JP7212177B2 - 内燃機関用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用制御装置に関する。

近年、車両の燃費向上のため、理論空燃比よりも薄い混合気を燃焼して内燃機関を運転する技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れて再度吸気させる技術などを導入した内燃機関の制御装置が開発されている。

この種の内燃機関の制御装置では、燃焼室における燃料や空気の量が理論値から乖離するため、点火プラグによる燃料への着火不良が生じやすくなる。そこで、燃焼室内のガス流速を高くすることで、点火プラグの電極間におけるガス流速を高くして、電極間に形成された放電路をガスの流れに乗って長く伸ばすようにすることで、放電路とガスの接触長さを長くして、着火不良を抑制する方法がある。

しかし、点火プラグの電極間におけるガス流速が高すぎると、放電路が十分に伸びる前に放電路の吹き消えが生じてしまい、必要な長さの放電量が得られない。放電路の吹き消えを抑制するためには、点火プラグの放電エネルギーを高くすることが有効である。しかしながら、必要以上のエネルギーを点火プラグから放電すると、エネルギー効率の低下や電極摩耗の促進を引き起こしてしまう。このため、点火プラグの電極間におけるガス流速を正確に推定し、その推定結果に応じて点火プラグの放電エネルギーを適切に制御する必要がある。

点火プラグの電極間におけるガス流速を正確に推定する方法として、点火プラグの放電中に電極間の電圧を検出し、検出された電圧の変化からガス流速を推定する方法が知られている。しかしながら、点火プラグの放電中は電極間の電圧が高電圧となるため、これを直接的に検出するのは困難である。

ガス流速の推定に関して、特許文献１には、点火コイルの二次電圧Ｖ２が反射した一次電圧Ｖ１に基づいて、点火プラグの電極間の電圧の大きさを求め、これに基づいて内燃機関の燃焼室内における混合気の流速を検出する技術が開示されている。

特開２０１８－２１５１８号公報

特許文献１に開示されている技術では、点火コイルの一次側に電流が流れていない状態で、一次電圧Ｖ１を計測する必要がある。このように通電電流が無い状態で得られた一次電圧Ｖ１の計測結果は、二次電圧Ｖ２以外にも、外部からの電磁波等の影響を受け易い。したがって、一次電圧Ｖ１の計測結果に基づいて求められる二次電圧Ｖ２は、信号と雑音の比率を表すＳＮ比が低下してしまい、その結果、混合気の流速推定において十分な推定精度が得られないといった課題がある。

したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、点火プラグの電極間の電圧を高ＳＮ比で測定することを目的とする。

本発明による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、前記点火コイルは、１次側に配置された１次コイルと、２次側に配置された２次コイルと、を有し、前記１次コイルは、主１次コイルおよび副１次コイルを有し、前記点火制御部は、前記点火プラグの放電中に前記２次コイルに流れる電流の変化に応じて前記副１次コイルに誘起される反射誘起電流に基づいて、前記点火プラグの電極間の電圧を算出する。

本発明によれば、点火プラグの電極間の電圧を高ＳＮ比で測定することができる。

実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。 点火プラグを説明する部分拡大図である。 実施の形態にかかる制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 内燃機関の運転状態と点火プラグ周囲のガス流速との関係を説明する図である。 点火プラグの電極間における放電路と流速の関係を説明する図である。 従来の点火コイルを含む電気回路を説明する図である。 従来の放電制御における点火コイルへ入力される制御信号と出力の関係を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。 第１の実施形態にかかる点火コイルを含む電気回路を説明する図である。 第１の実施形態にかかる放電制御における点火コイルへ入力される制御信号と出力の関係を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。 第１の実施形態にかかる点火コイルの制御方法を説明するフローチャートの一例である。 第１の実施形態にかかるガス流速に応じた点火コイルの放電制御の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態にかかる内燃機関用制御装置を説明する。

以下、本発明の一実施形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置１を説明する。この実施の形態では、制御装置１により、４気筒の内燃機関１００の各気筒１５０に各々設けられた点火プラグ２００の放電（点火）を制御する場合を例示して説明する。
以下、実施の形態において、内燃機関１００の一部の構成又は全ての構成及び制御装置１の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関１００の制御装置１と言う。

［内燃機関］ 図１は、内燃機関１００及び内燃機関用点火装置の要部構成を説明する図である。
図２は、点火プラグ２００の電極２１０、２２０を説明する部分拡大図である。

内燃機関１００では、外部から吸引した空気はエアクリーナ１１０、吸気管１１１、吸気マニホールド１１２を通流し、吸気弁１５１が開くと各気筒１５０に流入する。各気筒１５０に流入する空気量は、スロットル弁１１３により調整され、スロットル弁１１３で調整された空気量は、流量センサ１１４により測定される。

スロットル弁１１３には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ１１３ａが設けられている。このスロットル開度センサ１１３ａで検出されたスロットル弁１１３の開度情報は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１に出力される。

なお、スロットル弁１１３は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。

各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。

クランクシャフト１２３に取り付けられたリングギア１２０の径方向外側には、クランク角センサ１２１が設けられている。このクランク角センサ１２１により、クランクシャフト１２３の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ１２１は、例えば１０°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト１２３の回転角度を検出する。

シリンダヘッドのウォータジャケット（図示せず）には、水温センサ１２２が設けられている。この水温センサ１２２により、内燃機関１００の冷却水の温度を検出する。

また、車両には、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）を検出するアクセルポジションセンサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ：ＡＰＳ）１２６が設けられている。このアクセルポジションセンサ１２６により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ１２６で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置１に出力される。制御装置１は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁１１３を制御する。

燃料タンク１３０に貯留された燃料は、燃料ポンプ１３１によって吸引及び加圧された後、プレッシャレギュレータ１３２が設けられた燃料配管１３３を通流し、燃料噴射弁（インジェクタ）１３４に誘導される。燃料ポンプ１３１から出力された燃料は、プレッシャレギュレータ１３２で所定の圧力に調整され、燃料噴射弁（インジェクタ）１３４から各気筒１５０内に噴射される。プレッシャレギュレータ１３２で圧力調整された結果、余分な燃料は戻り配管（図示せず）を介して燃料タンク１３０に戻される。

