特許 5873839 点火装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5873839

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 3/045 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F02P3/045 303B

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-124529(P2013-124529)

(22)【出願日】2013年6月13日

(65)【公開番号】特開2015-1161(P2015-1161A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2014年7月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100129001

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 崇朗

(72)【発明者】

【氏名】中野 悌丞

【審査官】 中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５２８６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０４０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９２５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２９８８３７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特表２００８−５３３３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ １／００−３／１２

Ｆ０２Ｐ ７／００−１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次コイルに一次電流を流した後、前記一次電流を遮断することによって、スパークプラグに供給する高電圧を二次コイルに発生させる第１の制御部と、
前記第１の制御部が前記一次電流を遮断した後、前記一次コイルに通電することによって、前記二次コイルから前記スパークプラグに供給される電力エネルギを遮断する第２の制御部と
を備える点火装置であって、さらに、
前記第２の制御部によって前記一次コイルに通電される再通電電流を、測定する再通電電流測定部と、
前記一次電流を測定する一次電流測定部と、
前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流と、前記一次電流測定部によって測定される前記一次電流とに応じて、前記第１の制御部によって前記一次コイルに前記一次電流を流す通電時間を、決定する通電時間決定部と
を備えることを特徴とする点火装置。

【請求項2】

請求項１に記載の点火装置であって、さらに、
先回の前記高電圧を発生させた際に前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流に応じた第１の補正値を設定する第１の設定部と、
先回の前記高電圧を発生させた際に前記一次電流測定部によって測定される前記一次電流に応じた第２の補正値を設定する第２の設定部と、
今回の前記高電圧を発生させる前に前記通電時間の基準値を設定する第３の設定部と
を備え、
前記通電時間決定部は、前記第１の補正値と前記第２の補正値とを前記基準値に加算することによって、前記通電時間を決定する、点火装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の点火装置であって、
前記通電時間決定部は、
前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流が第１の閾値より小さい場合、前記通電時間を基準値よりも延長する延長部と、
前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流が第２の閾値より大きい場合、前記通電時間を前記基準値よりも短縮する短縮部と
を含む、点火装置。

【請求項4】

さらに、前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流が第３の閾値より小さい場合、前記スパークプラグが異常であると判断する異常判断部を備える請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の点火装置。

【請求項5】

前記通電時間決定部は、スパークプラグ毎に、前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流に応じて、前記通電時間を決定する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の点火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、点火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の点火装置として、一次コイルに一次電流を流した後、一次電流を遮断することによって、スパークプラグに供給する高電圧を二次コイルに発生させる点火装置が知られている。特許文献１には、一次電流を遮断した後、内燃機関の運転状態（例えば、回転数、負荷など）に応じたタイミングで再度、一次コイルに通電することによって、二次コイルからスパークプラグに供給される電力エネルギを遮断する点火装置が提案されている。この点火装置によれば、スパークプラグに電力エネルギが過剰に供給されることを防止することによって、スパークプラグの耐久性を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−１９３６２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の点火装置では、火花放電の発生までに消費される電力エネルギがスパークプラグの状態に応じて変化することが考慮されておらず、火花放電の発生までに消費される電力エネルギが増加した場合、火花放電の発生中にスパークプラグに供給される電力エネルギが過剰に抑制されることとなり、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足する可能性があるという課題があった。例えば、スパークプラグにおいて電極の消耗によって火花ギャップが増加した場合、火花放電の発生に必要とされる電圧が高くなるため、電極間の昇圧による電力エネルギの損失が増加する。また、スパークプラグにおいてカーボンの付着によるくすぶり汚損が発生した場合、電極間の絶縁抵抗が低下するため、漏電による電力エネルギの損失が増加する。このように、火花ギャップの増加やくすぶり汚損の発生は、火花放電の発生までに消費される電力エネルギを増加させる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本発明の一形態によれば、点火装置が提供される。この点火装置は、一次コイルに一次電流を流した後、前記一次電流を遮断することによって、スパークプラグに供給する高電圧を二次コイルに発生させる第１の制御部と；前記第１の制御部が前記一次電流を遮断した後、前記一次コイルに通電することによって、前記二次コイルから前記スパークプラグに供給される電力エネルギを遮断する第２の制御部とを備える。この点火装置は、さらに、前記第２の制御部によって前記一次コイルに通電される再通電電流を、測定する再通電電流測定部と；前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流に応じて、前記第１の制御部によって前記一次コイルに前記一次電流を流す通電時間を、決定する通電時間決定部とを備える。この形態によれば、火花放電の消滅後に一次コイルおよび二次コイルに残存するエネルギに相関を有する再通電電流に基づいて、スパークプラグに対して火花放電の発生中に十分な電力エネルギを供給可能に一次電流の通電時間を決定することによって、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足することを回避できる。したがって、火花放電による着火に必要な電力エネルギの不足を回避しながら、スパークプラグの耐久性を向上させることができる。なお、火花放電の発生までに消費される電力エネルギがスパークプラグの状態変化に応じて増加した場合、火花放電の消滅後に一次コイルおよび二次コイルに残存する電力エネルギが減少するため、再通電電流は小さくなる。逆に、火花放電の発生までに消費される電力エネルギがスパークプラグの状態変化に応じて減少した場合、火花放電の消滅後に一次コイルおよび二次コイルに残存する電力エネルギが増加するため、再通電電流は大きくなる。

