特許 6741513 内燃機関の点火装置

(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】6741513

(24)【登録日】2020年7月29日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】内燃機関の点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 15/10 20060101AFI20200806BHJP

【ＦＩ】

   F02P15/10 301B

【請求項の数】14

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-153419(P2016-153419)

(22)【出願日】2016年8月4日

(65)【公開番号】特開2018-21518(P2018-21518A)

(43)【公開日】2018年2月8日

【審査請求日】2019年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 明光

(72)【発明者】

【氏名】土井 香

(72)【発明者】

【氏名】村山 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】青木 文明

(72)【発明者】

【氏名】西尾 典晃

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２３１９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４５３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−１２１９７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１４／０８７５０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ １／００−３／１２、７／００−１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次コイル（１０ａ）及び二次コイル（１０ｂ）を有する点火コイル（１０）と、
前記一次コイルに対して一次電流を通電させた後に、その一次電流を遮断することで前記二次コイルに発生する二次電圧によって火花放電を生じさせ、可燃混合気に対して点火を行う点火プラグ（３０）と、を備える内燃機関の点火装置において、
前記点火の開始時点から前記可燃混合気に含まれる燃料の燃焼割合が所定値に達する時点までの初期燃焼期間において、前記点火プラグにおける断続的な放電を複数回実施する制御部（２０）と、
前記可燃混合気の流速を検出する流速検出部（２０）と、を備え、
前記制御部は、
前記一次電流を流すことで、前記点火の開始時点において前記点火コイルに対して所定エネルギーを蓄積するものであって、
前記流速検出部により検出された前記流速が所定の第１閾値を超える場合に、前記点火の開始時点から開始される前記点火プラグにおける一回目の放電において、前記点火コイルにエネルギーが残留している状態で、前記一次電流を通電することで前記一回目の放電を停止し、その後、前記一次電流を遮断することで前記点火プラグにおける二回目の放電を実施し、
前記流速検出部により検出された前記流速が前記第１閾値を下回る場合に、前記一回目の放電において、前記所定エネルギーが消費されるまで前記一次電流の遮断を継続することで前記一回目の放電を継続する、
ことを特徴とする点火装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記一回目の放電を継続した後、前記一次電流を通電し、前記点火コイルに前記所定エネルギーより小さいエネルギーが蓄積された時点で、前記一次電流を遮断することで前記点火プラグにおける二回目の放電を実施することを特徴とする請求項１に記載の点火装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記初期燃焼期間の長さが所定値以上であることを条件として、前記流速検出部により検出された前記流速が前記第１閾値を下回っていたとしても、前記一回目の放電において、前記所定エネルギーが消費されるまで前記一次電流の遮断を継続することで前記一回目の放電を継続し、その後、前記一次電流を通電し、前記点火コイルに前記所定エネルギーが蓄積された時点で、前記一次電流を遮断することで前記点火プラグにおける二回目の放電を実施することを特徴とする請求項２に記載の点火装置。

【請求項4】

前記流速検出部は、前記点火の開始時点が含まれる前記内燃機関の圧縮行程、又は、その圧縮行程直前の吸気行程において、前記一次電流の通電及び遮断を行い、前記一次電流の遮断に伴って生じる容量放電若しくは火花放電の開始時に前記点火プラグに発生する電圧、又は、前記一次電流の遮断に伴って生じる容量放電若しくは火花放電によって前記点火プラグに流れる電流に基づいて、前記流速を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項5】

前記流速検出部は、前記吸気行程において、前記一次電流の通電及び遮断を複数回実施し、前記一次電流の遮断に伴って生じる容量放電若しくは火花放電によって前記点火プラグに流れる電流に基づいて、前記一次電流の遮断に伴う前記点火プラグにおける容量放電又は火花放電の発生頻度を取得し、その容量放電又は火花放電の発生頻度に基づいて、前記流速を検出することを特徴とする請求項４に記載の点火装置。

【請求項6】

一次コイル（１０ａ）及び二次コイル（１０ｂ）を有する点火コイル（１０）と、
前記一次コイルに対して一次電流を通電させた後に、その一次電流を遮断することで前記二次コイルに発生する二次電圧によって火花放電を生じさせ、可燃混合気に対して点火を行う点火プラグ（３０）と、を備える内燃機関の点火装置において、
前記点火の開始時点から前記可燃混合気に含まれる燃料の燃焼割合が所定値に達する時点までの初期燃焼期間において、前記点火プラグにおける断続的な放電を複数回実施する制御部（２０）と、
前記可燃混合気の流速を検出する流速検出部（２０）と、を備え、
前記制御部は、前記流速検出部により検出された前記流速が所定の第１閾値を超える場合に、前記点火の開始時点から開始される前記点火プラグにおける一回目の放電において、前記点火コイルにエネルギーが残留している状態で、前記一次電流を通電することで前記一回目の放電を停止し、その後、前記一次電流を遮断することで前記点火プラグにおける二回目の放電を実施し、
前記流速検出部は、前記点火の開始時点が含まれる前記内燃機関の圧縮行程、の直前の吸気行程において、前記一次電流の通電及び遮断を複数回実施し、前記一次電流の遮断に伴って生じる容量放電若しくは火花放電によって前記点火プラグに流れる電流に基づいて、前記一次電流の遮断に伴う前記点火プラグにおける容量放電又は火花放電の発生頻度を取得し、その容量放電又は火花放電の発生頻度に基づいて、前記流速を検出する、
ことを特徴とする点火装置。

【請求項7】

前記流速検出部は、前記圧縮行程であって、前記点火の開始時点より前において、前記一次電流の通電及び遮断を行い、前記一次電流の遮断に伴って生じる容量放電若しくは火花放電の開始時に前記点火プラグに発生する電圧に基づいて、前記流速を検出することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記一次電流を流すことで、前記点火の開始時点において前記点火コイルに対して所定エネルギーを蓄積するものであって、
前記流速検出部により検出された前記流速が前記第１閾値を超える場合に、前記一回目の放電の停止後、前記点火コイルに前記所定エネルギーが蓄積された時点で、前記一次電流を遮断することで前記点火プラグにおける二回目の放電を実施することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記流速検出部により検出された前記流速が所定値より高い場合に、前記流速がその所定値より低い場合と比較して、前記一回目の放電において前記点火の開始時点から前記一回目の放電を停止するまでの期間を短くすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記流速が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えることを条件として、前記初期燃焼期間において、前記一回目の放電のみを実施することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項11】