内燃機関１００のシリンダヘッド（図示せず）には、燃焼圧センサ（ＣｙｌｉｎｄｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＰＳ、筒内圧センサとも言う）１４０が設けられている。燃焼圧センサ１４０は、各気筒１５０内に設けられており、気筒１５０内の圧力（燃焼圧）を検出する。

燃焼圧センサ１４０は、圧電式又はゲージ式の圧力センサが用いられ、広い温度領域に渡って気筒１５０内の燃焼圧（筒内圧）を検出することができるようになっている。

各気筒１５０には、排気弁１５２と、燃焼後のガス（排気ガス）を気筒１５０の外側に排出する排気マニホールド１６０が取り付けられている。この排気マニホールド１６０の排気側には、三元触媒１６１が設けられている。排気弁１５２が開くと、気筒１５０から排気マニホールド１６０に排気ガスが排出される。この排気ガスは、排気マニホールド１６０を通って三元触媒１６１で浄化された後、大気に排出される。

三元触媒１６１の上流側には、上流側空燃比センサ１６２が設けられている。この上流側空燃比センサ１６２は、各気筒１５０から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。

また、三元触媒１６１の下流側には、下流側空燃比センサ１６３が設けられている。この下流側空燃比センサ１６３は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ１６３は、例えばＯ２センサである。

また、各気筒１５０の上部には、点火プラグ２００が各々設けられている。点火プラグ２００の放電（点火）により、気筒１５０内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒１５０内で爆発が起こり、ピストン１７０が押し下げられる。ピストン１７０が押し下げられることにより、クランクシャフト１２３が回転する。

点火プラグ２００には、点火プラグ２００に供給される電気エネルギー（電圧）を生成する点火コイル３００が接続されている。点火コイル３００で発生した電圧により、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じる（図２参照）。

図２に示すように、点火プラグ２００では、中心電極２１０は、絶縁体２３０により絶縁状態で支持されている。この中心電極２１０に所定の電圧（実施の形態では、例えば２０，０００Ｖ～４０，０００Ｖ）が印加される。

外側電極２２０は接地されている。中心電極２１０に所定の電圧が印加されると、中心電極２１０と外側電極２２０との間で放電（点火）が生じる。

なお、点火プラグ２００において、中心電極２１０と外側電極２２０との間に存在する気体（ガス）の状態や筒内圧によって、ガス成分の絶縁破壊を起こして放電（点火）が発生する電圧が変動する。この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧と言う。

点火プラグ２００の放電制御（点火制御）は、後述する制御装置１の点火制御部８３により行われる。

図１に戻って、前述したスロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、クランク角センサ１２１、アクセルポジションセンサ１２６、水温センサ１２２、燃焼圧センサ１４０等の各種センサからの出力信号は、制御装置１に出力される。制御装置１では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関１００の運転状態を検出し、気筒１５０内に送出する空気量、燃料噴射量、点火プラグ２００の点火タイミング等の制御を行う。

［制御装置のハードウェア構成］ 次に、制御装置１のハードウェアの全体構成を説明する。

図１に示すように、制御装置１は、アナログ入力部１０と、デジタル入力部２０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部３０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６０と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート７０と、出力回路８０と、を有する。

アナログ入力部１０には、スロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、アクセルポジションセンサ１２６、上流側空燃比センサ１６２、下流側空燃比センサ１６３、燃焼圧センサ１４０、水温センサ１２２等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。

アナログ入力部１０には、Ａ／Ｄ変換部３０が接続されている。アナログ入力部１０に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル信号に変換され、ＲＡＭ４０に記憶される。

デジタル入力部２０には、クランク角センサ１２１からのデジタル出力信号が入力される。

デジタル入力部２０には、Ｉ／Ｏポート７０が接続されており、デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、このＩ／Ｏポート７０を介してＲＡＭ４０に記憶される。

ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。

ＭＰＵ５０は、ＲＯＭ６０に記憶された制御プログラム（図示せず）を実行することで、ＲＡＭ４０に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。ＭＰＵ５０は、制御プログラムに従って、内燃機関１００を駆動する各アクチュエータ（例えば、スロットル弁１１３、プレッシャレギュレータ１３２、点火プラグ２００等）の作動量を規定する制御値を算出し、ＲＡＭ４０に一時的に記憶する。

ＲＡＭ４０に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、Ｉ／Ｏポート７０を介して出力回路８０に出力される。

出力回路８０には、点火プラグ２００に印加する電圧を制御する点火制御部８３（図３参照）の機能などが設けられている。

［制御装置の機能ブロック］ 次に、本発明の実施形態にかかる制御装置１の機能構成を説明する。

図３は、本発明の一実施形態にかかる制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置１の各機能は、例えばＭＰＵ５０がＲＯＭ６０に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０で実現される。

図３に示すように、第１の実施形態にかかる制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３とを有する。

全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６と、燃焼圧センサ１４０（ＣＰＳ）に接続されており、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とを受け付ける。

全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とに基づいて、燃料噴射制御部８２と点火制御部８３の全体的な制御を行う。

燃料噴射制御部８２は、内燃機関１００の各気筒１５０を判別する気筒判別部８４と、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する角度情報生成部８５と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部８６と、に接続されており、気筒判別部８４からの気筒判別情報Ｓ３と、角度情報生成部８５からのクランク角度情報Ｓ４と、回転数情報生成部８６からのエンジン回転数情報Ｓ５と、を受け付ける。

また、燃料噴射制御部８２は、気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部８７と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部８８と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部８９と、に接続されており、吸気量計測部８７からの吸気量情報Ｓ６と、負荷情報生成部８８からのエンジン負荷情報Ｓ７と、水温計測部８９からの冷却水温度情報Ｓ８と、を受け付ける。

燃料噴射制御部８２は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁１３４から噴射される燃料の噴射量と噴射時間（燃料噴射弁制御情報Ｓ９）を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて燃料噴射弁１３４を制御する。

点火制御部８３は、全体制御部８１のほか、気筒判別部８４と、角度情報生成部８５と、回転数情報生成部８６と、負荷情報生成部８８と、水温計測部８９とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。