【0007】

（２）上述の点火装置は、さらに、前記一次電流を測定する一次電流測定部を備え、前記通電時間決定部は、前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流と、前記一次電流測定部によって測定される前記一次電流とに応じて、前記通電時間を決定してもよい。この形態によれば、一次電流のバラツキに起因する一次コイルに供給される電力エネルギのバラツキを抑制できる。

【0008】

（３）上述の点火装置において、前記通電時間決定部は、前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流が第１の閾値より小さい場合、前記通電時間を基準値よりも延長する延長部と；前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流が第２の閾値より大きい場合、前記通電時間を前記基準値よりも短縮する短縮部とを含んでもよい。この形態によれば、スパークプラグにおける状態の劣化および回復に応じて、一次電流の通電時間を調整できる。

【0009】

（４）上述の点火装置は、さらに、前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流が第３の閾値より小さい場合、前記スパークプラグが異常であると判断する異常判断部を備えてもよい。この形態によれば、スパークプラグが異常であるとの判断に基づいて、一次コイル、および一次コイルに一次電流を流す回路要素（例えば、スイッチ）が、過電流によって故障することを回避できる。

【0010】

（５）上述の点火装置において、前記通電時間決定部は、スパークプラグ毎に、前記再通電電流測定部によって測定される前記再通電電流に応じて、前記通電時間を決定してもよい。この形態によれば、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足することを、スパークプラグ毎に回避できる。

【0011】

本発明は、点火装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、点火方法、その点火方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体などの形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】点火装置の構成を示す説明図である。

【図2】点火制御処理を示す説明図である。

【図3】点火制御処理を示す説明図である。

【図4】点火装置における点火制御処理による電流および電圧の波形を示すタイミングチャートである。

【図5】点火コイルに蓄えられるエネルギの状態を示す説明図である。

【図6】第２実施形態における点火装置の構成を示す説明図である。

【図7】第２実施形態における点火制御処理を示す説明図である。

【図8】点火装置における点火制御処理による電流および電圧の波形を示すタイミングチャートである。

【図9】第３実施形態における点火装置の構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

Ａ．第１実施形態
Ａ−１．点火装置の構成
図１は、点火装置１０の構成を示す説明図である。点火装置１０は、スパークプラグ２０の中心電極１００と接地電極４００との間の間隙に火花放電を発生させることによって、内燃機関（図示しない）における燃焼室内の混合気に点火する。点火装置１０は、スパークプラグ２０の他、点火制御部６００と、直流電源７００、点火回路８００とを備える。本実施形態では、点火装置１０は、内燃機関と共に車両に搭載され、点火装置１０の直流電源７００は、車両に搭載されている鉛蓄電池である。

【0014】

本実施形態では、点火装置１０は、１つのスパークプラグ２０と、１つの点火回路８００を備える。他の実施形態では、点火装置１０は、内燃機関の仕様に応じた複数のスパークプラグ２０と、各スパークプラグ２０に対応する複数の点火回路８００とを備えてもよい。この場合、点火制御部６００は、各スパークプラグ２０に対応する点火回路８００毎に制御を行う。

【0015】

点火装置１０の点火回路８００は、複数の回路要素を備え、点火制御部６００からの制御信号に基づいて、直流電源７００の電力を用いてスパークプラグ２０に高電圧を印加する。点火回路８００は、点火コイル８１０と、スイッチ８２０と、スイッチ８３０と、電流検出回路８４０と、ダイオード８６２とを備える。点火回路８００の点火コイル８１０は、一次コイル８１１と、二次コイル８１２と、コア８１３とを備える。

【0016】

一次コイル８１１の一端は、直流電源７００に接続され、一次コイル８１１の他端は、スイッチ８２０に接続されている。二次コイル８１２の一端は、直流電源７００および一次コイル８１１に接続され、二次コイル８１２の他端は、スパークプラグ２０の中心電極１００へと接続されている。コア８１３には、一次コイル８１１と二次コイル８１２とが相互に対向する位置に巻き付けられている。

【0017】

ダイオード８６２は、スパークプラグ２０と二次コイル８１２との間に設けられ、スパークプラグ２０から二次コイル８１２に流れる電流Ｉｃを調整する。電流Ｉｃは、スパークプラグ２０において中心電極１００と接地電極４００と間に火花放電が発生している間に流れる放電電流である。

【0018】

スイッチ８２０は、点火制御部６００からの制御信号Ｖａに基づいて、直流電源７００から一次コイル８１１に対する電力供給のオンオフを切り替える。本実施形態では、制御信号Ｖａがローレベル（Ｌｏレベル）である場合、スイッチ８２０はオフ状態であり、一次コイル８１１には電流は流れない。本実施形態では、制御信号Ｖａがハイレベル（Ｈｉレベル）である場合、スイッチ８２０はオン状態であり、一次コイル８１１からスイッチ８２０へと電流Ｉａが流れる。電流Ｉａは、一次コイル８１１に電気エネルギを蓄積させる一次電流である。