前記流速検出部は、前記一回目の放電において、前記点火プラグに流れる電流に基づいて、前記流速を検出することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項12】

前記流速検出部は、前記一回目の放電において、前記一次コイルに発生する電圧に基づいて、前記流速を検出することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項13】

前記制御部は、前記二次コイルに流れる電流が、前記可燃混合気による前記火花放電の吹き消えが生じると予測される判定値に達する時点より前に、前記一次電流を通電することで前記一回目の放電を停止することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の点火装置。

【請求項14】

前記制御部は、前記流速検出部により検出された前記流速が高いほど、前記判定値を大きく設定することを特徴とする請求項１３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、点火コイルと点火プラグとを備える内燃機関の点火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

排気再循環（EGR: Exhaust Gas Recirculation）や、均質リーン燃焼などの希薄燃焼を実施する際に、１燃焼サイクルにおいて複数回の点火を行う構成が知られている（例えば、特許文献１）。複数回の点火を行うことで、一回目の放電で可燃混合気が着火されなかった場合であっても、二回目の放電で可燃混合気が着火されることにより内燃機関の燃焼安定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】特開平９−１１２３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、内燃機関の燃焼室内の可燃混合気の流速によって、可燃混合気に対する着火性が変化する。即ち、流速が速くなると、火花放電の消失（吹き消え）が生じることで、可燃混合気の着火性が悪化する。また、流速が遅くなると、火花放電の伸びが短くなることで、可燃混合気の着火性が悪化する。

【0005】

本発明は上記の課題に鑑みて為されたものであり、１燃焼サイクルにおいて複数回の点火を行う構成において、可燃混合気の流速に応じた制御を実施することで、可燃混合気の着火性を向上させることを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本構成は、一次コイル（１０ａ）及び二次コイル（１０ｂ）を有する点火コイル（１０）と、前記一次コイルに対して一次電流を通電させた後に、その一次電流を遮断することで前記二次コイルに発生する二次電圧によって火花放電を生じさせ、可燃混合気に対して点火を行う点火プラグ（３０）と、を備える内燃機関の点火装置において、前記点火の開始時点から前記可燃混合気に含まれる燃料の燃焼割合が所定値に達する時点までの初期燃焼期間において、前記点火プラグにおける断続的な放電を複数回実施する制御部（２０）と、前記可燃混合気の流速を検出する流速検出部（２０）と、を備え、前記制御部は、前記流速検出部により検出された前記流速が所定の第１閾値を超える場合に、前記点火の開始時点から開始される前記点火プラグにおける一回目の放電において、前記点火コイルにエネルギーが残留している状態で、前記一次電流を通電することで前記一回目の放電を停止し、その後、前記一次電流を遮断することで前記点火プラグにおける二回目の放電を実施することを特徴とする。

【0007】

流速が所定の第１閾値を超える場合、気流によって火花放電（放電経路）が伸長し、ひいては火花放電の消失（吹き消え）が生じ易くなる。火花放電が一度消失すると、点火プラグの電極間において火花放電が再形成される。火花放電は、点火プラグ近傍で再形成されるため、点火プラグへの熱伝導による熱損失が大きく、点火に対する寄与が低い。そこで、流速が所定の第１閾値を超える場合に、点火コイルにエネルギーが残留している状態で一回目の放電を停止する。その後、点火コイルに残留しているエネルギーを利用して、再度放電を実施する構成とした。

【0008】

流速が所定の第１閾値を超える場合に、一回目の放電を停止することで、点火コイルに対して蓄積されていたエネルギーを二回目の放電に利用することができる。これにより、点火コイルに対して蓄積されるエネルギーを効率よく点火に用いることが可能になる。また、点火コイルに対して蓄積されていたエネルギーを二回目の放電に利用することで、二回目放電のための充電期間が短くなる。つまり、一回目の放電と二回目の放電との間隔が短くなり、一回目の放電時に生じた火炎と二回目の放電時に生じた火炎とを重合させることができる。このため、可燃混合気の着火性を向上させることができる。

【0009】

加えて、一回目の放電を開始してから二回目の放電が完了するまでの時間を短くすることができ、エンジン回転速度が高く初期燃焼期間が短い場合であっても、複数回点火をより確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】点火制御システムの概略を示す構成図。

【図2】経路消失する際の火花放電の形状変化を示す図。

【図3】経路消失する際の二次電流Ｉ２の波形変化を示す図。

【図4】第１実施形態における放電パターンを示すタイミングチャート。

【図5】各放電パターンを表すタイミングチャート。

【図6】一回目の放電に用いられたエネルギーと、リーン限界空燃比との対応を表す図。

【図7】一回目の放電と二回目の放電との時間間隔と、リーン限界空燃比との対応を表す図。

【図8】一回目の放電における初期火炎によって二回目の放電における初期火炎が伝搬される様子を表す概念図。

【図9】点火プラグにおける電子なだれ現象を表す概念図。

【図10】エンジンの１サイクルにおける点火信号及び二次電圧の変化を表すタイミングチャート。

【図11】圧縮期間において、一次電流を断続的に流した場合において、混合気の流速が遅い状況下での二次電圧Ｖ２の変化を表す図。

【図12】圧縮期間において、一次電流を断続的に流した場合において、混合気の流速が速い状況下での二次電圧Ｖ２の変化を表す図。

【図13】第２実施形態における放電パターンを示すタイミングチャート。

【図14】吸気行程において一次電流を断続的に流した場合の二次電圧及び二次電流の変化を表すタイミングチャート。

【図15】一回目の放電における一次電圧、二次電圧、及び、二次電流の変化を表すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載ガソリンエンジンを対象として点火装置を構築するものとしており、当該点火装置においては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）からの点火指令に基づき点火プラグにて火花放電を発生させることとしている。以下、図１を用いて点火装置の概略構成を説明する。

