特許 7528803 点火装置の制御装置及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】点火装置の制御装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F02P 3/05 20060101AFI20240730BHJP

   F02P 3/04 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

F02P3/05 C

F02P3/04 304Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021014758

(22)【出願日】2021-02-02

(65)【公開番号】P2022118323

(43)【公開日】2022-08-15

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】河合 敦史

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１７８７９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４３／００－４５／００

Ｆ０２Ｐ １／００－ ３／１２、 ５／１４５－５／１５５、

７／００－１７／１２

Ｈ０１Ｔ ７／００－２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に設置された点火プラグと、前記点火プラグに電圧を印加するイグニッションコイルとを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、
前記点火プラグの再放電の回数を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した再放電の回数が増加することに応じて、前記イグニッションコイルの通電時間が短くなるように設定する設定手段と、
前記設定手段で設定した通電時間に従って前記イグニッションコイルを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする点火装置の制御装置。

【請求項2】

前記点火装置は前記内燃機関の気筒毎に設置され、
前記気筒毎に前記点火装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の点火装置の制御装置。

【請求項3】

前記イグニッションコイルは、電力供給源から電力が供給される一次コイルと、前記点火プラグに接続する二次コイルとを備え、前記一次コイルの通電が停止されることにより、前記二次コイルに高電圧が発生して、前記点火プラグに火花放電を発生させる構成であり、
前記検出手段は、前記二次コイルに発生する電圧と電流の積が所定の閾値を超えた場合に再放電が発生したものと判定し、その回数を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の点火装置の制御装置。

【請求項4】

内燃機関に設置された点火プラグと、前記点火プラグに電圧を印加するイグニッションコイルとを備えた点火装置を制御するためのプログラムであって、
前記点火プラグの再放電を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した再放電の回数が増加することに応じて、前記イグニッションコイルの通電時間が短くなるように設定する設定手段と、
前記設定手段で設定した通電時間に従って前記イグニッションコイルを制御する制御手段としてコンピュータに機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、点火装置の制御装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等に搭載される内燃機関の点火装置では、イグニッションコイル（点火コイル）により高電圧を発生させ、内燃機関に設置された点火プラグに火花放電を発生させて、燃焼室の混合気に点火する。近年のダウンサイジング化、高圧縮比化等により、点火装置の出力エネルギの増大が求められていることもあり、点火プラグの電極摩耗への影響が大きくなっている。点火プラグに電極摩耗が発生すると、点火性能の悪化につながり、点火プラグの交換サイクルが早くなる等の課題が生じる。

【0003】

特許文献１には、エンジン回転数に基づいて、シングルスパーク点火およびマルチスパーク点火の主放電による点火プラグの電極の消耗量を導出し、マルチスパーク点火の副放電の回数に基づいて、消耗量を補正する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１４５７５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１は、点火プラグの電極の消耗量を推定することに着目した技術であり、点火プラグの電極摩耗を抑えるものではない。

【0006】

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、点火プラグの電極摩耗を抑えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の点火装置の制御装置は、内燃機関に設置された点火プラグと、前記点火プラグに電圧を印加するイグニッションコイルとを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、前記点火プラグの再放電の回数を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した再放電の回数が増加することに応じて、前記イグニッションコイルの通電時間が短くなるように設定する設定手段と、前記設定手段で設定した通電時間に従って前記イグニッションコイルを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、点火プラグの電極摩耗を抑えることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】点火装置の制御システムの構成を示す図である。

【図2】イグニッションコイルの構成例を示す図である。

【図3】点火装置の制御装置による処理例を示すフローチャートである。

【図4】時間と、二次電圧と二次電流の積との関係の例を示す特性図である。

【図5】補正係数の例を示す特性図である。

【図6】イグニッションコイルの通電時間の補正なし／ありでの気筒間の電極摩耗の経時変化の例を示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の一実施形態に係る点火装置の制御装置は、内燃機関に設置された点火プラグと、前記点火プラグに電圧を印加するイグニッションコイルとを備えた点火装置を制御する点火装置の制御装置であって、前記点火プラグの再放電の回数を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した再放電の回数に基づいて前記イグニッションコイルの通電時間を設定する設定手段と、前記設定手段で設定した通電時間に従って前記イグニッションコイルを制御する制御手段とを備える。
これにより、点火プラグの再放電の回数が多いときには、イグニッションコイルの通電時間を短くすることができる。イグニッションコイルの通電時間が短くなることにより、点火プラグでの放電時間が短くなり、電極摩耗の一要因である点火プラグの再放電の発生を抑え、点火プラグの電極摩耗を抑えることができる。

【実施例】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
図１は、実施例に係る点火装置の制御システムの構成を示す図である。
自動車等に搭載される内燃機関３００の点火装置は、内燃機関３００に設置された点火プラグ１００と、点火プラグ１００に電圧を印加するイグニッションコイル２００とを備え、内燃機関３００の気筒♯１～♯４毎に設置される。

