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JP7652990B2 - Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method - Google Patents
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JP7652990B2 - Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method.

従来、内燃機関では、各部の温度が外気温と同程度となっている冷機始動時に多量の炭化水素(Hydrocarbon:HC)が発生することが知られている。冷機始動時に炭化水素が発生する要因は、主に2つある。1つ目は、筒内温度が低いことにより、未気化の燃料が酸化されない(未燃焼)まま炭化水素として排出されることである。2つ目は、筒内温度が低いことにより点火時期までに気化される燃料が減り、筒内混合気の空燃比が大きくなる(燃料が希薄化する)ことである。この場合は、要求点火エネルギーが増大して、点火不良や消炎(失火)が増えることにより、炭化水素が増える。 It has been known that internal combustion engines generate a large amount of hydrocarbons (HC) during cold start when the temperatures of each part are approximately the same as the outside air temperature. There are two main factors that cause hydrocarbons to be generated during cold start. The first is that the low in-cylinder temperature causes unvaporized fuel to be discharged as hydrocarbons without being oxidized (unburned). The second is that the low in-cylinder temperature reduces the amount of fuel that is vaporized before the ignition timing, causing the air-fuel ratio of the in-cylinder mixture to increase (fuel becomes lean). In this case, the required ignition energy increases, causing more ignition failures and flame outs (misfires), resulting in more hydrocarbons.

さらに、冷機始動時には、燃料の噴射量を暖機後の燃料噴射量よりも多くする制御が行われる。この結果、冷機始動時の炭化水素の発生量はいっそう増加する。 Furthermore, during cold engine start-up, the fuel injection amount is controlled to be greater than the fuel injection amount after warm-up. As a result, the amount of hydrocarbons generated during cold engine start-up increases even more.

ところで、内燃機関から発生する炭化水素等を浄化するために、排気管には、排気触媒が配備されている。排気触媒には、プラチナなどの高価な貴金属が使用されている。排気性能を向上させるために、排気触媒に従来よりも多くの貴金属を使用すると、排気触媒の製造コストが大きく増加してしまう。そのため、冷機始動時の要求点火エネルギー増大に対応し、点火不良や消炎を減らすように点火装置を制御して、炭化水素の発生量を削減することが試みられている。 Incidentally, an exhaust catalyst is installed in the exhaust pipe to purify hydrocarbons and other substances generated by the internal combustion engine. Expensive precious metals such as platinum are used in exhaust catalysts. If more precious metals than conventional are used in the exhaust catalyst to improve exhaust performance, the manufacturing cost of the exhaust catalyst will increase significantly. For this reason, attempts have been made to reduce the amount of hydrocarbons generated by controlling the ignition device to reduce misignition and flame quenching in response to the increased ignition energy required during cold engine start.

例えば、特許文献1には、内燃機関の一度の燃焼サイクルにおいて、圧縮上死点付近となる通常の点火タイミング(主点火)の直後に追加的な点火が実行される内燃機関の制御装置が開示されている。この技術によれば、通常の点火タイミングで一度の燃焼サイクルに一回のみ放電を実行する場合と比較して、点火不良や消炎が減る。そして、冷機始動時の炭化水素の発生量が削減される。For example, Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine in which an additional ignition is performed immediately after the normal ignition timing (main ignition) near the compression top dead center during one combustion cycle of the internal combustion engine. This technology reduces ignition failures and flame quenching compared to when discharge is performed only once per combustion cycle with normal ignition timing. It also reduces the amount of hydrocarbons generated during cold start.

特開2020-165352号公報JP 2020-165352 A

ところで、一つの気筒の一度の燃焼サイクル中に点火を目的として2回以上の放電を実行する場合には、点火コイルの発熱量が増大する。これにより、点火コイルが熱害を受けて損傷するおそれがある。However, when two or more discharges are performed for the purpose of ignition during one combustion cycle of one cylinder, the amount of heat generated by the ignition coil increases. This can cause damage to the ignition coil due to heat damage.