【0019】

スイッチ８３０は、点火制御部６００からの制御信号Ｖｂに基づいて、一次コイル８１１の両端の間における電気的な接続のオンオフを切り替える。本実施形態では、スイッチ８３０は、サイリスタである。本実施形態では、制御信号Ｖｂがローレベル（Ｌｏレベル）である場合、スイッチ８３０はオフ状態であり、一次コイル８１１の両端の間には電流は流れない。本実施形態では、制御信号Ｖｂがハイレベル（Ｈｉレベル）である場合、スイッチ８３０はオン状態であり、一次コイル８１１のスイッチ８２０側の端から、一次コイル８１１の直流電源７００側の端へと電流Ｉｂが流れる。電流Ｉｂは、再通電電流である。一次コイル８１１とスイッチ８３０との間には、電流Ｉｂを検出する電流検出回路８４０が設けられている。

【0020】

点火装置１０の点火制御部６００は、点火回路８００を制御することによって、スパークプラグ２０における中心電極１００と接地電極４００との間に高電圧を印加する。これによって、中心電極１００と接地電極４００との間に、火花放電が発生する。点火制御部６００は、第１の制御部６１０と、第２の制御部６２０と、運転状態判断部６３０と、再通電電流測定部６５０と、通電時間決定部６６０とを備える。

【0021】

点火制御部６００における第１の制御部６１０は、一次コイル８１１に電流Ｉａを流した後、電流Ｉａを遮断することによって、スパークプラグ２０に供給する高電圧を二次コイル８１２に発生させる。本実施形態では、第１の制御部６１０は、制御信号Ｖａをスイッチ８２０に出力することによって、電流Ｉａの導通および遮断を制御する。

【0022】

点火制御部６００における第２の制御部６２０は、第１の制御部６１０が電流Ｉａを遮断した後、一次コイル８１１に通電することによって、二次コイル８１２からスパークプラグ２０に供給される電力エネルギを遮断する。本実施形態では、第２の制御部６２０は、制御信号Ｖｂをスイッチ８３０に出力することによって、二次コイル８１２からスパークプラグ２０に供給される電力エネルギの遮断を制御する。

【0023】

点火制御部６００の運転状態判断部６３０は、スパークプラグ２０が取り付けられた内燃機関の運転状態を判断する。本実施形態では、運転状態判断部６３０は、スロットル開度、吸気圧、機関回転数および吸気温などに基づいて判断する。

【0024】

点火制御部６００の再通電電流測定部６５０は、第２の制御部６２０によって一次コイル８１１に通電される電流Ｉｂを測定する。本実施形態では、再通電電流測定部６５０は、電流Ｉｂを示す測定データを電流検出回路８４０から取得することによって、電流Ｉｂを測定する。

【0025】

点火制御部６００の通電時間決定部６６０は、再通電電流測定部６５０によって測定される電流Ｉｂに応じて、通電時間Ｔｅｇを決定する。通電時間Ｔｅｇは、第１の制御部６１０によって一次コイル８１１にＩａを流す時間の長さである。

【0026】

本実施形態では、通電時間決定部６６０は、延長部６６２と、短縮部６６４とを備える。通電時間決定部６６０の延長部６６２は、再通電電流測定部６５０によって測定される電流Ｉｂが第１の閾値Ｔｈ１より小さい場合、通電時間Ｔｅｇを基準通電時間Ｔｂｓよりも延長する。通電時間決定部６６０は、再通電電流測定部６５０によって測定される電流Ｉｂが第２の閾値Ｔｈ２より大きい場合、通電時間Ｔｅｇを基準通電時間Ｔｂｓよりも短縮する。基準通電時間Ｔｂｓは、通電時間Ｔｅｇの基準値として、運転状態判断部６３０によって判断される運転状態に応じて設定される。

【0027】

本実施形態では、点火制御部６００が備える各構成は、コンピュータプログラムに基づいてＣＰＵが動作することによってソフトウェア的に実現される。他の実施形態では、点火制御部６００が備える少なくとも１つの構成は、点火制御部６００が備える回路構成に基づいてハードウェア的に実現されても良い。

【0028】

Ａ−２．点火装置の動作
図２および図３は、点火制御処理を示す説明図である。点火制御部６００は、内燃機関の運転状態に応じたタイミングで点火制御処理を実行する。

【0029】

点火制御部６００は、点火制御処理を開始すると、運転状態判断部６３０として動作することによって、運転状態判断処理（ステップＳ１１０）を実行する。運転状態判断処理（ステップＳ１１０）において、点火制御部６００は、スパークプラグ２０が取り付けられた内燃機関の運転状態を判断する。