【0012】

点火プラグ１００は、中心電極１０１と、中心電極１０１に対向するように配置された外側電極１０２とを備え、内燃機関３００の燃焼室３０１に中心電極１０１及び外側電極１０２を突出させるようにして配置される。

【0013】

イグニッションコイル２００は、点火プラグ１００に電圧を印加する。図２に、イグニッションコイル２００の構成例を示す。イグニッションコイル２００は、電力供給源であるバッテリＶＢから電力が供給される一次コイル２０１と、点火プラグ１００に接続する二次コイル２０２とを備える。イグナイタ２０３がＯＮされると、一次コイル２０１の通電が開始されて、一次コイル２０１に電流が流れる。一方、イグナイタ２０３がＯＦＦされると、一次コイル２０１の通電が停止されて、一次コイル２０１への電流が停止される。一次コイル２０１の電流が停止されることにより、二次コイル２０２に電磁誘導により高電圧が発生して、点火プラグ１００に火花放電を発生させて、燃焼室３０１の混合気に点火する。

【0014】

ここで、点火プラグにおいて、リストライクとも呼ばれる再放電が発生することがある。点火プラグの再放電には、放電伸長の吹き消えによる再放電（ガス流動により放電伸長が切れてからまた繋がるもの）や短絡による再放電（放電伸長が完全に切れてからまた繋がるもの）がある。例えば燃焼室３０１での電極１０１、１０２へのガスの当たり方に起因して、再放電が発生しやすくなることがある。このような再放電は、点火プラグの電極摩耗の一要因であり、再放電の発生を抑えれば、点火プラグの電極摩耗を抑えることができる。

【0015】

本実施例では、点火プラグ１００の電極摩耗を抑えるために、以下に述べるように、点火プラグ１００の再放電の回数に基づいてイグニッションコイル２００の通電時間を設定し、設定した通電時間に従ってイグニッションコイル２００を制御する。
この制御を実現するために、図１に示すように、点火装置の制御装置１と、イグニッションコイル２００の二次コイル２０２に発生する電圧（以下、二次電圧と呼ぶ）と電流（以下、二次電流と呼ぶ）を測定する測定装置２とを備える。

【0016】

制御装置１は、入力部１ａと、検出部１ｂと、通電時間設定部１ｃと、制御部１ｄとを備え、気筒♯１～♯４毎に、点火プラグ１００の再放電の回数に基づいてイグニッションコイル２００の通電時間を設定し、設定した通電時間に従ってイグニッションコイル２００を制御する。

【0017】

入力部１ａは、測定装置２で測定した二次電圧及び二次電流を入力する。

【0018】

検出部１ｂは、入力部１ａで入力した二次電圧及び二次電流に基づいて、点火プラグ１００の火花放電後に発生する再放電の回数を検出する。再放電が発生するとき、二次コイル２０２の電気エネルギが大きくなることから、検出部１ｂは、火花放電後に、測定装置２により測定される二次電圧と二次電流の積が所定の閾値を超えた場合、再放電が発生したものと判定する。そして、検出部１ｂは、二次電圧と二次電流の積が所定の閾値を超えた回数を、再放電が発生した回数としてカウントする。図４に、点火プラグ１００の火花放電後に再放電が発生するときの、時間と、二次電圧と二次電流の積との関係の例を示す。ピーク４０１～４０６に示すように、二次電圧と二次電流の積が所定の閾値４０７を超えた場合に再放電が発生したものと判定し、図示例では６回の再放電が発生している。

【0019】

通電時間設定部１ｃは、検出部１ｂで検出した再放電の回数に基づいてイグニッションコイル２００の通電時間を設定する。イグニッションコイル２００の通電時間とは、点火プラグ１００に火花放電を発生させた後（イグナイタ２０３をＯＦＦにした後）、次に点火プラグ１００に火花放電を発生させる（イグナイタ２０３をＯＦＦにする）までの間に、イグナイタ２０３をＯＮにする時間である。

【0020】

通電時間設定部１ｃによる通電時間の設定の仕方の例を説明する。
イグニッションコイル２００には、運転状態に応じた基準通電時間が定められている。例えば通電マップに複数の基準通電時間が定義されており、運転状態に応じて通電マップから基準通電時間を読み出すようにする。
また、図５に示すように、基準通電時間に乗算する補正係数が定められている。補正係数は、再放電の回数が増加することに応じて値が小さくなり、基準通電時間よりも短くした通電時間を設定するように定められている。通電時間設定部１ｃは、検出部１ｂで検出した再放電の回数に基づいて補正係数を決定し、その補正係数を基準通電時間に乗算して、通電時間を設定する。イグニッションコイル２００の通電時間が短くなることにより、点火プラグ１００での放電時間が短くなり、電極摩耗の一要因である再放電の発生を抑えることができる。なお、図５に示す特性は一例であり、再放電の回数が増加することに応じて、通電時間が短くなるように設定するものであればよい。