点火制御部８３は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル３００の１次側コイル（図示せず）に通電する電流量（通電角）と、通電開始時間と、１次側コイルに通電した電流を遮断する時間（点火時間）とを算出する。

点火制御部８３は、算出した通電角と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイルに点火信号ＳＡを出力することで、点火プラグ２００による放電制御（点火制御）を行う。

なお、少なくとも、点火制御部８３が点火信号ＳＡを用いて点火プラグ２００の点火制御を行う機能は、本発明の内燃機関用制御装置に相当する。

図４は、内燃機関１００の運転状態と点火プラグ２００周囲のガス流速との関係を説明する図である。図４に示すように、一般にはエンジン回転数や負荷が高いほど、気筒１５０内のガス流速が高くなり、点火プラグ２００周囲のガスも高流速になる。したがって、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０の間において、ガスが高速に流れることとなる。また、排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われる内燃機関１００では、エンジン回転数と負荷の関係に応じて、例えば図４に示すようにＥＧＲ率が設定される。なお、ＥＧＲ率をより高く設定する高ＥＧＲ領域を拡大するほど、低燃費化や低排気化を実現できるが、点火プラグ２００において着火不良が生じやすくなる。

図５は、点火プラグ２００の電極間における放電路と流速の関係を説明する図である。点火コイル３００において２次側コイルに高電圧が発生し、点火プラグ２００の中心電極２１０と外側電極２２０の間に絶縁破壊が生じると、これらの電極間に流れる電流が一定値以下になるまでの間、点火プラグ２００の電極間に放電路が形成される。この放電路に可燃ガスが接触すると、火炎核が成長して燃焼に至る。放電路は、電極間のガス流れの影響を受けて移動するため、ガス流速が高いほど短時間で長い放電路を形成し、ガス流速が低いほど放電路が短くなる。図５（ａ）はガス流速が高いときの放電路２１１の例を示しており、図５（ｂ）はガス流速が低いときの放電路２１２の例を示している。

内燃機関１００が高ＥＧＲ率で運転される場合、可燃ガスが放電路と接触しても火炎核が成長する確率が下がるため、可燃ガスが放電路と接触する機会を増やす必要がある。前述のように、放電路はガスの絶縁を破壊して生成されるため、放電路の維持に必要な電流を一定とすれば、放電路の長さに応じた電力の出力が必要となる。このため、ガス流速が高い場合は、短時間で大きな電力を点火コイル３００から点火プラグ２００へ出力するように点火コイル３００の通電制御を行い、これにより図５（ａ）のような長い放電路２１１を形成することで、より広範な空間のガスと接触機会を得ることが好ましい。一方、ガス流速が低い場合は、小さな電力を長時間の間に点火コイル３００から点火プラグ２００へ出力し続けるように点火コイル３００の通電制御を行い、これにより図５（ｂ）のような短い放電路２１２の形成を維持することで、点火プラグ２００の電極付近を通過するガスとの接触機会をより長時間にわたって得ることが好ましい。

［従来の点火コイルの電気回路］ 次に、本発明の実施形態を説明する前に、従来の点火コイルについて説明する。

図６は、本発明の比較例としての従来の点火コイル３００Ｃを含む電気回路４００Ｃを説明する図である。電気回路４００Ｃにおいて、点火コイル３００Ｃは、所定の巻き数で巻かれた１次側コイル３１０と、１次側コイル３１０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。

１次側コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、１次側コイル３１０には、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加される。

１次側コイル３１０の他端は、イグナイタ３４０に接続されており、イグナイタ３４０を介して接地されている。イグナイタ３４０には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）などが用いられる。

イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子は、点火制御部８３に接続されている。点火制御部８３から出力された点火信号ＳＡは、イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に入力される。イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に点火信号ＳＡが入力されると、イグナイタ３４０のコレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間が通電状態となり、コレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間に電流が流れる。これにより、点火制御部８３からイグナイタ３４０を介して点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号ＳＡが出力され、１次側コイル３１０に電流が流れて電力（電気エネルギー）が蓄積される。

点火制御部８３からの点火信号ＳＡの出力が停止して、１次側コイル３１０に流れる電流が遮断されると、１次側コイル３１０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。

点火信号ＳＡにより２次側コイル３２０に発生する高電圧が、点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加されることで、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に電位差が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した電位差が、ガス（気筒１５０内の混合気）の絶縁破壊電圧Ｖｍ以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じ、燃料（混合気）への点火（着火）が行われる。

比較例では、点火制御部８３は、以上説明したような電気回路４００Ｃの動作により、点火信号ＳＡを用いて点火コイル３００Ａの通電を制御する。これにより、点火プラグ２００を制御するための点火制御を実施する。

［従来の点火コイルの放電制御］ 次に、従来の点火コイルの放電制御について説明する。図７は、従来の放電制御における点火コイルへ入力される制御信号と出力の関係を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。図７のタイミングチャートは、従来の点火コイル３００Ｃを用いてガスが高流速の場合に点火プラグ２００を放電させたときの一例である。図７では、点火制御部８３から出力される点火信号ＳＡと、この点火信号ＳＡに応じて１次側コイル３１０に流れる１次電流Ｉ１、１次側コイル３１０に発生する１次電圧Ｖ１、点火コイル３００Ｃに蓄積される電気エネルギーＥ、２次側コイル３２０に流れる２次電流Ｉ２、および２次側コイル３２０に発生する２次電圧Ｖ２との関係を示している。なお、２次電流Ｉ２と２次電圧Ｖ２の測定ポイントは、図６に示すように、点火プラグ２００と点火コイル３００Ｃの間としている。また、１次電流Ｉ１の測定ポイントは、直流電源３３０と点火コイル３００Ｃの間とし、１次電圧Ｖ１の測定ポイントは、図６に示すように１次側コイル３１０の両端としている。

点火信号ＳＡがＨＩＧＨになると、イグナイタ３４０が１次側コイル３１０を通電し、直流電源３３０からの電圧が１次電圧Ｖ１に印加されて１次電流Ｉ１が上昇する。１次側コイル３１０の通電中は、点火コイル３００Ｃ内の電気エネルギーＥが時間と共に上昇する。