【0030】

運転状態判断処理（ステップＳ１１０）を実行した後、点火制御部６００は、運転状態判断処理（ステップＳ１１０）によって判断された運転状態に応じて、基準通電時間Ｔｂｓと、点火時期ｔｓｐと、火花維持時間Ｔｓｈとを設定する（ステップＳ１２０）。点火時期ｔｓｐは、スパークプラグ２０に高電圧を印加するタイミングである。火花維持時間Ｔｓｈは、スパークプラグ２０における火花放電を維持する時間の長さである。本実施形態では、点火制御部６００は、複数の運転状態に応じて各値が予めマッピングされたデータを参照することによって、運転状態判断処理（ステップＳ１１０）によって判断された運転状態に応じた各値を設定する。

【0031】

運転状態に応じた各値を設定した後（ステップＳ１２０）、点火制御部６００は、通電時間決定部６６０として動作することによって、通電時間Ｔｅｇを決定する（ステップＳ１３０）。本実施形態では、点火制御部６００は、今回の点火制御処理で設定された基準通電時間Ｔｂｓに、先回の点火制御処理を実行した際に設定した通電時間補正値Ｔｃｒ１を加算することによって、通電時間Ｔｅｇを決定する。本実施形態では、初回の点火制御処理を実行する場合、先回の点火制御処理が存在しないため、点火制御部６００は、通電時間補正値Ｔｃｒ１を「０」として、通電時間Ｔｅｇを決定する。

【0032】

通電時間Ｔｅｇを決定した後（ステップＳ１３０）、点火制御部６００は、一次コイル８１１に対して通電するタイミングである通電開始時期ｔｓｔを設定する（ステップＳ１４０）。本実施形態では、点火制御部６００は、点火時期ｔｓｐを通電時間Ｔｅｇの分だけ遡ったタイミングを、通電開始時期ｔｓｔとして設定する。

【0033】

通電開始時期ｔｓｔを設定した後（ステップＳ１４０）、点火制御部６００は、第１の制御部６１０として動作することによって、第１の制御処理（ステップＳ１５０）を実行する。第１の制御処理（ステップＳ１５０）において、点火制御部６００は、通電開始時期ｔｓｔになるまで待機する（ステップＳ１５２：「ＮＯ」）。通電開始時期ｔｓｔになった場合（ステップＳ１５２：「ＹＥＳ」）、点火制御部６００は、制御信号Ｖａをローレベルからハイレベルに切り替え、すなわち、制御信号Ｖａをオフ状態からオン状態に切り替える（ステップＳ１５４）。これによって、一次コイル８１１に電流Ｉａが流れるため、コア８１３に磁界が形成される。

【0034】

制御信号Ｖａをオン状態に切り替えた後（ステップＳ１５４）、点火制御部６００は、点火時期ｔｓｐになるまで待機する（ステップＳ１５６：「ＮＯ」）。点火時期ｔｓｐになった場合（ステップＳ１５６：「ＹＥＳ」）、点火制御部６００は、制御信号Ｖａをハイレベルからローレベルに切り替え、すなわち、制御信号Ｖａをオン状態からオフ状態に切り替える（ステップＳ１５８）。これによって、コア８１３の磁界が変化するため、一次コイル８１１に自己誘導作用による一次電圧が発生するとともに、二次コイル８１２に負極性の高電圧が発生する。この高電圧がスパークプラグ２０に印加されることによって、スパークプラグ２０に火花放電が発生する。制御信号Ｖａをオフ状態に切り替えた後（ステップＳ１５８）、点火制御部６００は、第１の制御処理（ステップＳ１５０）を終了する。

【0035】

第１の制御処理（ステップＳ１５０）を終了した後、点火制御部６００は、第２の制御部６２０として動作することによって、第２の制御処理（ステップＳ１６０）を実行する。第２の制御処理（ステップＳ１６０）において、点火制御部６００は、点火時期ｔｓｐから火花維持時間Ｔｓｈ分だけ経過したタイミングである火花遮断時期ｔｂ１になるまで待機する（ステップＳ１６２：「ＮＯ」）。火花遮断時期ｔｂ１になった場合（ステップＳ１６２：「ＹＥＳ」）、点火制御部６００は、制御信号Ｖｂをローレベルからハイレベルに切り替え、すなわち、制御信号Ｖｂをオフ状態からオン状態に切り替える（ステップＳ１６４）。これによって、一次コイル８１１に電流Ｉｂが流れるため、二次コイル８１２からスパークプラグ２０に供給される電力エネルギが遮断される。この電力エネルギの遮断によって、スパークプラグ２０における火花放電が消滅する。

【0036】

制御信号Ｖｂをオン状態に切り替えた後（ステップＳ１６４）、点火制御部６００は、再通電終了時期ｔｂ２になるまで待機する（ステップＳ１６６：「ＮＯ」）。再通電終了時期ｔｂ２は、一次コイル８１１に対する電流Ｉｂによる通電を終了するタイミングであり、本実施形態では、運転条件によらない固定値に設定されている。再通電終了時期ｔｂ２になった場合（ステップＳ１６６：「ＹＥＳ」）、点火制御部６００は、制御信号Ｖｂをハイレベルからローレベルに切り替え、すなわち、制御信号Ｖｂをオン状態からオフ状態に切り替える（ステップＳ１６８）。制御信号Ｖｂをオフ状態に切り替えた後（ステップＳ１６８）、点火制御部６００は、第２の制御処理（ステップＳ１６０）を終了する。

