻ｔｘで一次放電による放電アークの伸長量が、その要求量よりも小さいか否かを判定する。なお、一次放電による放電アークの伸長量と二次放電による放電アークの伸長量との相関関係を密にするため、時刻ｔａと時刻ｔｂとの間隔は短いことが好ましい。 The processing performed by the control device 32 of the second embodiment described above is shown in the time chart of FIG.
As shown in FIG. 10A, the control device 32 performs primary discharge at time ta and performs secondary discharge at time tb.
Further, the control device 32 determines whether or not the extension amount of the discharge arc due to the primary discharge is smaller than the required amount at the time tx. Note that the interval between the time ta and the time tb is preferably short so that the correlation between the extension amount of the discharge arc due to the primary discharge and the extension amount of the discharge arc due to the secondary discharge is made dense.

図１０（Ｂ）に示すように、制御装置３２は、吸気行程で燃料噴射弁１６から燃料の一次噴射を行った後、時刻ｔｘで一次放電による放電アークの伸長量がその要求量よりも小さいと判定されると、時刻ｔｂ又はその近傍で燃料噴射弁１６から燃料の二次噴射を行う。
一方、図１０（Ｃ）に示すように、制御装置３２は、吸気行程で燃料噴射弁１６から燃料の一次噴射を行った後、時刻ｔｘで点火放電による放電アークの伸長量がその要求量以上であると判定されると、圧縮行程で燃料の二次噴射を行うことはない。
これにより、制御装置３２は、エンジンの回転数が高く、気流の弱いサイクルであっても失火を防ぐことができる。また、制御装置３２は、気流が正常なサイクルでは圧縮行程で二次噴射を行わないので、ＮＯｘの排出量を低減することができる。 As shown in FIG. 10B, the control device 32 performs the primary injection of fuel from the fuel injection valve 16 in the intake stroke, and then the extension amount of the discharge arc due to the primary discharge is smaller than the required amount at time tx. Is determined, the secondary injection of fuel is performed from the fuel injection valve 16 at or near the time tb.
On the other hand, as shown in FIG. 10C, the control device 32 performs the primary injection of fuel from the fuel injection valve 16 in the intake stroke, and then, at time tx, the extension amount of the discharge arc due to the ignition discharge exceeds the required amount. If it is determined, the secondary injection of fuel is not performed in the compression stroke.
Thereby, the control apparatus 32 can prevent misfire even if it is a cycle with a high engine speed and a weak airflow. Further, since the control device 32 does not perform the secondary injection in the compression stroke in a cycle in which the airflow is normal, the NOx emission amount can be reduced.

［第２実施形態の作用効果］
第２実施形態のエンジンの制御装置３２は、次の作用効果を奏する。
（１）第２実施形態では、制御装置３２は放電時期設定手段８８として機能し、エンジンの圧縮行程で一次放電及び二次放電を行う。そして制御装置３２は、一次放電を行った際の二次電圧の所定時間における変化率に基づき、放電アークの伸長量を検出する。
これにより、制御装置３２は、圧縮行程で燃料の二次噴射を行うか否かを二次放電を行う前に判定することが可能である。そのため、エンジンが回転数が高くなった場合でも、制御装置３２は、燃料噴射弁１６から噴射された噴霧を、点火プラグ７による二次放電の維持期間の終了前に、その放電アークに到達させることができる。 [Effects of Second Embodiment]
The engine control device 32 of the second embodiment has the following operational effects.
(1) In the second embodiment, the control device 32 functions as the discharge timing setting means 88 and performs primary discharge and secondary discharge in the compression stroke of the engine. And the control apparatus 32 detects the expansion | extension amount of a discharge arc based on the change rate in the predetermined time of the secondary voltage at the time of performing primary discharge.
Thereby, the control device 32 can determine whether or not to perform the secondary injection of fuel in the compression stroke before performing the secondary discharge. Therefore, even when the engine speed increases, the control device 32 causes the spray injected from the fuel injection valve 16 to reach the discharge arc before the end of the secondary discharge maintenance period by the spark plug 7. be able to.