特許文献1に開示された内燃機関の制御装置においては、一度の燃焼サイクル中に2回以上の放電を実行するマルチ点火許可条件が成立すると、点火コイルに通電する時間の長さが短縮される。その結果、主点火の通電時間、すなわち、点火コイルへの充電エネルギーは、一度のサイクル中に一回のみ点火を実行する場合よりも低減されてしまう。In the control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, when a multi-ignition permission condition is met that executes discharge two or more times during one combustion cycle, the length of time that current is applied to the ignition coil is shortened. As a result, the current application time of the main ignition, i.e., the charging energy to the ignition coil, is reduced compared to when ignition is executed only once during one cycle.

このように、点火コイルへの充電エネルギーが低減されると、放電時に絶縁破壊できない場合や、要求点火エネルギーへ達しない場合がある。その結果、点火不良(消炎)が生じてしまう。そのため、特許文献1に記載された内燃機関の制御装置は、マルチ点火許可条件時に点火不良(消炎)が発生し易くなり、炭化水素の発生を抑えることが困難になる。 In this way, when the charging energy to the ignition coil is reduced, there are cases where insulation breakdown does not occur during discharge or where the required ignition energy is not reached. As a result, ignition failure (extinction) occurs. Therefore, the internal combustion engine control device described in Patent Document 1 is prone to ignition failure (extinction) under multi-ignition permission conditions, making it difficult to suppress the generation of hydrocarbons.

本発明は、上記の問題点に鑑み、内燃機関の冷機始動時における炭化水素の発生を抑える内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention aims to provide an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method that suppress the generation of hydrocarbons during cold start of an internal combustion engine.

上記課題を解決し、本目的を達成するため、本発明の内燃機関制御装置は、点火プラグと、点火プラグに放電を生じさせる点火コイルとを有する点火装置を含む内燃機関を制御する。内燃機関制御装置は、点火装置に出力信号を出力する制御部を備える。出力信号は、点火プラグを予熱するための多重点火信号と、多重点火信号とは異なる周波数であり、点火プラグの放電により混合気に点火するための主点火信号と、点火コイルに予充電を行うための予充電信号と、前記点火コイルの状態を検知するための過熱検知信号とを含む。制御部は、出力信号の自己診断を行うためのリターン信号を検出するリターン検出機能をさらに備えている。制御部は、過熱検知信号とリターン信号とを比較して、フィルタ部で過熱検知信号が遮断されているか否かを判断する。そして、過熱検知信号が遮断されていると判断した場合に、点火コイルの温度が第1温度以上であると判断する。一方、過熱検知信号が遮断されてないと判断した場合に、点火コイルの温度が第1温度未満であると判断する。 In order to solve the above problems and achieve the present object, an internal combustion engine control device of the present invention controls an internal combustion engine including an ignition device having an ignition plug and an ignition coil that causes the ignition plug to discharge. The internal combustion engine control device includes a control unit that outputs an output signal to the ignition device. The output signal includes a multiple ignition signal for preheating the ignition plug, a main ignition signal that has a frequency different from that of the multiple ignition signal and ignites the mixture by discharging the ignition plug, a precharge signal for precharging the ignition coil , and an overheat detection signal for detecting the state of the ignition coil . The control unit further includes a return detection function that detects a return signal for performing self-diagnosis of the output signal. The control unit compares the overheat detection signal with the return signal to determine whether the overheat detection signal has been blocked by the filter unit. Then, when it is determined that the overheat detection signal has been blocked, it determines that the temperature of the ignition coil is equal to or higher than a first temperature. On the other hand, when it is determined that the overheat detection signal has not been blocked, it determines that the temperature of the ignition coil is lower than the first temperature.

本発明によれば、点火コイルへの充電エネルギーを可及的に高めて冷機始動時における点火制御の適切な実施を担保し、内燃機関からの炭化水素の発生を抑制することができる。 According to the present invention, the charging energy to the ignition coil can be increased as much as possible to ensure proper implementation of ignition control during cold start-up, thereby suppressing the generation of hydrocarbons from the internal combustion engine.