【0037】

第２の制御処理（ステップＳ１６０）を終了した後、点火制御部６００は、再通電電流測定部６５０として動作することによって、再通電電流測定処理（ステップＳ１７０）を実行する。再通電電流測定処理（ステップＳ１７０）において、点火制御部６００は、第２の制御処理（ステップＳ１６０）によって一次コイル８１１に通電される電流Ｉｂを測定する。本実施形態では、点火制御部６００は、電流Ｉｂを示す測定データを電流検出回路８４０から取得することによって、電流Ｉｂの最大値を測定する。本実施形態では、電流検出回路８４０は、電流Ｉｂの最大値をコンデンサに蓄積される電荷として保持するピークホールド回路を備え、点火制御部６００は、電流検出回路８４０のピークホールド回路におけるコンデンサの電圧を測定することによって、第２の制御処理（ステップＳ１６０）を終了した後においても電流Ｉｂの最大値を測定できる。

【0038】

電流Ｉｂを測定した後（ステップＳ１７０）、点火制御部６００は、電流Ｉｂが第１の閾値Ｔｈ１より小さい場合（ステップＳ１８２：「ＹＥＳ」）、延長部６６２として動作することによって、通電時間補正値Ｔｃｒ１を現時点の値よりも増加させる（ステップＳ１８３）。点火制御部６００は、この通電時間補正値Ｔｃｒ１を、次回の点火制御処理の通電時間決定処理（ステップＳ１３０）に利用する。通電時間補正値Ｔｃｒ１を設定した後、点火制御部６００は、点火制御処理を終了する。

【0039】

電流Ｉｂを測定した後（ステップＳ１７０）、点火制御部６００は、電流Ｉｂが第２の閾値Ｔｈ２より大きい場合（ステップＳ１８４：「ＹＥＳ」）、短縮部６６４として動作することによって、通電時間補正値Ｔｃｒ１を現時点の値よりも減少させる（ステップＳ１８４）。点火制御部６００は、この通電時間補正値Ｔｃｒ１を、次回の点火制御処理の通電時間決定処理（ステップＳ１３０）に利用する。通電時間補正値Ｔｃｒ１を設定した後、点火制御部６００は、点火制御処理を終了する。

【0040】

電流Ｉｂが第１の閾値Ｔｈ１以上かつ第２の閾値Ｔｈ２以下である場合（ステップＳ１８２：「ＮＯ」、ステップＳ１８４：「ＮＯ」）、点火制御部６００は、通電時間補正値Ｔｃｒ１を現時点の値に維持する（ステップＳ１８６）。点火制御部６００は、この通電時間補正値Ｔｃｒ１を、次回の点火制御処理の通電時間決定処理（ステップＳ１３０）に利用する。通電時間補正値Ｔｃｒ１を設定した後、点火制御部６００は、点火制御処理を終了する。

【0041】

図４は、点火装置１０における点火制御処理による電流および電圧の波形を示すタイミングチャートである。図４には、上段から順に、制御信号Ｖａ、制御信号Ｖｂ、電流Ｉａ、電流Ｉｂ、電圧Ｖｇ、電流Ｉｃに関する波形が図示されている。図４の各タイミングチャートでは、縦軸は、信号（制御信号、電流および電圧の）の大きさを示し、横軸は、図４の紙面左から紙面右に向けて時間の経過を示す。

【0042】

制御信号Ｖａは、通電開始時期ｔｓｔになる時点で、ローレベルからハイレベルに切り替わり、通電開始時期ｔｓｔから通電時間Ｔｅｇが経過した点火時期ｔｓｐになる時点まで、ハイレベルを保持する。今回の点火制御処理における制御信号Ｖａの通電開始時期ｔｓｔは、先回の点火制御処理における制御信号Ｖｐａと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１の分だけずれたタイミングになる。図４の例では、制御信号Ｖａの通電開始時期ｔｓｔは、制御信号Ｖｐａと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１の分だけ早いタイミングになる。

【0043】

電流Ｉａは、制御信号Ｖａがハイレベルを保持する通電開始時期ｔｓｔから点火時期ｔｓｐの間、増加し続ける。今回の点火制御処理における点火時期ｔｓｐの電流Ｉａは、先回の点火制御処理における点火時期ｔｓｐの電流Ｉａｐと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１に応じて増減した大きさになる。図４の例では、点火時期ｔｓｐの電流Ｉａは、点火時期ｔｓｐの電流Ｉａｐと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１に応じた分だけ増加する。