（２）第２実施形態では、一次放電は、混合気に着火することなく、且つ、点火プラグ７の放電アークの伸長量を検出可能な程度の放電継続期間に設定される。これに対し、二次放電は、混合気に着火可能な程度の放電継続期間に設定される。
これにより、放電時期設定手段８８は、一次放電により混合気に着火することなく、二次放電により混合気に着火することで、混合気の燃焼時期を正確に制御することができる。 (2) In the second embodiment, the primary discharge is set to a discharge duration period that does not ignite the air-fuel mixture and can detect the extension amount of the discharge arc of the spark plug 7. On the other hand, the secondary discharge is set to a discharge duration that allows ignition of the air-fuel mixture.
Thereby, the discharge timing setting means 88 can accurately control the combustion timing of the air-fuel mixture by igniting the air-fuel mixture by secondary discharge without igniting the air-fuel mixture by primary discharge.

（３）第２実施形態では、制御装置３２は、エンジンの回転数に基づき、点火プラグ７が通常行う放電の維持期間の終了前に点火プラグ７の放電アークに燃料噴霧が到達しないことを判断したときのみ、点火プラグ７により一次放電を行う。
これにより、エンジンの回転数に応じて必要なときにのみ一次放電を行うので、点火プラグ７の放電に消費されるエネルギを低減することができる。 (3) In the second embodiment, the control device 32 determines that the fuel spray does not reach the discharge arc of the spark plug 7 before the end of the discharge sustain period normally performed by the spark plug 7 based on the engine speed. Only when this is done, primary discharge is performed by the spark plug 7.
As a result, the primary discharge is performed only when necessary according to the engine speed, so that the energy consumed for the discharge of the spark plug 7 can be reduced.

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、エネルギ投入部５０によるエネルギ投入制御により、二次電流Ｉ２を維持目標電流値Ｉ２^*に維持するようにした。これに対し、他の実施形態では、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」等により二次電流Ｉ２を維持目標電流値Ｉ２^*に維持してもよい。 (Other embodiments)
(A) In the above embodiment, the secondary current I2 is maintained at the maintenance target current value I2 ^* by the energy input control by the energy input unit 50. On the other hand, in another embodiment, the secondary current I2 may be maintained at the maintenance target current value I2 ^* by the conventional multiple discharge method, the “DCO method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167665, or the like. .

（イ）上記実施形態では、エネルギ投入部５０によるエネルギ投入制御は、図３に示したように、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、エネルギ投入期間に一次コイル４１の接地側にエネルギを投入した。これに対し、他の実施形態では、例えば、エネルギ投入期間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により、充電スイッチ信号ＳＷｃがオンのときに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。 (A) In the above embodiment, the energy input control by the energy input unit 50 is performed after the charge switch signal SWc is turned on and off during the H level of the ignition signal IGT and the capacitor voltage Vdc is accumulated, as shown in FIG. Energy was input to the ground side of the primary coil 41 during the energy input period. On the other hand, in other embodiments, for example, the charge switch signal SWc and the discharge switch signal SWd are alternately turned on / off during the energy input period, whereby the energy storage coil 52 is stored when the charge switch signal SWc is on. The energy may be input to the ground side of the primary coil 41 each time. In that case, the capacitor 56 may not be provided.

（ウ）上記実施形態では、二次電流検出回路４８は、二次電流検出部４７により検出した二次電流Ｉ２を維持目標電流値Ｉ２^*に一致させるようとするフィードバック制御を行った。これに対し、他の実施形態では、例えば、二次電流検出回路４８を備えることなく、二次電流Ｉ２をフィードフォワード制御してもよい。 (C) In the above embodiment, the secondary current detection circuit 48 performs feedback control so as to make the secondary current I2 detected by the secondary current detection unit 47 coincide with the maintenance target current value I2 ^* . On the other hand, in another embodiment, for example, the secondary current I2 may be feedforward controlled without including the secondary current detection circuit 48.

（エ）他の実施形態では、点火回路ユニット３１は、ＥＣＵを収容するケースに収容するか、あるいは点火コイルを収容するケースに収容してもよい。
（オ）他の実施形態では、点火スイッチ４５及びエネルギ投入部５０は、別々のケースに収容してもよい。例えば、点火コイルを収容するケースに点火スイッチを収容し、また、ＥＣＵを収容するケースにエネルギ投入部を収容してもよい。 (D) In other embodiments, the ignition circuit unit 31 may be housed in a case housing the ECU, or may be housed in a case housing the ignition coil.
(E) In other embodiments, the ignition switch 45 and the energy input unit 50 may be housed in separate cases. For example, the ignition switch may be accommodated in a case that accommodates the ignition coil, and the energy input unit may be accommodated in the case that accommodates the ECU.

（カ）点火スイッチは、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してもよい。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してもよい。
（キ）直流電源は、バッテリ６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してもよい。 (F) The ignition switch is not limited to the IGBT, and may be composed of another switching element 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.
(G) The DC power supply is not limited to the battery 6 and may be constituted by a DC stabilized power supply or the like in which the AC power supply is stabilized by a switching regulator or the like.