その後、点火信号ＳＡがＬＯＷになると、イグナイタ３４０は１次側コイル３１０の通電を遮断する。これにより、２次側コイル３２０へ起電力が生じて、点火コイル３００Ｃから点火プラグ２００への電気エネルギーＥの供給が開始される。点火プラグ２００の電極間の絶縁が破壊されると、点火プラグ２００の放電が開始される。このような絶縁破壊を伴う点火プラグ２００の放電は、容量放電と呼ばれる。点火プラグ２００の放電開始後は、点火コイル３００Ｃ内の電気エネルギーＥが時間と共に減少し、点火プラグ２００の放電が維持される。このような絶縁破壊を伴わない点火プラグ２００の放電は、誘導放電と呼ばれる。

２次電流Ｉ２は、容量放電時に大きく上昇する。この容量放電による２次電流Ｉ２は短時間で終了する。点火プラグ２００の放電が開始されて電極間に放電路が形成されると、２次電流Ｉ２は急激に低下し、その後の誘導放電時には時間と共に減少する。放電路はガスの流れと共に伸長するため、時間経過と共に２次電圧Ｖ２が上昇する。このとき、点火プラグ２００の電極間に存在するガスの流速に応じて、放電路の維持に必要な２次電流Ｉ２の大きさが変化する。

２次電流Ｉ２が、放電路の維持に必要な最低値から、放電できなくなる最大値までの間になると、点火プラグ２００は放電路の吹き消えと再放電を繰り返す。このとき、放電路が無くなっても点火コイル３００Ｃ内の電気エネルギーＥは残っているため、点火プラグ２００において容量放電を伴う再放電（リストライク）が発生する。

点火コイル３００Ｃ内の電気エネルギーＥが減少すると、それに伴って２次電流Ｉ２も低下する。２次電流Ｉ２が放電できなくなる最大値以下になると、点火プラグ２００の放電が停止する。

このように、点火プラグ２００の放電開始から放電終了までの間、電極間における放電路の長さの変化に応じて、２次電圧Ｖ２と２次電流Ｉ２がそれぞれ変化する。また、２次電流Ｉ２の変化により、電磁誘導による起電力が１次側コイル３１０において生じるため、１次電圧Ｖ１が変化する。この１次電圧Ｖ１の変化は、２次電圧Ｖ２の変化と対応している。そのため、点火プラグ２００の放電中に１次電圧Ｖ１を検出し、その検出信号を基に２次電圧Ｖ２を測定することが可能である。

しかしながら、点火コイル３００Ｃでは一般的に、２次側コイル３２０よりも１次側コイル３１０の方が巻き数が少ない。そのため、１次電圧Ｖ１は２次電圧Ｖ２と比べて振幅が減衰する。さらに、点火プラグ２００の放電開始後は１次電流Ｉ１がゼロであるため、このとき１次側コイル３１０に発生する１次電圧Ｖ１は、２次側コイル３２０からの電磁誘導以外に、外部からの電磁波の影響を受けやすい。したがって、点火プラグ２００の放電中に１次電圧Ｖ１を検出し、その検出信号を基に２次電圧Ｖ２を測定した場合、ＳＮ比が低下するという課題がある。

そこで本発明では、図６で説明した点火コイル３００Ｃに替えて、１次側コイルを２つ有する点火コイル３００を採用し、この点火コイル３００に対して放電制御を行うとともに、１次電圧Ｖ１を検出して２次電圧Ｖ２の測定を行う。これにより、２次電圧Ｖ２を直接検知しなくても、点火プラグ２００の放電中における２次電圧Ｖ２を高ＳＮ比で間接的に測定できるようにしている。

［第１の実施形態：点火コイルの電気回路］ 次に、本発明の第１の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する。

図８は、本発明の第１の実施形態にかかる点火コイル３００を含む電気回路４００を説明する図である。電気回路４００において、点火コイル３００は、所定の巻き数でそれぞれ巻かれた２種類の１次側コイル３１０、３６０と、１次側コイル３１０、３６０よりも多い巻き数で巻かれた２次側コイル３２０と、を含んで構成される。ここで、点火プラグ２００の点火時には、先に１次側コイル３１０からの電力が２次側コイル３２０に供給され、その電力に重ねて、１次側コイル３６０からの電力が２次側コイル３２０に供給される。そのため以下では、１次側コイル３１０を「主１次コイル」、１次側コイル３６０を「副１次コイル」とそれぞれ称する。また、主１次コイル３１０に流れる電流を「主１次電流」、副１次コイル３６０に流れる電流を「副１次電流」とそれぞれ称する。

主１次コイル３１０の一端は、直流電源３３０に接続されている。これにより、主１次コイル３１０には、所定の電圧（実施の形態では、例えば１２Ｖ）が印加される。

主１次コイル３１０の他端は、イグナイタ３４０に接続されており、イグナイタ３４０を介して接地されている。イグナイタ３４０には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）などが用いられる。

イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子は、点火制御部８３に接続されている。点火制御部８３から出力された点火信号ＳＡは、イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に入力される。イグナイタ３４０のベース（Ｂ）端子に点火信号ＳＡが入力されると、イグナイタ３４０のコレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間が通電状態となり、コレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間に電流が流れる。これにより、点火制御部８３からイグナイタ３４０を介して点火コイル３００の主１次コイル３１０に点火信号ＳＡが出力され、主１次コイル３１０に主１次電流が流れて電力（電気エネルギー）が蓄積される。

点火制御部８３からの点火信号ＳＡの出力が停止して、主１次コイル３１０に流れる主１次電流が遮断されると、主１次コイル３１０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。

副１次コイル３６０の一端は、主１次コイル３１０と共通で直流電源３３０に接続されている。これにより、副１次コイル３６０にも、所定の電圧（実施の形態では、例えば１２Ｖ）が印加される。

副１次コイル３６０の他端は、イグナイタ３５０に接続されており、イグナイタ３５０を介して接地されている。イグナイタ３５０には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）などが用いられる。