【0044】

制御信号Ｖａは、点火時期ｔｓｐになる時点で、ハイレベルからローレベルに切り替わる。これによって、電流Ｉａが遮断されるとともに、電圧Ｖｇが増加し始める。電圧Ｖｇの増加によって中心電極１００と接地電極４００との間に絶縁破壊が起きた時、スパークプラグ２０に火花放電が発生する。火花放電が容量放電から誘導放電に移行した時、電圧Ｖｇおよび電流Ｉｃは安定する。先回の点火制御処理における電流Ｉｃは、先回の点火制御処理における電流Ｉｃｐと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１に応じて増減した大きさになる。図４の例では、電流Ｉｃは、電流Ｉｃｐと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１に応じた分だけ増加する。

【0045】

制御信号Ｖｂは、点火時期ｔｓｐから火花維持時間Ｔｓｈが経過した火花遮断時期ｔｂ１になる時点で、ローレベルからハイレベルに切り替わり、再通電終了時期ｔｂ２になる時点まで、ハイレベルを保持する。

【0046】

電流Ｉｂは、火花遮断時期ｔｂ１から増加して最大値になり、最大値になった後に減少し始め、再通電終了時期ｔｂ２になるまでに流れなくなる。今回の点火制御処理における電流Ｉｂは、先回の点火制御処理における電流Ｉｂｐと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１に応じて増減した大きさになる。図４の例では、電流Ｉｂは、電流Ｉｂｐと比較して、通電時間補正値Ｔｃｒ１に応じた分だけ増加する。

【0047】

図５は、点火コイル８１０に蓄えられるエネルギの状態を示す説明図である。図５の状態１は、スパークプラグ２０に火花ギャップの増加やくすぶり汚損が発生していない状態である。図５の状態２は、スパークプラグ２０に火花ギャップの増加やくすぶり汚損が発生した状態であって、通電時間補正値Ｔｃｒ１によって通電時間Ｔｅｇが補正されていない状態である。図５の状態３は、スパークプラグ２０に火花ギャップの増加やくすぶり汚損が発生した状態であって、通電時間補正値Ｔｃｒ１によって通電時間Ｔｅｇが延長された状態である。図５に示す各エネルギの横方向の長さは、各エネルギの大きさを示す。

【0048】

通電によって点火コイル８１０に蓄えられるエネルギＥＧ１は、放電までに消費されるエネルギＥＧ３と、放電発生後に点火コイル８１０に残存するエネルギＥＧ２とに分けられる。このうちエネルギＥＧ２は、さらに、放電発生中にスパークプラグ２０に印加されるエネルギＥＧ４と、火花遮断後に点火コイル８１０に残るエネルギＥＧ５に分けられる。状態１では、スパークプラグ２０に印加されるエネルギＥＧ４は、着火に必要なエネルギＥＧ６よりも十分に大きい。

【0049】

状態２では、状態１と比較して、放電までに消費されるエネルギＥＧ３が火花ギャップの増加やくすぶり汚損によって増加し、放電発生後に点火コイル８１０に残存するエネルギＥＧ２がエネルギＥＧ３の増加分だけ減少する。そのため、状態２では、スパークプラグ２０に印加されるエネルギＥＧ４は、着火に必要なエネルギＥＧ６を満たすことができなくなる。

【0050】

状態３では、状態１と比較して、通電によって点火コイル８１０に蓄えられるエネルギＥＧ１は、通電時間Ｔｅｇが延長された時間に応じて増加する。そのため、放電発生後に点火コイル８１０に残存するエネルギＥＧ２が状態１と同程度に確保され、スパークプラグ２０に印加されるエネルギＥＧ４は、着火に必要なエネルギＥＧ６よりも十分に大きくなる。

【0051】

以上説明した第１実施形態によれば、火花放電の消滅後に点火コイル８１０に残存するエネルギに相関を有する電流Ｉｂに基づいて、スパークプラグ２０に対して火花放電の発生中に十分な電力エネルギを供給可能に電流Ｉａの通電時間Ｔｅｇを決定することによって、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足することを回避できる。したがって、火花放電による着火に必要な電力エネルギの不足を回避しながら、スパークプラグ２０の耐久性を向上させることができる。また、通電時間決定部６６０は、延長部６６２と短縮部６６４とを含むため、スパークプラグ２０における状態の劣化および回復に応じて通電時間Ｔｅｇを調整できる。また、着火に必要なエネルギＥＧ６よりも過剰にスパークプラグ２０に対して電力エネルギを供給した場合、スパークプラグ２０における電極消耗の進行が早くなることから、スパークプラグ２０に対して放電発生中に供給されるエネルギＥＧ４を必要最小限に抑制することによって、スパークプラグ２０における電極消耗を抑制できる。

【0052】

Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態における点火装置１０Ｂの構成を示す説明図である。第２実施形態の点火装置１０Ｂは、点火制御部６００に代えて点火制御部６００Ｂを備える点、点火回路８００に代えて点火回路８００Ｂを備える点を除き、第１実施形態の点火装置１０と同様である。