【0012】

図１において、点火コイル１０は、一次コイル１０ａと、一次コイル１０ａに磁気結合された二次コイル１０ｂとを備えている。一次コイル１０ａの両端のうち一端は、バッテリ１１の正極側に接続され、他端は電子制御式の開閉手段であるスイッチング素子１３の入出力端子を介して接地されている。また、バッテリ１１の正極側には、コンデンサ１２が接続されている。スイッチング素子１３としては、バイポーラトランジスタや、ＭＯＳＦＥＴや、ＩＧＢＴなどが用いられている。なお、バッテリ１１は、例えば、車載用鉛蓄電池である。また、バッテリ１１は、リチウムイオン蓄電池などであってもよい。

【0013】

スイッチング素子１３のゲートは点火制御回路１４に接続されており、この点火制御回路１４によりスイッチング素子１３がオン／オフ制御されるようになっている。また、二次コイル１０ｂの両端のうち一端は、点火プラグ３０の中心電極３１（陰極）に接続され、他端はダイオード１７及び抵抗１８を介して接地されている。また、点火プラグ３０の接地電極３２（陽極）は、中心電極３１と対向して設けられ、接地電位に接続されている。

【0014】

抵抗１８による検出電圧、即ち、二次電流Ｉ２の検出値は点火制御回路１４に入力されている。また、一次コイル１０ａに生じる一次電圧Ｖ１の検出値は点火制御回路１４に入力されている。これら二次電流Ｉ２の検出値及び一次電圧Ｖ１の検出値は、点火制御回路１４からＥＣＵ２０に対して通知される。

【0015】

ＥＣＵ２０は、周知のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ２０は、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することによってエンジンの運転状態に応じて燃料噴射や点火などの各種制御を行う。点火時期制御においてＥＣＵ２０は、エンジン回転速度やアクセル操作量などのエンジンの運転状態を表す運転状態情報を取得し、その運転状態情報に基づいて最適な点火時期を算出する。そして、その点火時期に応じて点火信号ＩＧＴを生成し、点火制御回路１４に出力する。また、ＥＣＵ２０は、エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置２１の制御を行う。

【0016】

図示されていない排気通路に排出された排気の一部は、ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される。ＥＧＲ通路には、ＥＧＲバルブ２２が設けられている。ＥＧＲバルブ２２の開度に応じて、排気通路に排出された排気の一部が、ＥＧＲクーラによって冷却された後に外部ＥＧＲガスとして吸気通路に供給される。ＥＣＵ２０は、運転条件（エンジン負荷、回転速度）に基づいて、ＥＧＲバルブ２２の開度を調整することで、外部ＥＧＲガスの供給量を制御する。

【0017】

点火制御回路１４は、ＥＣＵ２０より入力する点火信号ＩＧＴがオン点火信号とされることでスイッチング素子１３をオンさせるための駆動信号ＩＧを出力し、スイッチング素子１３をオン状態にする。これにより、バッテリ１１による一次コイル１０ａへの通電が開始され、点火コイル１０に磁気エネルギーが蓄積される。

【0018】

駆動信号ＩＧがオフ信号とされると、スイッチング素子１３はオフ状態となり、電磁誘導によって二次コイル１０ｂの両端に高い二次電圧Ｖ２が発生する。この高い二次電圧Ｖ２によって、点火プラグ３０のギャップＧに絶縁破壊が引き起こされると、ギャップＧに火花放電が発生する。火花放電が発生する場合、ギャップＧに放電電流（二次電流Ｉ２）が流れて火炎核が発生する。そして、この火炎核（初期火炎）が周囲の混合気に伝播することで燃焼が発生する。

【0019】

本実施形態では、空燃比が理論空燃比よりも薄い状況下（リーンバーン）や、ＥＧＲ率が高い状況下、つまり、希薄燃焼領域において、点火の開始時点から混合気に含まれる燃料の燃焼割合が所定値に達する時点までの初期燃焼期間にわたって、点火プラグ３０によって、断続的な放電（点火）を複数回実施する。これにより、１回目の放電（点火）において混合気が着火しなかった場合であっても、２回目の放電（点火）において混合気を着火させることが可能となる。なお、ＥＧＲ率とは、エンジンの燃焼室内に流入する排気ガス量を、エンジンの燃焼室内に流入する排気ガス量とエンジンの燃焼室内に流入する空気量との和で割った値である。

【0020】

ところで、気筒内に気流が生じていると、火花放電が生じている放電経路が気流の下流側に流され、放電経路の消失が生じる。この場合、放電経路の消失には３通りの形態がある。

【0021】

図２及び図３を用いて、放電経路の消失する３通りの形態を説明する。図２の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ上記３通りの形態において、放電の開始から放電経路が消失する（経路消失する）までの火花放電の時間変化に対する形状変化を示している。図３の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ上記３通りの形態において、絶縁破壊が生じてから放電経路が消失するまでの二次電流Ｉ２の時間変化に対する波形変化を示している。なお、図２の（ａ）〜（ｃ）の火花放電の形状変化がそれぞれ、図３の（ａ）〜（ｃ）の二次電流Ｉ２の波形変化に対応している。

【0022】

図２（ａ）では、まず、絶縁破壊が引き起こされギャップＧに火花放電が発生する。気筒内に気流が生じていると、気流の影響でその放電経路が気流下流側に伸びた状態になる。この後、放電経路の中途部分が相互に短絡すると放電経路の一部が消失する、いわゆる「放電短絡」が生じる。このとき、図３（ａ）に示すように、放電開始に伴い二次電流Ｉ２は急増した後、徐々に減少する過程において放電短絡が生じることで一時的に二次電流Ｉ２が急増する。なお、放電短絡が生じた後、点火コイル１０に残っているエネルギーが高い状態では、放電短絡から放電経路の伸長と放電短絡とが再び生じる。

【0023】

図２（ｂ）では、火花放電が発生した後、気筒内に生じている強い気流の影響でその放電経路が気流下流側に伸びた状態になる。この後、二次電流Ｉ２が所定の値を下回り、放電経路が途切れると放電経路の全てが一時的に消失し、いわゆる「吹き消え」が生じる。このとき、図３（ｂ）に示すように、吹き消えが生じることで二次電流Ｉ２の急減とその直後の急増とが生じる。なお、吹き消えが生じた後、点火コイル１０に残っているエネルギー高い状態では、火花放電が発生した後にその放電経路の伸長と吹き消えが再び生じる。