イグナイタ３５０のベース（Ｂ）端子は、点火制御部８３に接続されている。点火制御部８３から出力された点火信号ＳＢは、イグナイタ３５０のベース（Ｂ）端子に入力される。イグナイタ３５０のベース（Ｂ）端子に点火信号ＳＢが入力されると、イグナイタ３５０のコレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間が点火信号ＳＢの電圧変化に応じた通電状態となり、コレクタ（Ｃ）端子とエミッタ（Ｅ）端子間に点火信号ＳＢの電圧変化に応じた電流が流れる。これにより、点火制御部８３からイグナイタ３５０を介して点火コイル３００の副１次コイル３６０に点火信号ＳＢが出力され、副１次コイル３６０に副１次電流が流れて電力（電気エネルギー）が発生する。

点火制御部８３からの点火信号ＳＢの出力が変化して、副１次コイル３６０に流れる副１次電流が変化すると、副１次コイル３６０に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が２次側コイル３２０に発生する。

点火信号ＳＡにより２次側コイル３２０に発生する高電圧に、点火信号ＳＢにより２次側コイル３２０に発生する高電圧が加わって、点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加されることで、点火プラグ２００の中心電極２１０と、外側電極２２０との間に電位差が発生する。この中心電極２１０と外側電極２２０との間に発生した電位差が、ガス（気筒１５０内の混合気）の絶縁破壊電圧Ｖｍ以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極２１０と外側電極２２０との間に放電が生じ、燃料（混合気）への点火（着火）が行われる。

副１次コイル３６０とイグナイタ３５０の間には、副１次コイル３６０に流れる副１次電流を検知するための電流検知部３７０が設けられている。電流検知部３７０は、検知した副１次電流の値を点火制御部８３へ送信する。

点火制御部８３は、所定の目標電流を副１次コイル３６０に対して設定する。そして、点火プラグ２００の放電開始後、この目標電流に応じた点火信号ＳＢをイグナイタ３５０へ出力する。これにより、副１次コイル３６０からの電気エネルギーによる電流が、２次側コイル３２０に流れる２次電流において重畳される。

点火制御部８３は、以上説明したような電気回路４００の動作により、点火信号ＳＡとＳＢを用いて点火コイル３００の通電を制御する。これにより、点火プラグ２００を制御するための点火制御を実施する。

また、点火制御部８３は、点火信号ＳＢの出力中に電流検知部３７０によって検知された副１次電流値を取得する。副１次コイル３６０に流れる副１次電流には、点火信号ＳＢに応じてイグナイタ３５０が動作することで直流電源３３０から流れる電流成分（以下、「通電電流」と称する）と、２次側コイル３２０に流れる２次電流の変化に伴う電磁誘導によって副１次コイル３６０に誘起された電圧による電流成分（以下、「反射誘起電流」）とが含まれる。また、副１次コイル３６０の電圧変化は２次電圧の変化と対応している。そのため、点火制御部８３は、取得した副１次電流値から反射誘起電流を求めることで、副１次コイル３６０の電圧変化に応じた２次電圧の変化を推定することができる。そして、推定した２次電圧の変化を基に、予め定めた数式や変換テーブルを用いて、電極間のガス流速を算出することができる。

［第１の実施形態：点火コイルの放電制御］ 次に、本発明の第１の実施形態にかかる点火コイルの放電制御について説明する。図９は、本発明の第１の実施形態にかかる放電制御における点火コイルへ入力される制御信号と出力の関係を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。図９のタイミングチャートは、本実施形態の点火コイル３００を用いてガスが高流速の場合に点火プラグ２００を放電させたときの一例である。図９では、点火制御部８３から出力される点火信号ＳＡと、この点火信号ＳＡに応じて主１次コイル３１０に流れる主１次電流Ｉ１と、点火制御部８３から出力される点火信号ＳＢと、この点火信号ＳＢに応じて副１次コイル３６０に流れる副１次電流Ｉ３と、点火コイル３００に蓄積される電気エネルギーＥ、２次側コイル３２０に流れる２次電流Ｉ２、および２次側コイル３２０に発生する２次電圧Ｖ２と、副１次電流Ｉ３に後処理を施すことで求められる反射誘起電流Ｉ３２との関係を示している。なお、副１次電流Ｉ３は、図８に示すように、副１次コイル３６０とイグナイタ３５０の間に設けられた電流検知部３７０により検知されたものである。

点火信号ＳＡがＨＩＧＨになると、イグナイタ３４０が主１次コイル３１０を通電し、主１次電流Ｉ１が上昇する。主１次コイル３１０の通電中は、点火コイル３００内の電気エネルギーＥが時間と共に上昇する。

その後、点火信号ＳＡがＬＯＷになると、イグナイタ３４０は主１次コイル３１０の通電を遮断する。これにより、２次側コイル３２０へ起電力が生じて、点火コイル３００から点火プラグ２００への電気エネルギーＥの供給が開始される。点火プラグ２００の電極間の絶縁が破壊されると、点火プラグ２００の放電（容量放電）が開始される。点火プラグ２００の放電開始後は、点火コイル３００内の電気エネルギーＥが時間と共に減少し、点火プラグ２００の放電（誘導放電）が維持される。

２次電流Ｉ２は、容量放電時に大きく上昇する。この容量放電による２次電流Ｉ２は短時間で終了する。点火プラグ２００の放電が開始されて電極間に放電路が形成されると、２次電流Ｉ２は急激に低下し、その後の誘導放電時には時間と共に減少する。放電路はガスの流れと共に伸長するため、時間経過と共に２次電圧Ｖ２が上昇する。このとき、点火プラグ２００の電極間に存在するガスの流速に応じて、放電路の維持に必要な２次電流Ｉ２の大きさが変化する。

点火信号ＳＡがＯＦＦになって点火プラグ２００の放電が開始された後、点火制御部８３は、イグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力する。このとき点火制御部８３は、点火信号ＳＢに応じて副１次コイル３６０に流れる通電電流Ｉ３３が、図９において副１次電流Ｉ３に破線で示した重ね目標（目標電流）と一致するように、点火信号ＳＢの出力期間を制御する。