（ク）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の電圧を昇圧した。これに対し、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。 (H) In the above embodiment, the energy input unit 50 boosts the voltage of the battery 6 by the DCDC converter 51. On the other hand, in other embodiments, 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.

（ケ）上記実施形態では、燃焼室１７内にタンブル流を形成可能なエンジンについて説明した。これに対し、他の実施形態では、エンジンは、燃焼室にスワール流等の気流を形成するものであってもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、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。 (K) In the above embodiment, the engine capable of forming a tumble flow in the combustion chamber 17 has been described. On the other hand, in other embodiments, the engine may form an air flow such as a swirl flow in the combustion chamber.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the invention in addition to combining the above-described plurality of embodiments.

７・・・点火プラグ
１０・・・エンジンシステム
１６・・・燃料噴射弁
２４・・・気流制御弁（気流形成手段）
３２・・・制御装置
４４・・・一次電流検出部（検出手段）
４４１・・・一次電圧検出部（検出手段）
４７・・・二次電流検出部（検出手段）
４７１・・・二次電圧検出部（検出手段）
５０・・・エネルギ投入部（エネルギ投入手段） 7 ... Spark plug 10 ... Engine system 16 ... Fuel injection valve 24 ... Air flow control valve (air flow forming means)
32... Control device 44... Primary current detector (detection means)
441 ... Primary voltage detector (detector)
47 ... Secondary current detector (detector)
471 ... Secondary voltage detector (detector)
50 ... Energy input unit (energy input means)

Claims

内燃機関（１３）の燃焼室（１７）に気流を形成する気流形成手段（２４）と、
前記燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（１６）と、
前記燃焼室の混合気に火花放電する点火プラグ（７）と、
直流電源（６）から一次電流（Ｉ１）が供給される一次コイル（４１）、及び前記点火プラグの電極に接続されて前記一次電流の通電及び遮断によって生じる二次電流（Ｉ２）が流れる二次コイル（４２）を有する点火コイル（４０）と、
前記一次コイルの反直流電源側の配線に接続され、前記一次電流の通電と遮断を切り替え可能な点火スイッチ（４５）と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記点火プラグの放電の維持期間を調節可能なエネルギ投入手段（５０）と、
前記一次電流、一次電圧、前記二次電流及び二次電圧の少なくともいずれか１つを検出する検出手段（４４，４４１，４７，４７１）と、を備えたエンジンシステム（１０）を制御する制御装置（３２）であって、
前記制御装置は、
前記検出手段の検出値に基づき前記点火プラグの放電アークの伸長量を算出する伸長量算出手段（８１）と、
前記内燃機関の運転状態に応じて要求される放電アークの伸長の要求量を算出する要求量算出手段（８２）と、
前記伸長量算出手段により算出された放電アークの伸長量が、前記要求量算出手段により算出された要求量よりも小さいか否かを判定する伸長量判定手段（８３）と、
前記内燃機関の吸気行程で前記燃料噴射弁から燃料の一次噴射を行い、前記伸長量判定手段により放電アークの伸長量が要求量よりも小さいと判断されたときは前記点火プラグの放電の維持期間に圧縮行程で前記燃料噴射弁から燃料の二次噴射を行い、前記伸長量判定手段により放電アークの伸長量が要求量以上と判断されたときは二次噴射を行わない噴射制御手段（８４）と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Airflow forming means (24) for forming an airflow in the combustion chamber (17) of the internal combustion engine (13);
A fuel injection valve (16) for directly injecting fuel into the combustion chamber;
A spark plug (7) for spark discharge to the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A primary coil (41) to which a primary current (I1) is supplied from a DC power source (6), and a secondary current (I2) that is connected to the electrode of the spark plug and that is generated by energization and interruption of the primary current flows. An ignition coil (40) having a coil (42);
An ignition switch (45) connected to the anti-DC power supply side wiring of the primary coil and capable of switching between energization and interruption of the primary current;
Energy input means (50) capable of adjusting a discharge sustaining period of the spark plug according to an operating state of the internal combustion engine;
A control device for controlling an engine system (10), comprising detection means (44, 441, 47, 471) for detecting at least one of the primary current, primary voltage, secondary current and secondary voltage. (32)
The control device includes:
An extension amount calculation means (81) for calculating an extension amount of the discharge arc of the spark plug based on a detection value of the detection means;
Request amount calculating means (82) for calculating a required amount of discharge arc extension required in accordance with the operating state of the internal combustion engine;
An extension amount determining means (83) for determining whether or not the extension amount of the discharge arc calculated by the extension amount calculating means is smaller than the required amount calculated by the required amount calculating means;
During the intake stroke of the internal combustion engine, primary injection of fuel is performed from the fuel injection valve, and when the extension amount determining means determines that the extension amount of the discharge arc is smaller than the required amount, the discharge duration of the spark plug is maintained Injection control means (84) for performing secondary injection of fuel from the fuel injection valve in the compression stroke and not performing secondary injection when the extension amount determining means determines that the extension amount of the discharge arc is greater than or equal to the required amount When,
A control device for an internal combustion engine, comprising:

前記制御装置は、前記点火プラグの放電時期を設定する放電時期設定手段（８８）を備え、
前記放電時期設定手段は、前記内燃機関の圧縮行程で一次放電及びその一次放電の後に二次放電を行い、
前記伸長量算出手段は、前記一次放電を行った際の前記検出手段の検出値に基づき前記点火プラグの放電アークの伸長量を検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 The control device includes a discharge timing setting means (88) for setting a discharge timing of the spark plug,
The discharge timing setting means performs a primary discharge in the compression stroke of the internal combustion engine and a secondary discharge after the primary discharge,
2. The control of the internal combustion engine according to claim 1 , wherein the extension amount calculation unit detects an extension amount of a discharge arc of the spark plug based on a detection value of the detection unit when the primary discharge is performed. apparatus.

前記一次放電は、混合気に着火することなく、且つ、前記伸長量算出手段が前記点火プラグの放電アークの伸長量を検出可能な程度の放電継続期間であり、
前記二次放電は、混合気に着火可能な程度の放電継続期間であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。 The primary discharge is a discharge duration period that does not ignite the air-fuel mixture, and that the extension amount calculation means can detect the extension amount of the discharge arc of the spark plug,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 , wherein the secondary discharge is a discharge continuation period such that the air-fuel mixture can be ignited.

前記制御装置は、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段（８６）と、
放電アークの伸長量が要求量よりも小さいときに行う燃料噴射の噴霧が前記点火プラグの放電の維持期間の終了前に前記点火プラグの放電アークに到達可能であるか否かを、前記内燃機関の回転数に基づき算出する到達判断手段（８７）と、を備え、
前記点火プラグの放電の維持期間の終了前に前記点火プラグの放電アークに燃料噴霧が到達しないことを前記到達判断手段が判断したときのみ、前記放電時期設定手段は一次放電及び二次放電を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。 The control device includes:
A rotational speed detecting means (86) for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
Whether or not the spray of fuel injection performed when the extension amount of the discharge arc is smaller than the required amount can reach the discharge arc of the spark plug before the end of the discharge plug discharge sustain period. An arrival determining means (87) for calculating based on the number of rotations of
The discharge timing setting means performs primary discharge and secondary discharge only when the arrival determination means determines that fuel spray does not reach the discharge arc of the spark plug before the end of the discharge period of the spark plug. The control device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3 ,

前記伸長量算出手段は、前記検出手段の検出値に基づく二次電圧の所定時間における変化率に基づき、前記点火プラグの放電アークの伸長量を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 Said extension amount calculating means, based on said rate of change at a given time of the secondary voltage based on the detection value of the detection means, of claims 1 to 4, characterized by detecting the amount of extension of the discharge arc of the spark plug The control device for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims.

前記要求量算出手段は、前記内燃機関の吸気圧、吸気温、水温及び設定空燃比の少なくともいずれか一つに基づき、放電アークの伸長の要求量を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 2. The required amount calculation means calculates a required amount of discharge arc extension based on at least one of intake pressure, intake air temperature, water temperature and set air-fuel ratio of the internal combustion engine. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 6.

前記要求量算出手段により算出された要求量が大きい程、前記エネルギ投入手段が前記点火プラグの放電を維持する期間を長く設定し、
前記要求量算出手段により算出された要求量が小さい程、前記エネルギ投入手段が前記点火プラグの放電を維持する期間を短く設定するエネルギ投入期間設定手段（８５）を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The larger the required amount calculated by the required amount calculating means, the longer the period during which the energy input means maintains the discharge of the spark plug,
The energy input period setting means (85) for setting a shorter period during which the energy input means maintains the discharge of the spark plug as the required amount calculated by the required amount calculation means is smaller. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of 1 to 6 .