【0024】

図２（ｃ）では、二次電流Ｉ２が小さいことに起因して放電経路の消失が生じるものとなっている。つまり、弱い気流により放電経路がさほど伸ばされていなくても、二次電流Ｉ２が小さい状態であれば、いわゆる「吹き消え」が生じる。この場合、吹き消えが生じるとその直後にギャップＧで電極間の絶縁破壊が生じ再び火花放電が発生する。そして、点火コイル１０に残されたエネルギーが少ないため、再び吹き消えが生じる。吹き消えと放電火花の発生が繰り返し生じることで、図３（ｃ）に示すように、二次電流Ｉ２の急減とその直後の急増とが繰り返し頻発する。

【0025】

放電短絡は二次電流Ｉ２に対する依存度が小さく気筒内の流速に応じて生じる。これに対して、吹き消えは二次電流Ｉ２に依存して生じ、具体的には二次電流Ｉ２が気流の強さに応じた所定の値（吹き消え電流値）を下回る状況下で生じると考えられる。すなわち、二次電流Ｉ２が吹き消えの生じない大電流である場合、放電の開始から放電短絡が発生するまでの経過時間は二次電流Ｉ２の大きさに依存せず、気筒内の流速に応じて変化すると考えられる。

【0026】

そこで、本実施形態の「制御部」としてのＥＣＵ２０は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す点火制御を実施する。図４（ａ）に示す例では、エンジン回転速度が３０００ｒｐｍ、エンジン回転速度が高いほど、混合気の流速が高くなる。

【0027】

流速が所定の第１閾値を上回る状況下において、火花放電が吹き消えると、点火プラグ３０のギャップＧにおいて火花放電が再形成される。火花放電は、点火プラグ３０近傍で再形成されるため、点火プラグ３０への熱伝導による熱損失が大きく、点火に対する寄与が低い。

【0028】

そこで、図４（ａ）に示すように、ＥＣＵ２０は、火花放電の吹き消えが生じる前（点火コイル１０にエネルギーが残留している状態）に一回目の放電を停止する。さらに、一回目の放電の開始時に点火コイル１０に対して蓄積されていたエネルギー（所定エネルギー）と同じエネルギーを点火コイル１０に対して蓄積した後、再度放電を実施する構成とする。

【0029】

具体的には、ＥＣＵ２０は、二次電流Ｉ２が火花放電の吹き消えが生じると予測される判定値に達する時点より前に、スイッチング素子１３をオン状態とする（一次電流Ｉ１を通電する）ことで放電を停止する構成とする。これにより、放電火花の吹き消えが生じる前に放電を停止させることができる。さらに、ＥＣＵ２０は、混合気の流速が高いほど、火花放電の吹き消えが生じると予測される判定値を大きく設定する。混合気の流速の検出方法については、後述する。

【0030】

さらに、ＥＣＵ２０は、流速が所定値（＞第１閾値）より高い場合に、流速がその所定値より低い場合と比較して、一回目の放電において点火の開始時点から一回目の放電を停止するまでの期間を短く設定する。具体的には、火花放電の吹き消えの判定に用いる二次電流Ｉ２の閾値を、流速が高いほど大きい値に設定する。これにより、より確実に火花放電の吹き消えが生じる前に一回目の放電を停止することができる。また、流速が高いほど、一回目の放電時間が短くなり、点火コイル１０に残ったエネルギーをより多く二回目の放電に利用することができる。このため、二回目の放電に必要な充電時間、つまり、一回目の放電後における放電の停止時間をより短くすることができ、一回目の放電時に生じた初期火炎と二回目の放電時に生じた初期火炎とをより確実に重合させることができる。加えて、一回目の放電を開始してから二回目の放電が完了するまでの時間を短くすることができ、エンジン回転速度が高く初期燃焼期間が短い場合であっても、複数回点火をより確実に行うことができる。

【0031】

また、流速が所定の第１閾値を下回る状況下において、気流による火花放電の吹き消えが殆ど生じなくなる。そこで、図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ２０は、所定エネルギーが消費されるまで一次電流の遮断を継続することで、点火コイル１０に対して蓄積された全てのエネルギーが消費されるまで一回目の放電を継続する。その後、一次電流を通電し、点火コイル１０に所定エネルギーより小さいエネルギーが蓄積された時点で、一次電流を遮断する。このように、二回目の放電のために蓄積させるエネルギーを一回目の蓄積エネルギー（所定エネルギー）より小さくすることで、二回目の放電のための充電期間を短くする。これにより、一回目の放電と二回目の放電との間隔が短くなり、一回目の放電時に生じた初期火炎と二回目の放電時に生じた初期火炎とを重合させることができる。このため、可燃混合気に対する着火性を向上させることができる。加えて、一回目の放電を開始してから二回目の放電が完了するまでの時間を短くすることができ、エンジン回転速度が高く初期燃焼期間が短い場合であっても、複数回点火をより確実に行うことができる。

【0032】

また、図４（ｃ）に示すように、初期燃焼期間の長さが所定値以上であることを条件として、ＥＣＵ２０は、所定エネルギーが消費されるまで一次電流の遮断を継続することで、点火コイル１０に対して蓄積された全てのエネルギーが消費されるまで一回目の放電を継続する。その後、一次電流を通電し、点火コイル１０に所定エネルギーが蓄積された時点で一次電流を遮断する。つまり、初期燃焼期間の長さが所定値以上であることを条件として、流速が第１閾値を下回っていたとしても、二回目の放電時においても所定エネルギーまで充電し、そのエネルギーを全て消費して放電を実施する。ここで、初期燃焼期間の長さの判定に用いる所定値は、エンジン回転速度が低く、所定エネルギーを２回以上放電することが可能な程度に初期燃焼期間が長いか否かを判定可能なように設定されている。このような構成にすることで、流速が低く放電経路が伸び難い状況化において、点火プラグ３０における放電エネルギー及び放電時間のそれぞれの合計値を最大化させ、可燃混合気に対する着火性を向上させることができる。

【0033】

また、流速が速いほど、混合気に対する着火性が低下する一方で、初期火炎の伝搬性が向上する結果、混合気の燃焼性が高まる。そこで、図４（ｄ）に示すように、ＥＣＵ２０は、流速が第２閾値（＞第１閾値）を超えることを条件として、一回目の放電のみを実施する構成とする。これにより、混合気の燃焼性を確保しつつ、点火プラグ３０の消耗を抑制することができる。