点火制御部８３がイグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力している間、点火信号ＳＡにより２次側コイル３２０に発生する高電圧に、点火信号ＳＢにより２次側コイル３２０に発生する高電圧が加わることで、点火コイル３００内に蓄積される電気エネルギーＥが増加する。この高電圧は点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加される。その結果、２次電流Ｉ２が増加して、放電路の維持が継続される。図９では、電気エネルギーＥと２次電流Ｉ２において、点火信号ＳＢによる増加前の値を破線で、増加後の値を実線でそれぞれ示している。

点火プラグ２００の放電中における２次電流Ｉ２の変化に伴う電磁誘導によって副１次コイル３６０側に生じた電流変化は、反射誘起電流Ｉ３２として副１次電流Ｉ３に重畳される。そのため、通電電流Ｉ３３と反射誘起電流Ｉ３２を合わせた副１次電流Ｉ３は、図９において破線で示した重ね目標（目標電流）から乖離する。

点火制御部８３は、点火信号ＳＢの出力中に、電流検知部３７０によって検知された副１次電流Ｉ３に対して所定の後処理を実施することで、反射誘起電流Ｉ３２を算出する。この後処理では、電流検知部３７０より取得した副１次電流Ｉ３の値から通電電流Ｉ３３の分を取り除くための処理を行う。例えば、前述のように通電電流Ｉ３３は副１次コイル３６０に対する目標電流の設定値と一致しているため、副１次電流Ｉ３から目標電流の設定値を差し引くことで、反射誘起電流Ｉ３２を算出することができる。あるいは、反射誘起電流Ｉ３２は一般的に通電電流Ｉ３３よりも周波数が高いため、所定の周波数フィルタ等を用いて副１次電流Ｉ３から所定の高次成分を抽出することでも、反射誘起電流Ｉ３２を算出することができる。これ以外にも、副１次電流Ｉ３の検出結果に対して任意の後処理を実施することで、通電電流Ｉ３３を取り除いて反射誘起電流Ｉ３２を求めることが可能である。

上記の後処理により副１次電流Ｉ３から反射誘起電流Ｉ３２を算出したら、点火制御部８３は、算出した反射誘起電流Ｉ３２に対して、２次側コイル３２０と副１次コイル３６０の巻き数比に基づく振幅調整等を行うことにより、２次電圧Ｖ２の変化を推定する。そして、推定した２次電圧Ｖ２の変化に基づき、前述のように予め定めた数式や変換テーブルを用いて、電極間のガス流速を算出する。

点火信号ＳＡがＯＦＦになって点火信号ＳＢの出力を開始してから、設定した出力期間が経過すると、点火制御部８３は点火信号ＳＢをＯＦＦにする。この時点では、点火信号ＳＡによって点火コイル３００内に蓄積された電気エネルギーＥが十分に低下しており、点火コイル３００側の出力のみでは点火プラグ２００の放電が不可能となるため、点火信号ＳＢのＯＦＦと同時に、点火プラグ２００の放電が終了する。

［第１の実施形態：点火コイルの放電制御フロー］ 次に、上記の放電制御を実施する際の点火制御部８３による点火コイル３００の制御方法を説明する。図１０は、本発明の第１の実施形態にかかる点火制御部８３による点火コイル３００の制御方法を説明するフローチャートの一例である。本実施形態において、点火制御部８３は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１００の電源が投入されると、図１０のフローチャートに従って点火コイル３００の制御を開始する。なお、図１０のフローチャートに示す処理は、内燃機関１００の１サイクル分の処理を表しており、点火制御部８３は各サイクルごとに図１０のフローチャートに示す処理を実施する。

ステップＳ１０１において、点火制御部８３は、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を開始し、その後、所定のタイミングで点火信号ＳＡの出力を停止する。これにより、点火コイル３００から点火プラグ２００に電気エネルギーＥの供給が開始され、点火プラグ２００の放電が開始されて、点火コイル３００に２次電流Ｉ２が流れる。

ステップＳ１０２において、点火制御部８３は、点火信号ＳＢの出力を開始する。

ステップＳ１０３において、点火制御部８３は、副１次コイル３６０に流れる副１次電流Ｉ３を電流検知部３７０から取得する。

ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、ステップＳ１０３で取得した副１次電流Ｉ３に基づいて反射誘起電流Ｉ３２を算出する。ここでは前述のような後処理を副１次電流Ｉ３に対して実施することで、２次電流Ｉ２の変化に応じた反射誘起電流Ｉ３２を算出する。具体的には、例えば、ステップＳ１０３で取得した副１次電流Ｉ３と、通電電流Ｉ３３に対して予め設定した目標電流との差分を計算することにより、反射誘起電流Ｉ３２を算出する。また、例えば、ステップＳ１０３で取得した副１次電流Ｉ３に対して、デジタルフィルタ等を用いた周波数分析を行って所定の高次成分を抽出することにより、反射誘起電流Ｉ３２を算出する。

ステップＳ１０５において、点火制御部８３は、ステップＳ１０４で算出した反射誘起電流Ｉ３２に基づいて２次電圧Ｖ２を算出する。例えば、得られた反射誘起電流Ｉ３２に定のゲイン係数をかけてゲイン調節を行うことにより、２次電圧Ｖ２を算出する。こうして副１次電流Ｉ３に基づいて算出した反射誘起電流Ｉ３２から２次電圧Ｖ２を求めることで、点火制御部８３は、点火プラグ２００の放電中における２次電圧Ｖ２を間接的に測定することができる。

ステップＳ１０６において、点火制御部８３は、ステップＳ１０５で算出した２次電圧Ｖ２に基づいてガス流速を推定する。例えば、ステップＳ１０５で算出した２次電圧Ｖ２を微分することで２次電圧Ｖ２の変化の傾きを求め、得られた傾きを所定の流速計算式に当てはめることで、ガス流速の推定値を算出する。あるいは、予め定めた変換テーブル等を用いて、２次電圧Ｖ２の変化の傾きをガス流速に変換してもよい。これにより、点火プラグ２００の放電中における電極間のガス流速を推定することができる。