【0053】

第２実施形態の点火回路８００Ｂは、電流Ｉａを検出する電流検出回路８５０が設けられている点を除き、第１実施形態の点火回路８００と同様である。

【0054】

第２実施形態の点火制御部６００Ｂは、電流Ｉａを測定する一次電流測定部６７０を備える点、通電時間決定部６６０に代えて通電時間決定部６６０Ｂを備える点を除き、第１実施形態の点火制御部６００と同様である。本実施形態では、点火制御部６００Ｂの一次電流測定部６７０は、電流Ｉａを示す測定データを電流検出回路８５０から取得することによって、電流Ｉａを測定する。通電時間決定部６６０Ｂは、通電時間決定部６６０が電流Ｉａおよび電流Ｉｂに応じて通電時間Ｔｅｇを決定する点を除き、第１実施形態の通電時間決定部６６０と同様である。

【0055】

図７は、第２実施形態における点火制御処理を示す説明図である。点火制御部６００Ｂは、内燃機関の運転状態に応じたタイミングで点火制御処理を実行する。

【0056】

点火制御部６００Ｂは、点火制御処理を開始すると、第１実施形態と同様に、運転状態判断処理（ステップＳ１１０）を実行する。運転状態判断処理（ステップＳ１１０）を実行した後、点火制御部６００Ｂは、第１実施形態と同様に、運転状態に応じた各値を設定する（ステップＳ１２０）。

【0057】

運転状態に応じた各値を設定した後（ステップＳ１２０）、点火制御部６００Ｂは、通電時間決定部６６０Ｂとして動作することによって、通電時間Ｔｅｇを決定する（ステップＳ１３０Ｂ）。本実施形態では、点火制御部６００Ｂは、今回の点火制御処理で設定された基準通電時間Ｔｂｓに、先回の点火制御処理を実行した際に設定した通電時間補正値Ｔｃｒ１および通電時間補正値Ｔｃｒ２を加算することによって、通電時間Ｔｅｇを決定する。本実施形態では、初回の点火制御処理を実行する場合、先回の点火制御処理が存在しないため、点火制御部６００Ｂは、通電時間補正値Ｔｃｒ１および通電時間補正値Ｔｃｒ２をそれぞれ「０」として、通電時間Ｔｅｇを決定する。

【0058】

通電時間Ｔｅｇを決定した後（ステップＳ１３０Ｂ）、点火制御部６００Ｂは、通電開始時期ｔｓｔを設定する（ステップＳ１４０）。その後、点火制御部６００Ｂは、第１の制御処理（ステップＳ１５０）を実行する。

【0059】

第１の制御処理（ステップＳ１５０）を終了した後、点火制御部６００Ｂは、一次電流測定部６７０として動作することによって、一次電流測定処理（ステップＳ２７０）を実行する。一次電流測定処理（ステップＳ２７０）において、点火制御部６００Ｂは、第１の制御処理（ステップＳ１５０）によって一次コイル８１１に通電される電流Ｉａを測定する。本実施形態では、点火制御部６００Ｂは、電流Ｉａを示す測定データを電流検出回路８５０から取得することによって、電流Ｉａの最大値を測定する。本実施形態では、電流検出回路８５０は、電流Ｉａの最大値をコンデンサに蓄積される電荷として保持するピークホールド回路を備え、点火制御部６００Ｂは、電流検出回路８５０のピークホールド回路におけるコンデンサの電圧を測定することによって、第１の制御処理（ステップＳ１５０）を終了した後においても電流Ｉａの最大値を測定できる。

【0060】

電流Ｉａを測定した後（ステップＳ２７０）、点火制御部６００Ｂは、電流Ｉａが第４の閾値Ｔｈ４より小さい場合（ステップＳ２８２：「ＹＥＳ」）、通電時間補正値Ｔｃｒ２を現時点の値よりも増加させる（ステップＳ２８３）。点火制御部６００Ｂは、この通電時間補正値Ｔｃｒ２を、次回の点火制御処理の通電時間決定処理（ステップＳ１３０）に利用する。通電時間補正値Ｔｃｒ２を設定した後、点火制御部６００Ｂは、第１実施形態と同様に、第２の制御処理（ステップＳ１６０）以降の処理を実行する。

【0061】

電流Ｉａを測定した後（ステップＳ２７０）、点火制御部６００Ｂは、電流Ｉａが第５の閾値Ｔｈ５より大きい場合（ステップＳ２８４：「ＹＥＳ」）、通電時間補正値Ｔｃｒ２を現時点の値よりも減少させる（ステップＳ２８４）。点火制御部６００Ｂは、この通電時間補正値Ｔｃｒ２を、次回の点火制御処理の通電時間決定処理（ステップＳ１３０）に利用する。通電時間補正値Ｔｃｒ２を設定した後、点火制御部６００Ｂは、第１実施形態と同様に、第２の制御処理（ステップＳ１６０）以降の処理を実行する。