一実施形態に係る内燃機関の基本構成例を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing an example of a basic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment; 一実施形態に係る点火プラグを説明する部分拡大図である。FIG. 2 is a partial enlarged view illustrating an ignition plug according to an embodiment. 一実施形態に係る内燃機関制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。1 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of an internal combustion engine control device according to an embodiment. 電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比との関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the electrode temperature, the minimum ignition energy, and the air-fuel ratio. 点火コイルを含む電気回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit including an ignition coil. 多重点火の放電波形例である。1 is an example of a discharge waveform of multiple ignition. 失火回数と炭化水素排出量の関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the number of misfires and the amount of hydrocarbon emissions. 失火回数と環境温度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the number of misfires and the environmental temperature. 炭化水素と環境温度との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between hydrocarbons and environmental temperature. 多重点火と主点火を実行する際の遷移を示す図である。FIG. 1 illustrates a transition when performing multiple ignition and main ignition. 点火信号の周波数に対する発熱量と着火性の関係を示した概念図である。4 is a conceptual diagram showing the relationship between the amount of heat generated and ignition ability relative to the frequency of an ignition signal. FIG. 多重点火ありの場合と多重点火無しの場合における遷移時間と点火コイルの温度の関係を示した概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram showing the relationship between transition time and ignition coil temperature in the cases with and without multiple ignition. 従来の点火コイルの温度とHC濃度の変化を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing changes in temperature and HC concentration of a conventional ignition coil. 一実施形態に係る点火コイルを含む電気回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit including an ignition coil according to an embodiment. 一実施形態に係る多重点火切替処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a multiple ignition switching process according to one embodiment. 一実施形態に係る燃料噴射量切替処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a fuel injection amount switching process according to one embodiment. 一実施形態に係る多重点火切替処理を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing a multiple ignition switching process according to one embodiment. 一実施形態に係る燃料噴射量切替処理の例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection amount switching process according to an embodiment. 一般的な自動車へ搭載された内燃機関の動作状態と多重放電許可期間の関係を示すタイミングチャートである。1 is a timing chart showing the relationship between the operating state of an internal combustion engine mounted in a typical automobile and a multiple discharge permission period. 当量比と最小点火エネルギーの関係を示す相関グラフである。1 is a correlation graph showing the relationship between equivalence ratio and minimum ignition energy.

<実施形態>
以下、実施の形態例にかかる内燃機関制御装置について説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
<Embodiment>
An internal combustion engine control device according to an embodiment will be described below. Note that the same reference numerals are used to designate the same components in the various drawings.

[内燃機関システム]
まず、一実施形態に係る内燃機関システムの構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の基本構成例を示す全体構成図である。
[Internal Combustion Engine System]
First, the configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment of the present invention will be described. Fig. 1 is an overall configuration diagram showing an example of the basic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

図1に示す内燃機関100は、単気筒でも複数気筒を有するものでもよいが、実施形態では、4気筒を有する内燃機関100を例示して説明する。The internal combustion engine 100 shown in FIG. 1 may have a single cylinder or multiple cylinders, but in the embodiment, an internal combustion engine 100 having four cylinders will be described as an example.

図1に示すように、内燃機関100では、外部から吸引された空気(吸気)は、エアクリーナ110、吸気管111、吸気マニホールド112を通流する。吸気マニホールド112を通った空気は、吸気弁151が開いたときに各気筒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により調整される。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。As shown in Figure 1, in an internal combustion engine 100, air drawn in from the outside (intake air) flows through an air cleaner 110, an intake pipe 111, and an intake manifold 112. The air that passes through the intake manifold 112 flows into each cylinder 150 when an intake valve 151 opens. The amount of air flowing into each cylinder 150 is adjusted by a throttle valve 113. The amount of air adjusted by the throttle valve 113 is measured by a flow sensor 114.

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。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。The throttle valve 113 is provided with a throttle opening sensor 113a that detects the throttle opening. The throttle valve 113 opening information detected by the throttle opening sensor 113a is output to the control device (Electronic Control Unit: ECU) 1.