ステップＳ１０７において、点火制御部８３は、ステップＳ１０６で推定したガス流速に基づいて、点火信号ＳＢの出力期間を設定する。例えば、ガス流速が高いと、放電路の吹き消えが発生しやすくなるため、これを防止するべく、より早い時期から点火信号ＳＢの出力を開始するように出力期間を設定する。また、ガス流速が高いと、放電終了の時期も早くなるため、これに合わせて、より早い時期に点火信号ＳＢの出力を停止するように出力期間を設定する。これ以外にも、ガス流速に応じて副１次コイル３６０から最適な電気エネルギーが供給されるように、点火信号ＳＢの出力期間を設定することが好ましい。なお、例えば内燃機関１００の運転条件を検出し、検出した運転条件に基づいて点火信号ＳＢの出力期間を設定するようにしてもよい。

ステップＳ１０８において、点火制御部８３は、ステップＳ１０２で点火信号ＳＢの出力を開始してからの経過時間が、ステップＳ１０７で設定した出力期間を経過したか否かを判定する。点火信号ＳＢの出力期間をまだ経過していなければ、点火信号ＳＢの出力を継続してステップＳ１０３に戻り、反射誘起電流に基づくガス流速の推定を続ける。点火信号ＳＢの出力期間を経過済みである場合は、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において、点火制御部８３は、点火信号ＳＢの出力を停止する。ステップＳ１０９で点火信号ＳＢの出力を停止したら、図１０のフローチャートによる点火コイル３００の制御を終了する。

［第１の実施形態：ガス流速に応じた点火コイルの放電制御］ 図１１は、本発明の第１の実施形態にかかる点火制御部８３によるガス流速に応じた点火コイル３００の放電制御の例を示す図である。図１１（ａ）は、電極間のガス流速が比較的高速である場合と低速である場合について、点火プラグ２００が放電を維持するために要求される２次電流の時間変化の様子を示す図である。図１１（ｂ）は、電極間のガス流速が比較的高速である場合と低速である場合について、点火制御部８３が出力する点火信号ＳＡおよび点火信号ＳＢの波形例を示す図である。

図１１（ａ）に示すように、放電路の維持に必要な２次電流Ｉ２の最低値（放電維持限界）は、ガス流速によって異なる。着火性や電極摩耗の観点から、放電路の吹き消えと再放電の発生回数を低減することが重要であり、そのためには、２次電流Ｉ２を放電維持限界以上にできるだけ長時間維持するとともに、２次電流Ｉ２が放電維持限界から再放電が不可能となる２次電流Ｉ２の最大値（放電限界）の間にある時間をできるだけ短くすることが好ましい。そこで本実施形態では、副１次コイル３６０を有する点火コイル３００を用いて、点火プラグ２００の放電中に２次電流Ｉ２の補助を行う。ただし、２次電流Ｉ２の補助が過大になると、エネルギー効率の低下につながるため、必要な期間に必要なエネルギーを補助する必要がある。

放電路の吹き消え防止に必要な補助エネルギーの投入期間は、ガス流速によって異なる。例えば、ガス流速が高いと、放電維持限界が高くなって吹き消えが発生しやすくなるため、放電開始後のより早い時期から補助エネルギーの投入を開始して、２次電流Ｉ２を増大する必要がある。このため、点火制御部８３は、イグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力する期間をガス流速に応じて適切に設定する必要がある。

ここで、内燃機関１００の運転条件が同じであっても、気筒１５０内のガス流速はサイクルごとに変動する。そのため、本実施形態の点火制御部８３は、図１０の処理フローに従って放電制御を行うことで、点火信号ＳＡの出力を停止して点火プラグ２００の放電を開始すると点火信号ＳＢを出力し、副１次電流Ｉ３を取得してガス流速を推定する。こうして推定したガス流速に基づいて、点火信号ＳＢの出力期間を設定し、同じ放電サイクル内の点火制御に適用する。これにより、例えば図１１（ｂ）に示すように、ガス流速が高速である場合と低速である場合のそれぞれについて、点火信号ＳＢの出力期間を最適に制御することができる。

点火制御部８３がイグナイタ３４０への点火信号ＳＡの出力を停止して点火プラグ２００が放電を開始すると、図９に示したように、点火コイル３００内の電気エネルギーＥが低下し始め、それに伴って点火コイル３００の供給可能電力と２次電流Ｉ２も低下する。２次電流Ｉ２が、図１１に示した放電維持限界から放電限界の間になると、点火制御部８３は、イグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力する。点火制御部８３がイグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力している間、主１次コイル３１０に蓄積された電気エネルギーによって２次側コイル３２０に発生する高電圧に、副１次コイル３６０に蓄積された電気エネルギーによって２次側コイル３２０に発生する高電圧が加わり、２次電圧Ｖ２として点火プラグ２００（中心電極２１０）に印加される。これにより、２次電流Ｉ２が増加して、再放電後の放電路が吹き消えずに維持される。

点火信号ＳＢがＯＮになってから、ガス流速に応じて設定した出力期間を経過すると、点火制御部８３は点火信号ＳＢをＯＦＦにし、副１次コイル３６０から２次側コイル３２０への電気エネルギーの供給を停止する。この時点では、主１次コイル３１０に蓄積された電気エネルギーが十分に低下しており、この電気エネルギーによる２次電圧Ｖ２のみでは、点火プラグ２００は放電できない。そのため、点火信号ＳＢのＯＦＦと同時に点火プラグ２００の放電が終了する。

本実施形態では、以上のような点火制御方法により、放電路の維持がし易くなり、着火性の改善や、再放電回数の削減による電極摩耗を実現できる。

なお、以上説明した本発明の第１の実施形態では、電流検知部３７０により副１次コイル３６０に流れる副１次電流Ｉ３を検知し、この副１次電流Ｉ３の値に基づいて反射誘起電流Ｉ３２を算出することで、２次電流Ｉ２の変化を求めることとした。しかしながら、これ以外の方法で２次電流Ｉ２の変化を求めてもよい。例えば、事前の動作確認により測定した結果を基に、２次電流Ｉ２の変化を推定することとしてもよいし、２次電流Ｉ２を測定するための電流センサを設け、これを用いて２次電流Ｉ２の変化を検知してもよい。電流センサを設ける場合、２次電流Ｉ２の測定ポイントは、点火プラグ２００と点火コイル３００の間とすることが好ましい。