【0062】

電流Ｉａが第４の閾値Ｔｈ４以上かつ第５の閾値Ｔｈ５以下である場合（ステップＳ２８２：「ＮＯ」、ステップＳ２８４：「ＮＯ」）、点火制御部６００Ｂは、通電時間補正値Ｔｃｒ２を現時点の値に維持する（ステップＳ２８６）。点火制御部６００Ｂは、この通電時間補正値Ｔｃｒ２を、次回の点火制御処理の通電時間決定処理（ステップＳ１３０）に利用する。通電時間補正値Ｔｃｒ２を設定した後、点火制御部６００Ｂは、第１実施形態と同様に、第２の制御処理（ステップＳ１６０）以降の処理を実行する。

【0063】

図８は、点火装置１０Ｂにおける点火制御処理による電流および電圧の波形を示すタイミングチャートである。図８には、図４と同様に、各波形が図示されている。第２実施形態のタイミングチャートは、通電時間Ｔｅｇが通電時間補正値Ｔｃｒ１および通電時間補正値Ｔｃｒ２に基づく時間となり、この通電時間Ｔｅｇに応じて電流Ｉａ、電流Ｉｂ、電圧Ｖｇおよび電流Ｉｃが変化する点を除き、第１実施形態のタイミングチャートと同様である。

【0064】

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、火花放電の消滅後に点火コイル８１０に残存するエネルギに相関を有する電流Ｉｂに基づいて、スパークプラグ２０に対して火花放電の発生中に十分な電力エネルギを供給可能に電流Ｉａの通電時間Ｔｅｇを決定することによって、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足することを回避できる。また、直流電源７００、一次コイル８１１およびスイッチ８２０などの要因による電流Ｉａのバラツキに起因する一次コイル８１１に供給される電力エネルギのバラツキを抑制できる。

【0065】

Ｃ．第３実施形態
図９は、第３実施形態における点火装置１０Ｃの構成を示す説明図である。図９では、電流検出回路８４０および再通電電流測定部６５０を除き、第１実施形態と同様の構成についての記載が省略されている。第３実施形態の点火装置１０Ｃは、点火制御部６００に代えて点火制御部６００Ｃを備える点を除き、第１実施形態の点火装置１０と同様である。第３実施形態の点火制御部６００Ｃは、異常判断部６８０を備える点を除き、第１実施形態の点火制御部６００と同様である。

【0066】

点火制御部６００Ｃの異常判断部６８０は、再通電電流測定部６５０によって測定される電流Ｉｂが第３の閾値Ｔｈ３より小さい場合、スパークプラグ２０が異常であると判断する。第３の閾値Ｔｈ３は、第１の閾値Ｔｈ１よりも小さい値である。本実施形態では、異常判断部６８０は、スパークプラグ２０が異常であると判断した場合、スパークプラグ２０における点火を停止する。他の実施形態では、スパークプラグ２０が異常であると判断した場合、その旨を外部に報知してもよい。

【0067】

以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、火花放電の消滅後に点火コイル８１０に残存するエネルギに相関を有する電流Ｉｂに基づいて、スパークプラグ２０に対して火花放電の発生中に十分な電力エネルギを供給可能に電流Ｉａの通電時間Ｔｅｇを決定することによって、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足することを回避できる。また、スパークプラグ２０が異常であるとの判断に基づいて、一次コイル８１１、および一次コイル８１１に電流Ｉａを流す回路要素（例えば、スイッチ８２０）が、過電流によって故障することを回避できる。

【0068】

Ｄ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0069】

通電時間決定部６６０は、延長部６６２および短縮部６６４の両方を備える形態に限らず、延長部６６２および短縮部６６４のいずれか一方を備える形態であってもよい。

【0070】

第３実施形態の異常判断部６８０を第２実施形態に適用することも可能である。

【0071】

点火装置１０が、内燃機関の仕様に応じた複数のスパークプラグ２０と、各スパークプラグ２０に対応する複数の点火回路８００とを備える場合、そのスパークプラグ２０に対応する通電時間決定部６６０は、そのスパークプラグ２０に対応する再通電電流測定部６５０によって測定される電流Ｉｂに応じて、そのスパークプラグ２０に対応する通電時間Ｔｅｇを決定してもよい。これによって、火花放電による着火に必要な電力エネルギが不足することを、スパークプラグ２０毎に回避できる。

【0072】

点火装置１０からスパークプラグ２０に印加される高電圧の極性は、負極性に限らず、正極性であってもよい。
点火装置１０が搭載される対象は、車両に限らず、定置型ガスエンジンであってもよい。
これらの変形例を任意に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0073】

１０，１０Ｂ，１０Ｃ…点火装置
２０…スパークプラグ
１００…中心電極
４００…接地電極
６００，６００Ｂ，６００Ｃ…点火制御部
６１０…第１の制御部
６２０…第２の制御部
６３０…運転状態判断部
６５０…再通電電流測定部
６６０，６６０Ｂ…通電時間決定部
６６２…延長部
６６４…短縮部
６７０…一次電流測定部
６８０…異常判断部
７００…直流電源
８００，８００Ｂ…点火回路
８１０…点火コイル
８１１…一次コイル
８１２…二次コイル
８１３…コア
８２０…スイッチ
８３０…スイッチ
８４０…電流検出回路
８５０…電流検出回路
８６２…ダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】