本実施形態では、スロットル弁113として、電動機で駆動される電子スロットル弁を適用する。しかし、本発明に係るスロットル弁としては、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を適用してもよい。In this embodiment, an electronic throttle valve driven by an electric motor is used as the throttle valve 113. However, other types of throttle valves may be used as the throttle valve of the present invention as long as they can appropriately adjust the air flow rate.

各気筒150に流入した空気の温度は、吸気温センサ115で検出される。 The temperature of the air flowing into each cylinder 150 is detected by the intake air temperature sensor 115.

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。クランク角センサ121は、クランクシャフト123の回転角度を検出する。本実施形態では、クランク角センサ121は、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。A crank angle sensor 121 is provided radially outward of the ring gear 120 attached to the crankshaft 123. The crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123. In this embodiment, the crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123 every 10° and every combustion cycle.

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。水温センサ122は、内燃機関100の冷却水の温度を検出する。A water temperature sensor 122 is provided in the water jacket (not shown) of the cylinder head. The water temperature sensor 122 detects the temperature of the cooling water for the internal combustion engine 100.

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)126が設けられている。アクセルポジションセンサ126は、運転者の要求トルクを検出する。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、後述する内燃機関制御装置1に出力される。内燃機関制御装置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。The vehicle is also provided with an accelerator position sensor 126 that detects the amount of displacement (depression) of the accelerator pedal 125. The accelerator position sensor 126 detects the torque required by the driver. The torque required by the driver detected by the accelerator position sensor 126 is output to the internal combustion engine control device 1, which will be described later. The internal combustion engine control device 1 controls the throttle valve 113 based on this torque required.

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る。燃料ポンプ131によって吸引及び加圧された燃料は、燃料配管133に設けられたプレッシャレギュレータ132で所定の圧力に調整される。そして、所定の圧力に調整された燃料は、燃料噴射装置(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で圧力調整された後の余分な燃料は、戻り配管(図示せず)を介して燃料タンク130に戻される。Fuel stored in the fuel tank 130 is sucked in and pressurized by the fuel pump 131. The fuel sucked in and pressurized by the fuel pump 131 is adjusted to a predetermined pressure by a pressure regulator 132 provided in the fuel pipe 133. The fuel adjusted to the predetermined pressure is then injected into each cylinder 150 from a fuel injection device (injector) 134. Any excess fuel after pressure adjustment by the pressure regulator 132 is returned to the fuel tank 130 via a return pipe (not shown).

燃料噴射装置134の制御は、後述する内燃機関制御装置1の燃料噴射制御部82(図3参照)の燃料噴射パルス(制御信号)に基づいて行われる。 The fuel injection device 134 is controlled based on a fuel injection pulse (control signal) from the fuel injection control unit 82 (see Figure 3) of the internal combustion engine control device 1 described later.

内燃機関100のシリンダヘッド(図示せず)には、筒内圧センサ(Cylinder Pressure Sensor、燃焼圧センサとも言う)140が設けられている。筒内圧センサ140は、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。筒内圧センサ140は、例えば、圧電式又はゲージ式の圧力センサが適用されている。これにより、広い温度領域に渡って気筒150内の筒内圧を検出することができる。An in-cylinder pressure sensor (also called a combustion pressure sensor) 140 is provided in the cylinder head (not shown) of the internal combustion engine 100. The in-cylinder pressure sensor 140 is provided in the cylinder 150 and detects the pressure (combustion pressure) within the cylinder 150. The in-cylinder pressure sensor 140 is, for example, a piezoelectric or gauge type pressure sensor. This makes it possible to detect the in-cylinder pressure within the cylinder 150 over a wide temperature range.