【0021】

制御部１ｄは、通電時間設定部１ｃで設定した通電時間に従ってイグニッションコイル２００を制御する。すなわち、制御部１ｄは、通電時間設定部１ｃで設定した通電時間に従って、イグニッションコイル２００のイグナイタ２０３をＯＮ／ＯＦＦして、通電時間設定部１ｃで設定した通電時間の通電を実行する。

【0022】

次に、図３を参照して、制御装置１による処理を説明する。図３は、制御装置１による処理例を示すフローチャートである。図３のフローチャートの処理は、イグナイタ２０３をＯＦＦしたタイミング、すなわち二次コイル２０２に電磁誘導により高電圧が発生して、点火プラグ１００に火花放電を発生させるタイミングで開始される。例えば運転状態に応じて通電マップから読み出す基準通電時間が変わったときに、制御装置１が図３のフローチャートの処理を実行するようにする。

【0023】

ステップＳ１で、入力部１ａは、測定装置２で測定した二次電圧及び二次電流を入力する。

【0024】

ステップＳ２で、検出部１ｂは、ステップＳ１において入力した二次電圧及び二次電流に基づいて、点火プラグ１００の火花放電後に発生する再放電の回数を検出する。上述したように、検出部１ｂは、二次電圧と二次電流の積が所定の閾値を超えた場合、再放電が発生したものと判定し、その回数を検出する。

【0025】

ステップＳ３で、通電時間設定部１ｃは、ステップＳ２において検出した再放電の回数に基づいて、上述した基準通電時間及び補正係数を用いて、イグニッションコイル２００の通電時間を設定する。

【0026】

このようにして通電時間が設定された後、次に新たに通電時間が設定されるまで、制御部１ｄは、ステップＳ３において設定した通電時間に従ってイグニッションコイル２００を制御する。すなわち、制御部１ｄは、ステップＳ３において設定した通電時間に従って、イグニッションコイル２００のイグナイタ２０３をＯＮ／ＯＦＦして、通電時間設定部１ｃで設定した通電時間の通電を実行する。

【0027】

なお、図３のフローチャートでは、点火プラグ１００の一回の火花放電後の再放電の回数に基づいて、イグニッションコイル２００の通電時間を設定するようにしたが、例えば時間的に連続する複数回の火花放電後の再放電の回数の平均値を算出し、その平均値に基づいて、イグニッションコイル２００の通電時間を設定するようにしてもよい。

【0028】

以上のように、制御装置１は、点火プラグ１００の再放電の回数に基づいてイグニッションコイル２００の通電時間を設定する。具体的には、再放電の回数が増加することに応じて、通電時間が短かくなるように設定する。そして、制御装置１は、設定した通電時間に従ってイグニッションコイル２００を制御する。
これにより、点火プラグ１００の再放電が発生しやすい気筒において、イグニッションコイル２００の通電時間を短くすることができる。イグニッションコイル２００の通電時間が短くなることにより、点火プラグ１００での放電時間が短くなり、電極摩耗の一要因である再放電の発生を抑え、点火プラグ１００の電極摩耗を抑えることができる。

【0029】

また、制御装置１は、気筒毎に点火装置を制御する。これにより、内燃機関３００の全体における電極摩耗のばらつきを低減させることができる。図６は、イグニッションコイル２００の通電時間の補正なし／ありでの気筒間の電極摩耗の経時変化の例を示す特性図である。図６（ａ）に示すように、各気筒においてイグニッションコイル２００の通電時間の補正を行わない（基準通電時間のままとする）場合、運転時間が長期にわたると、気筒間で点火プラグ１００の電極摩耗のばらつきが生じている。それに対して、本実施例のように、気筒毎にイグニッションコイル２００の通電時間の補正を行う場合、運転時間が長期にわたっても、気筒間で点火プラグ１００の電極摩耗のばらつきが低減されている。

【0030】

なお、制御装置１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ装置により構成され、ＣＰＵが例えばＲＯＭに記憶された所定のプログラムを実行することにより、入力部１ａ、検出部１ｂと、通電時間設定部１ｃと、制御部１ｄの機能が実現される。例えば車両に搭載されるコントロールユニットの一部の機能として制御装置１が実現されるようにすればよい。

【0031】

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
また、本発明は、ソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。

【符号の説明】

【0032】

１：制御装置、１ａ：入力部、１ｂ：検出部、１ｃ：通電時間設定部、１ｄ：制御部、２：測定装置、１００：点火プラグ、２００：イグニッションコイル、２０１：一次コイル、２０２：二次コイル、２０３：イグナイタ、３００：内燃機関

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】