【0034】

次に、図５〜７を用いて、火花放電の吹き消えが生じる前に一回目の放電を停止し、さらに、点火コイル１０に対してエネルギーを蓄積した後、再度放電を実施する構成の効果を説明する。図５に８種類の放電パターン（ａ）〜（ｈ）を示し、図６，７にそれぞれの放電パターンにおける空燃比のリーン限界値を示している。ここで、空燃比のリーン限界値とは、平均有効圧の変動値が所定値（例えば、３％）未満となる空燃比の上限値である。また、平均有効圧とは、エンジンにおける燃焼の１サイクルにおいて、混合気の燃焼がピストンになす仕事を行程容積で割った値である。また、放電パターン（ａ），（ｃ）〜（ｈ）では、約８０ｍＪが点火コイル１０に蓄積する所定エネルギーに相当する。ここで、点火コイル１０は、バッテリ１１の出力電圧が１２〜１４Ｖとなる状況において、約８０ｍJの最大エネルギーを蓄積するための充電時間が１．２ｍｓｅｃ以下となるような仕様としている。

【0035】

図５に示すように、放電パターン（ａ）では、放電を一回のみ実施し、その放電において約８０ｍＪ（８１ｍＪ）のエネルギーを放電している。放電パターン（ｂ）では、放電を一回のみ実施し、その放電において約１７５ｍＪのエネルギーを放電している。

【0036】

放電パターン（ｃ）では、放電を二回実施し、一回目の放電において、約８０ｍＪ（８０ｍＪ）のエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪ（７７ｍＪ）のエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約１．２ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約１．２ｍｓｅｃの間隔が生じている。

【0037】

放電パターン（ｄ）では、放電を二回実施し、一回目の放電において、約７４ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪ（７８ｍＪ）のエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．９ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．９ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、放電パターン（ｄ）では火花放電の短絡が生じる前に一回目放電が停止されている。

【0038】

放電パターン（ｅ）では、放電を二回実施し、一回目の放電において、約５５ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪ（７８ｍＪ）のエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．７ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．７ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、放電パターン（ｅ）では火花放電の吹き消えが生じる前に一回目放電が停止されている。

【0039】

放電パターン（ｆ）では、放電を二回実施し、一回目の放電において、約４５ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪ（７９ｍＪ）のエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．５５ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．５５ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、放電パターン（ｆ）では火花放電の吹き消えが生じる前に一回目放電が停止されている。

【0040】

放電パターン（ｇ）では、放電を二回実施し、一回目の放電において、約３０ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪ（７８ｍＪ）のエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．４５ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．４５ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、放電パターン（ｇ）では火花放電の吹き消えが生じる前に一回目放電が停止されている。

【0041】

放電パターン（ｈ）では、放電を二回実施し、一回目の放電において、約２０ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪ（７８ｍＪ）のエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．３ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．３ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、放電パターン（ｈ）では火花放電の吹き消えが生じる前に一回目放電が停止されている。

【0042】

図６に一回目の放電において放電されたエネルギーと、空燃比のリーン限界値との対応を示す。一回目の放電において放電されたエネルギーが所定エネルギー（８０ｍＪ）の略半分より大きい放電パターン（ｄ）（ｅ）（ｆ）において、放電パターン（ａ）と比較して、空燃比のリーン限界値が略２４．９から略０．３増加し、略２５．２となっている。一方で、一回目の放電において放電されたエネルギーが所定エネルギー（８０ｍＪ）の略半分より小さい放電パターン（ｇ）（ｈ）において、放電パターン（ａ）と比較して、空燃比のリーン限界値が略２４．９からほぼ増加していない。一回目の放電において、放電されるエネルギーが所定値より小さい場合、一回目の放電において初期火炎が成長せず、その結果、着火性が向上しないものと考えられる。

【0043】

図７に一回目の放電と二回目の放電との時間間隔と、空燃比のリーン限界値との対応を示す。時間間隔が０．９ｓｅｃより短い放電パターン（ｄ）（ｅ）（ｆ）において、放電パターン（ａ）と比較して、空燃比のリーン限界値が略２４．９から略０．３増加し、略２５．２となっている。一方で、時間間隔が１．２ｍｓｅｃである放電パターン（ｃ）において、放電パターン（ａ）と比較して、空燃比のリーン限界値が略２４．９からほぼ増加していない。これは、時間間隔が長い場合、一回目の放電によって形成された初期火炎と、二回目の放電によって形成された初期火炎とが重合せず、その結果、着火性が向上しないものと考えられる。

【0044】

図８に示すように、一回目の放電による初期火炎の大きさが充分に大きく、一回目の放電と二回目の放電との時間間隔が所定値以下である場合、一回目の放電による初期火炎と、二回目の放電による初期火炎とが重合すると考えられる。一回目の放電による初期火炎と二回目の放電による初期火炎とが重合すると、二回目の初期火炎が一回目の初期火炎によって伝搬が促進される、又は、一回目の初期火炎が二回目の初期火炎によって伝播を促進されることによって、着火性が向上するものと考えられる。

【0045】

次に、図９〜１２を用いて混合気の流速を検出する構成について説明する。図９に、ギャップＧにおける混合気の状態を示す。図９に示すように、ギャップＧには自由電子（初期電子）が存在する。ギャップＧに高電圧を印加すると、初期電子が電界で加速されて、中性の気体分子と衝突する。初期電子と気体分子との衝突によって、気体分子から電子が電離されてプラスイオンが生成される（α作用）。また、こうして生成されたプラスイオンは、負の電圧が印加されている中心電極３１に引きつけられ、この中心電極３１に衝突することで、中心電極３１から二次電子が放出される（γ作用）。

【0046】

α作用が中心電極３１付近の空間において生じることで、中心電極３１付近においてプラスイオンの密度が高くなる。中心電極３１付近においてプラスイオンの密度が高くなると、負に帯電した中心電極３１と中心電極３１付近に存在するプラスイオンとの間で電界が強化される。これにより、電子なだれ現象が促進され、ギャップＧに火花放電が生じることとなる。