各気筒150には、排気弁152と、排気マニホールド160が取り付けられている。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。排気マニホールド160は、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の排気側には、三元触媒161が設けられている。三元触媒161は、排気ガスを浄化する。三元触媒161により浄化された排気ガスは、大気に排出される。 Each cylinder 150 is fitted with an exhaust valve 152 and an exhaust manifold 160. When the exhaust valve 152 opens, exhaust gas is discharged from the cylinder 150 to the exhaust manifold 160. The exhaust manifold 160 discharges the post-combustion gas (exhaust gas) to the outside of the cylinder 150. A three-way catalyst 161 is provided on the exhaust side of the exhaust manifold 160. The three-way catalyst 161 purifies the exhaust gas. The exhaust gas purified by the three-way catalyst 161 is discharged into the atmosphere.

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。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(リニア)に検出する。本実施形態の上流側空燃比センサ162は、リニア空燃比センサである。An upstream air-fuel ratio sensor 162 is provided upstream of the three-way catalyst 161. The upstream air-fuel ratio sensor 162 continuously (linearly) detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder 150. In this embodiment, the upstream air-fuel ratio sensor 162 is a linear air-fuel ratio sensor.

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。下流側空燃比センサ163は、理論空燃比より濃い(リッチ)と薄い(リーン)に応じた2値的に変化する検出信号を出力する。本実施形態の下流側空燃比センサ163は、O2センサである。In addition, a downstream air-fuel ratio sensor 163 is provided downstream of the three-way catalyst 161. The downstream air-fuel ratio sensor 163 outputs a detection signal that changes in two values according to whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the theoretical air-fuel ratio. In this embodiment, the downstream air-fuel ratio sensor 163 is an O2 sensor.

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は、放電(点火)により火花を発生させ、その火花が、気筒150内の空気と燃料との混合気に着火する。これにより、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。An ignition plug 200 is provided at the top of each cylinder 150. The spark plug 200 generates a spark by discharging (ignition), and the spark ignites the mixture of air and fuel inside the cylinder 150. This causes an explosion inside the cylinder 150, pushing the piston 170 down. Pushing the piston 170 down causes the crankshaft 123 to rotate. An ignition coil 300 that generates electrical energy (voltage) to be supplied to the spark plug 200 is connected to the spark plug 200.

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、筒内圧センサ140等の各種センサからの出力信号は、内燃機関制御装置1(以下、「制御装置1」とする)に出力される。制御装置1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の運転状態を検出する。そして、制御装置1は、気筒150内に吸引する空気量、燃料噴射装置134からの燃料噴射量、点火プラグ200の点火タイミング等の制御を行う。The output signals from various sensors, such as the throttle opening sensor 113a, flow sensor 114, crank angle sensor 121, accelerator position sensor 126, water temperature sensor 122, and in-cylinder pressure sensor 140, are output to an internal combustion engine control device 1 (hereinafter referred to as "control device 1"). The control device 1 detects the operating state of the internal combustion engine 100 based on the output signals from these various sensors. The control device 1 then controls the amount of air drawn into the cylinder 150, the amount of fuel injected from the fuel injection device 134, the ignition timing of the spark plug 200, and the like.

[点火プラグ]
次に、点火プラグ200について、図2を参照して説明する。
図2は、点火プラグ200を説明する部分拡大図である。
[Spark plug]
Next, the spark plug 200 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating the spark plug 200. As shown in FIG.

図2に示すように、点火プラグ200は、中心電極210と、外側電極220とを有している。中心電極210は、絶縁体230を介してプラグベース(不図示)に支持されている。これにより、中心電極210は、絶縁されている。外側電極220は接地されている。As shown in Figure 2, the spark plug 200 has a center electrode 210 and an outer electrode 220. The center electrode 210 is supported on a plug base (not shown) via an insulator 230. This insulates the center electrode 210. The outer electrode 220 is grounded.

点火コイル300(図1参照)において電圧が発生すると、中心電極210に所定の電圧(例えば20,000V~40,000V)が印加される。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。そして、放電により発生した火花が、気筒150内の空気と燃料との混合気(ガス成分)に着火する。When a voltage is generated in the ignition coil 300 (see FIG. 1), a predetermined voltage (e.g., 20,000 V to 40,000 V) is applied to the center electrode 210. When the predetermined voltage is applied to the center electrode 210, a discharge (ignition) occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220. The spark generated by the discharge then ignites the mixture of air and fuel (gas components) in the cylinder 150.