また、以上説明した実施の形態では、点火プラグ２００の放電中に点火制御部８３がイグナイタ３５０へ点火信号ＳＢを出力することで、副１次コイル３６０を通電して直流電源３３０から副１次コイル３６０に通電電流Ｉ３３を流し、このときの副１次電流Ｉ３を電流検知部３７０により検知して反射誘起電流Ｉ３２を取得することとした。しかしながら、反射誘起電流Ｉ３２を取得する際には、副１次コイル３６０を通電しなくてもよい。この場合、通電電流Ｉ３３はゼロとなるため、２次電圧Ｖ２の変化に応じた反射誘起電流Ｉ３２が、そのまま副１次電流Ｉ３として電流検知部３７０により検知される。このようにしても、副１次コイル３６０の巻き数を適切に設定することで、２次電圧Ｖ２の算出に必要な反射誘起電流Ｉ３２を高ＳＮ比で測定することができる。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００の気筒１５０内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ２００に対し電気エネルギーを与える点火コイル３００の通電を制御する点火制御部８３を備える。点火コイル３００は、１次側に配置された１次コイルと、２次側に配置された２次コイル３２０とを有し、１次コイルは、主１次コイル３１０および副１次コイル３６０を有する。点火制御部８３は、点火コイル３００の放電中に２次コイル３２０に流れる電流Ｉ２の変化に応じて副１次コイル３６０に誘起される反射誘起電流Ｉ３２に基づいて、点火プラグ２００の電極間の電圧Ｖ２を算出する。このようにしたので、点火プラグの電極間の電圧を高ＳＮ比で測定することができる。

（２）制御装置１は、副１次コイル３６０の電流Ｉ３を検知する電流検知部３７０を備える。点火制御部８３は、点火プラグ２００の放電中に電流検知部３７０により検知された電流Ｉ３に基づいて、反射誘起電流Ｉ３２を求める（ステップＳ１０４）。このようにしたので、外部ノイズ等の影響を排除して、２次電圧Ｖ２の算出に必要な反射誘起電流Ｉ３２を高ＳＮ比で測定することができる。

（３）ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、電流検知部３７０により検知された電流Ｉ３を周波数分析して抽出される高次成分に基づいて、反射誘起電流Ｉ３２を求めることができる。このようにすれば、副１次コイル３６０の目標電流を記憶せずに反射誘起電流Ｉ３２を求めることが可能である。

（４）ステップＳ１０４において、点火制御部８３は、電流検知部３７０により検知された電流Ｉ３と副１次コイル３６０の目標電流との差分に基づいて、反射誘起電流Ｉ３２を求めることもできる。このようにすれば、低い演算負荷で反射誘起電流Ｉ３２を求めることが可能である。

（５）点火制御部８３は、反射誘起電流Ｉ３２に基づいて算出した電極間の電圧Ｖ２を微分することで求められる傾きに基づいて、電極間のガス流速を推定する（ステップＳ１０６）。このようにしたので、点火プラグ２００の放電中におけるガス流速を正確に推定することができる。

なお、以上説明した各実施形態において、図３で説明した制御装置１の各機能構成は、前述のようにＭＰＵ５０で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。

以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：制御装置、１０：アナログ入力部、２０：デジタル入力部、３０：Ａ／Ｄ変換部、４０：ＲＡＭ、５０：ＭＰＵ、６０：ＲＯＭ、７０：Ｉ／Ｏポート、８０：出力回路、８１：全体制御部、８２：燃料噴射制御部、８３：点火制御部、８４：気筒判別部、８５：角度情報生成部、８６：回転数情報生成部、８７：吸気量計測部、８８：負荷情報生成部、８９：水温計測部、１００：内燃機関、１１０：エアクリーナ、１１１：吸気管、１１２：吸気マニホールド、１１３：スロットル弁、１１３ａ：スロットル開度センサ、１１４：流量センサ、１１５：吸気温センサ、１２０：リングギア、１２１：クランク角センサ、１２２：水温センサ、１２３：クランクシャフト、１２５：アクセルペダル、１２６：アクセルポジションセンサ、１３０：燃料タンク、１３１：燃料ポンプ、１３２：プレッシャレギュレータ、１３３：燃料配管、１３４：燃料噴射弁、１４０：燃焼圧センサ、１５０：気筒、１５１：吸気弁、１５２：排気弁、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１７０：ピストン、２００：点火プラグ、２１０：中心電極、２２０：外側電極、２３０：絶縁体、３００，３００Ｃ：点火コイル、３１０：主１次コイル、３２０：２次側コイル、３３０：直流電源、３４０，３５０：イグナイタ、３６０：副１次コイル、３７０：電流検知部、４００，４００Ｃ：電気回路

Claims (5)

1. 内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、
   前記点火コイルは、１次側に配置された１次コイルと、２次側に配置された２次コイルと、を有し、
   前記１次コイルは、主１次コイルおよび副１次コイルを有し、
   前記点火制御部は、前記点火プラグの放電中に前記２次コイルに流れる電流の変化に応じて前記副１次コイルに誘起される反射誘起電流に基づいて、前記点火プラグの電極間の電圧を算出する内燃機関用制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記副１次コイルの電流を検知する電流検知部を備え、
   前記点火制御部は、前記点火プラグの放電中に前記電流検知部により検知された電流に基づいて、前記反射誘起電流を求める内燃機関用制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記電流検知部により検知された電流を周波数分析して抽出される高次成分に基づいて、前記反射誘起電流を求める内燃機関用制御装置。
4. 請求項２に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記電流検知部により検知された電流と前記副１次コイルの目標電流との差分に基づいて、前記反射誘起電流を求める内燃機関用制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
   前記点火制御部は、前記反射誘起電流に基づいて算出した前記電極間の電圧を微分することで求められる傾きに基づいて、前記電極間のガス流速を推定する内燃機関用制御装置。

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