【0047】

ここで、放電を繰り返す場合、ギャップＧに高電圧を印加してから火花放電が生じるまでの期間において、ギャップＧに前の放電による初期電子が多量に残留していると、前の放電による初期電子が残留していない場合と比較して、気体分子の電離が加速され、電子なだれ現象が生じやすくなる。その結果、ギャップＧにおける絶縁破壊が生じやすくなり、放電も生じやすくなる。このため、混合気の流速が低いほど、ギャップＧにおける絶縁破壊は生じやすくなり、放電は生じやすくなる。つまり、ギャップＧに対して同一の電圧を印加した場合、混合気の流速が低いほど電子なだれ現象が生じやすくなる。また、ギャップＧにおける容量放電の開始時、又は、火花放電の開始時に点火プラグ３０に発生する電圧（放電開始電圧）の絶対値は、混合気の流速が低いほど低くなる。

【0048】

そこで、本実施形態の「流速検出部」としてのＥＣＵ２０は、一次電流Ｉ１の通電及び遮断を行い、一次電流Ｉ１の遮断に伴う点火プラグ３０への放電開始電圧の大きさに基づいて、混合気の流速を検出する。

【0049】

図１０に、エンジンの１動作周期（１サイクル）における燃焼室の圧力Ｐ、二次電圧Ｖ２、及び、点火信号ＩＧＴの変化を表すタイミングチャートを示す。エンジンの１動作周期は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び、排気行程から構成される。

【0050】

排気行程から吸気行程へと移行することで、圧力Ｐが低下する。その後、圧縮行程において、ピストンが上がることで、混合気が圧縮されることで圧力Ｐが増加する。圧縮行程中の時刻ＴＡにおいて、点火信号ＩＧＴがオン状態とされることで、一次コイル１０ａが通電され、二次電圧Ｖ２（ＯＮ電圧）が発生する。その後、圧縮行程中の時刻ＴＢにおいて、点火信号ＩＧＴがオフ状態とされることで、極性の反転した高い二次電圧Ｖ２が発生し、点火プラグ３０のギャップＧが絶縁破壊されることで、点火プラグ３０において点火が開始される。

【0051】

本実施形態では、圧縮行程であって、点火の開始時点より前の期間において、点火信号ＩＧＴを繰り返しオンオフすることで、点火プラグ３０に容量放電又は火花放電を発生させる。そして、容量放電又は火花放電が生じる際の二次電圧Ｖ２の大きさ（放電開始電圧）に基づいて、混合気の流速を検出する。

【0052】

圧縮行程であって、点火の開始時点より前の期間において、点火信号ＩＧＴを繰り返しオンオフした場合の二次電圧Ｖ２の変化を図１１，１２に示す。図１１に混合気の流速が低い（５ｍ／ｓｅｃ）場合の二次電圧Ｖ２の変化を示し、図１２に混合気の流速が高い（２０ｍ／ｓｅｃ）の場合の二次電圧Ｖ２の変化を示している。

【0053】

図１１に示す混合気の流速が低い（５ｍ／ｓｅｃ）状況では、一回目の放電開始電圧が約１２ｋＶ、二回目の放電開始電圧が約８ｋＶ、三回目の放電開始電圧が約６ｋＶ、四回目の放電開始電圧が約５ｋＶとなっている。図１２に示す混合気の流速が高い（２０ｍ／ｓｅｃ）状況では、一回目の放電開始電圧が約１２ｋＶ、二回目の放電開始電圧が約１２ｋＶ、三回目の放電開始電圧が約１０ｋＶ、四回目の放電開始電圧が約１０ｋＶとなっている。つまり、混合気の流速が高い図１２における二回目以降の二次電圧Ｖ２の絶対値（放電開始電圧）は、混合気の流速が低い図１１における二回目以降の二次電圧Ｖ２の絶対値（放電開始電圧）と比べて、大きくなっている。この二回目以降の二次電圧Ｖ２の絶対値（放電開始電圧）に基づいて、混合気の流速を検出することが可能となる。

【0054】

以下、本実施形態の効果を述べる。

【0055】

流速が所定の第１閾値を超える場合、気流によって火花放電の吹き消えが生じ易くなる。火花放電が一度消失すると、点火プラグ３０の電極間において火花放電が再形成される。火花放電は、点火プラグ３０近傍で再形成されるため、火花放電及び容量火花により再形成される初期火炎の点火プラグ３０への熱伝導による熱損失が大きく、点火に対する寄与が低い。そこで、点火コイル１０にエネルギーが残留している状態（即ち、点火コイル１０に蓄積されたエネルギーを全て放電する前）に一回目の放電を停止し、さらに、点火コイル１０に対してエネルギーを蓄積した後、再度放電を実施する構成とした。

【0056】

一回目の放電を停止することで、点火コイル１０に対して蓄積されていたエネルギーを二回目の放電に利用することができる。これにより、点火コイル１０に対して蓄積されるエネルギーを効率よく点火に用いることが可能になる。また、点火コイル１０に対して蓄積されていたエネルギーを二回目の放電に利用することで、二回目放電のための充電期間が短くなる。つまり、一回目の放電と二回目の放電との間隔が短くなり、一回目の放電時に生じた火炎と二回目の放電時に生じた火炎とを重合させることができる。このため、混合気の着火性を向上させることができる。加えて、一回目の放電を開始してから二回目の放電が完了するまでの時間を短くすることができ、エンジン回転速度が高く初期燃焼期間が短い場合であっても、複数回点火をより確実に行うことができる。

【0057】

さらに、二回目の放電の開始時において、一回目の放電の開始時に点火コイル１０に対して蓄積されていたエネルギー（所定エネルギー）と同じエネルギーを点火コイル１０に対して蓄積する。これにより、二回目の放電時において生じる火炎を大きくすることができ、混合気の着火性を向上させることができる。ここで、所定エネルギーは、具体的には、点火コイル１０に対して蓄積可能な最大のエネルギー（定格値）に設定されている。

【0058】

混合気は、一度着火してしまえば、流速が速いほど燃焼性が高まる。そこで、流速が第２閾値（＞第１閾値）を超える場合に、一回目の放電のみを実施する構成とする。これにより、混合気の燃焼性を確保しつつ、点火プラグ３０の消耗を抑制することができる。

【0059】

流速が所定の閾値を下回る場合、気流による火花放電の消失が殆ど生じなくなる。そこで、点火コイル１０に対して蓄積された所定エネルギーを全て用いて一回目の放電を行う。また、二回目の放電のために蓄積させるエネルギーを所定エネルギーより小さくすることで、二回目の放電のための充電期間を短くする。これにより、一回目の放電と二回目の放電との間隔が短くなり、一回目の放電時に生じた初期火炎と二回目の放電時に生じた初期火炎とを重合させることができる。このため、混合気の着火性を向上させることができる。加えて、一回目の放電を開始してから二回目の放電が完了するまでの時間を短くすることができ、エンジン回転速度が高く初期燃焼期間が短い場合であっても、複数回点火をより確実に行うことができる。

【0060】

所定エネルギーを２回以上放電することが可能な程度に初期燃焼期間の長さが長い場合は、一回目の放電時において、点火コイル１０に対して蓄積された所定エネルギーを全て使用して放電を実施する。さらに、点火コイル１０に対して所定エネルギーを蓄積して二回目の放電を実施する。このような構成にすることで、流速が低く放電経路が伸び難い状況化において、点火プラグ３０における放電エネルギー及び放電時間の合計値をそれぞれ最大化させ、混合気の着火性を向上させることができる。

【0061】

混合気の気流が遅いほど、点火プラグ３０における火花放電の電荷が流れ難く、放電終了後に該電荷が残留しやすくなるため、放電が繰り返し実施される場合、二回目以降の二次電圧Ｖ２が低くなる。そこで、点火の開始時点を含む圧縮行程において、スイッチング素子１３をオンオフすることで一次電流Ｉ１の通電及び遮断を行い、一次電流Ｉ１の遮断に伴う二次電圧Ｖ２の大きさに基づいて、流速を検出する構成とした。点火の開始時点を含む圧縮行程において流速を検出することで、流速の検出値と、点火が実際に行われるときの流速とが近づくため、流速に基づく点火制御をより好適に行うことが可能になる。また、圧縮工程において、比較的圧力が低い時期、例えば上死点の６０°前から、繰り返し放電を継続することで、圧力が高い時期、例えば上死点付近になっても、二次電圧Ｖ２を低く保つことができ、確実に火花放電を形成することが可能になる。

【0062】

二次電流Ｉ２が、火花放電の吹き消えが生じると予測される判定値に達する時点より前に、一次電流Ｉ１を通電することで一回目の放電を停止する構成とした。この構成によって、吹き消えと放電火花の発生が繰り返し生じることを抑制する。これにより、点火プラグ３０近傍での放電火花の再形成による点火プラグ３０への熱伝導による熱損失を抑制することができる。

【0063】

さらに、火花放電の吹き消えの判定に用いる二次電流Ｉ２の閾値を、流速が高いほど大きい値に設定する。これにより、より確実に火花放電の吹き消えが生じる前に一回目の放電を停止することができる。加えて、一回目の放電を開始してから二回目の放電が完了するまでの時間を短くすることができ、エンジン回転速度が高く初期燃焼期間が短い場合であっても、複数回点火をより確実に行うことができる。

【0064】

（第２実施形態）
火花放電の吹き消えが生じる前に（即ち、点火コイル１０にエネルギーが残留している状態で）一回目の放電を停止し、さらに、点火コイル１０に対して所定エネルギーを蓄積した後、再度放電を実施する図４（ａ）に示した点火パターンを変更してもよい。具体的には、火花放電の吹き消えが生じる前に一回目の放電を停止し、さらに、点火コイル１０に対して所定エネルギーより小さいエネルギーを蓄積した後、再度放電を実施する点火パターンとしてもよい。

【0065】

図１３（ａ）に示す放電パターンでは、図５（ｃ）と同様に、放電を二回実施し、一回目の放電において、約８０ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪのエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約１ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約１ｍｓｅｃの間隔が生じている。

【0066】

図１３（ｂ）に示す放電パターンでは、図５（ｄ）と同様に、放電を二回実施し、一回目の放電において、約７５ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約８０ｍＪのエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．８ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．８ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、図１２（ｂ）に示す放電パターンでは、火花放電の吹き消えが生じる前の時点である二次電流Ｉ２の絶対値が所定電流（５０ｍＡ）に達した時点で、一回目放電を停止している。

【0067】

図１３（ｃ）に示す放電パターンでは、放電を二回実施し、一回目の放電において、約７５ｍＪのエネルギーを放電し、二回目の放電において、約４０ｍＪのエネルギーを放電している。一回目の放電の後、点火コイル１０への充電に約０．４ｍｓｅｃの時間を要し、その結果、一回目の放電と二回目の放電との間に約０．４ｍｓｅｃの間隔が生じている。また、図１３（ｃ）に示す放電パターンでは、火花放電の吹き消えが生じる前の時点である二次電流Ｉ２の絶対値が所定電流（５０ｍＡ）に達した時点で、一回目放電を停止している。その後、所定エネルギー（放電エネルギー８０ｍＪに相当）より小さなエネルギー（放電エネルギー４０ｍＪに相当）を点火コイル１０に充電し、放電を実施している。

【0068】

図１３（ｄ）に示す放電パターンでは、図５（ｂ）と同様に、放電を一回のみ実施し、その放電において約１６０ｍＪのエネルギーを放電している。

【0069】

本願の発明者らは、各放電パターンにおけるＥＧＲ限界値を比較した。ここで、ＥＧＲ限界値とは、平均有効圧の変動率が所定値（例えば、３％）以下となるＥＧＲ率の上限値のことである。ＥＧＲ限界値が高いほど混合気の燃焼性、ひいては、混合気の着火性が高いといえる。８０ｍＪの放電を一回のみ実施する構成では、ＥＧＲ限界値が略２７．８％となった。図１３（ａ）に示す放電パターンでは、ＥＧＲ限界値が略２８．２％となった。図１３（ｂ）に示す放電パターンでは、ＥＧＲ限界値が略２８．４％となった。図１３（ｃ）に示す放電パターンでは、ＥＧＲ限界値が略２８．６％となった。図１３（ｄ）に示す放電パターンでは、略２８．８％となった。

【0070】

このように、火花放電の吹き消えが生じる前に（即ち、点火コイル１０にエネルギーが残留している状態で）一回目の放電を停止し、さらに、点火コイル１０に対して一回目の放電開始時点で蓄積させるエネルギーより小さいエネルギーを蓄積した後、再度放電を実施する点火パターン（図１３（ｃ））においてもＥＧＲ限界値が有意に向上している。つまり、点火プラグ３０による着火性、ひいては、エンジン出力の安定性を高めることが可能となる。

【0071】

（第３実施形態）
第３実施形態の「流速検出部」としてのＥＣＵ２０は、点火の開始時点が含まれる圧縮行程直前の吸気行程において、点火信号ＩＧＴを繰り返しオンオフすることで、点火コイル１０に交流電圧を発生させ、点火プラグ３０に容量放電又は火花放電を発生させる。そして、それらの放電の発生頻度に基づいて、混合気の流速を検出する。

【0072】

交流電圧を印加した場合の二次電圧Ｖ２の変化を図１４（ａ）に示し、二次電流Ｉ２の変化を図１４（ｂ）に示す。ＥＣＵ２０は、二次電流Ｉ２の絶対値が所定値を超える場合に放電が生じたと判定することができる。つまり、ＥＣＵ２０は、容量放電若しくは火花放電によって点火プラグ３０に流れる二次電流Ｉ２に基づいて、点火プラグ３０における容量放電又は火花放電の発生頻度を取得する。そして、その取得した容量放電又は火花放電の発生頻度に基づいて、混合気の流速を検出することができる。

【0073】

（第４実施形態）
以下の第４〜第６実施形態の「流速検出部」としてのＥＣＵ２０は、一回目の放電における二次電流Ｉ２、二次電圧Ｖ２、又は、一次電圧Ｖ１に基づいて、混合気の流速を検出する。図１５に、一回目の放電において、流速が低い場合（破線）、及び、流速が高い場合（実線）の二次電流Ｉ２、二次電圧Ｖ２、及び、一次電圧Ｖ１の波形を示す。

【0074】

初期燃焼機関における放電において、放電経路における抵抗（放電抵抗）の大きさは変化する。即ち、放電経路が長いほど放電抵抗は大きくなる。混合気の流速が高いほど放電経路が延びるため、放電抵抗の大きさは大きくなる。そこで、本実施形態では、初期燃焼機関における１回目の放電における放電抵抗の大きさに基づいて、混合気の流速を検出する。

【0075】

図１５に示すように、流速が早く放電抵抗が大きいほど、放電が維持される期間が短くなる。そこで、ＥＣＵ２０は、二次電流Ｉ２の絶対値が所定電流に達するまでの時間の長さを検出し、その検出値に基づいて、混合気の流速を検出する。

【0076】

（第５実施形態）
初期燃焼機関における放電において、混合気の流速に応じて、火花放電の短絡の生じやすさは変化する。具体的には、流速が高くなるほど、火花放電の短絡が生じ易くなる。図１５に示すように、火花放電の短絡が生じると、点火プラグ３０に流れる二次電流Ｉ２が変化する。本実施形態のＥＣＵ２０は、二次電流Ｉ２に基づいて、火花放電が短絡するまでの時間を検出し、その検出値に基づいて、混合気の流速を検出する構成とする。

【0077】

また、火花放電の短絡が生じると、二次電圧Ｖ２が変化する。つまり、二次電圧Ｖ２に基づいて、火花放電が短絡するまでの時間を検出し、その検出値に基づいて、混合気の流速を検出することができる。しかしながら、二次電圧Ｖ２は非常に高いため、点火プラグ３０において放電を実施している際に、二次電圧Ｖ２を検出することは困難である。そこで、二次電圧Ｖ２が反射した一次電圧Ｖ１に基づいて、火花放電が短絡するまでの時間を検出し、その検出値に基づいて、混合気の流速を検出することも可能である。

【0078】

（第６実施形態）
第４実施形態の説明で述べたように、気流によって放電経路が伸びることに起因して、混合気の流速が速いほど放電抵抗の大きさは大きくなる。このため、図１５に示すように、点火コイル１０の二次電圧Ｖ２の大きさは、混合気の流速が大きいほど増加する。つまり、二次電圧Ｖ２の大きさに基づいて、混合気の流速を検出することができる。

【0079】

しかしながら、二次電圧Ｖ２は非常に高いため、点火プラグ３０において放電を実施している際に、二次電圧Ｖ２を検出することは困難である。そこで、ＥＣＵ２０は、二次電圧Ｖ２が反射した一次電圧Ｖ１に基づいて、混合気の流速を検出する。さらに本実施形態のＥＣＵ２０は、一次電圧Ｖ１の値を所定期間で積分し、その積分値に基づいて混合気の流速を検出する構成とする。積分値を用いることで、二次電圧Ｖ２の反射波である一次電圧Ｖ１を用いた場合であっても、精度よく混合気の流速を検出することが可能になる。

【0080】

（他の実施形態）
・上記実施形態では、点火プラグ３０において、初期燃焼期間に１回又は２回の継続した放電を実施する構成とした。これを変更し、３回以上の継続した放電を実施する構成としてもよい。

【0081】

・第１実施形態において、図４（ｂ）に示した二回目の放電のために点火コイル１０に蓄積させるエネルギーを、一回目の放電開始時点で蓄積させるエネルギーより小さくすることで、二回目の放電のための充電期間を短くする構成を省略してもよい。同様に、図４（ｄ）に示した流速が第２閾値（＞第１閾値）を超えることを条件として、一回目の放電のみを実施する構成を省略してもよい。

【0082】

・火花放電の吹き消えの判定に用いる二次電流Ｉ２の判定値を、流速が高いほど大きい値に設定する構成を省略してもよい。即ち、火花放電の吹き消えの判定に用いる二次電流Ｉ２の閾値を固定してもよい。

【0083】

・混合気の流速が第１閾値より高い場合に、二次電流Ｉ２の検出値と判定値とを比較して、二次電流Ｉ２の検出値が判定値に達する時点より前に、一回目の放電を停止する構成を変更してもよい。即ち、混合気の流速が第１閾値より高い場合に、一回目の放電時間を基準値から所定時間又は所定割合減じることで、点火コイル１０にエネルギーが残留している状態で、放電を停止する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0084】

１０…点火コイル、１０ａ…一次コイル、１０ｂ…二次コイル、２０…ＥＣＵ、３０…点火プラグ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】