なお、気筒150内におけるガス成分の絶縁破壊を起こして放電(点火)が発生する電圧は、中心電極210と外側電極220との間に存在する気体(気筒内の混合気)の状態や気筒150の筒内圧に応じて変動する。この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧と言う。The voltage at which a discharge (ignition) occurs due to dielectric breakdown of the gas components in the cylinder 150 varies depending on the state of the gas (air-fuel mixture in the cylinder) present between the center electrode 210 and the outer electrode 220 and the internal pressure of the cylinder 150. The voltage at which this discharge occurs is called the dielectric breakdown voltage.

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(図3参照)により行われる。Discharge control (ignition control) of the spark plug 200 is performed by the ignition control unit 83 (see Figure 3) of the control device 1 described later.

[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。
[Hardware configuration of the control device]
Next, the overall hardware configuration of the control device 1 will be described.

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。As shown in FIG. 1, the control device 1 has an analog input section 10, a digital input section 20, an A/D (Analog/Digital) conversion section 30, a RAM (Random Access Memory) 40, an MPU (Micro-Processing Unit) 50, a ROM (Read Only Memory) 60, an I/O (Input/Output) port 70, and an output circuit 80.

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、筒内圧センサ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。 Analog output signals from various sensors such as the throttle opening sensor 113a, flow sensor 114, accelerator position sensor 126, upstream air-fuel ratio sensor 162, downstream air-fuel ratio sensor 163, in-cylinder pressure sensor 140, and water temperature sensor 122 are input to the analog input section 10.

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、A/D変換部30でデジタル信号に変換される。そして、A/D変換部30により変換されたデジタル信号は、RAM40に記憶される。An A/D conversion unit 30 is connected to the analog input unit 10. Analog output signals from various sensors input to the analog input unit 10 are converted into digital signals by the A/D conversion unit 30. The digital signals converted by the A/D conversion unit 30 are then stored in the RAM 40.

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。 A digital output signal from the crank angle sensor 121 is input to the digital input unit 20.

デジタル入力部20には、I/Oポート70が接続されている。デジタル入力部20に入力されたデジタル出力信号は、I/Oポート70を介してRAM40に記憶される。An I/O port 70 is connected to the digital input unit 20. The digital output signal input to the digital input unit 20 is stored in the RAM 40 via the I/O port 70.

RAM40に記憶された各出力信号は、MPU50で演算処理される。Each output signal stored in RAM 40 is processed by MPU 50.

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、燃料ポンプ131、点火プラグ200等)の作動量を規定する制御値を算出し、その制御値をRAM40に一時的に記憶する。The MPU 50 executes a control program (not shown) stored in the ROM 60 to process the output signals stored in the RAM 40 in accordance with the control program. In accordance with the control program, the MPU 50 calculates control values that define the operating amounts of each actuator (e.g., the throttle valve 113, the fuel pump 131, the spark plug 200, etc.) that drives the internal combustion engine 100, and temporarily stores the control values in the RAM 40.

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。The control value that specifies the amount of actuator operation stored in RAM 40 is output to the output circuit 80 via the I/O port 70.

出力回路80には、全体制御部81、燃料噴射制御部82、点火制御部83などの機能が設けられている(図3参照)。全体制御部81は、各種センサ(例えば、筒内圧センサ140)からの出力信号に基づいて内燃機関の全体制御を行う。燃料噴射制御部82は、燃料噴射装置134のプランジャロッド(不図示)の駆動を制御する。点火制御部83は、点火プラグ200に印加する電圧を制御する。The output circuit 80 is provided with functions such as an overall control unit 81, a fuel injection control unit 82, and an ignition control unit 83 (see FIG. 3). The overall control unit 81 performs overall control of the internal combustion engine based on output signals from various sensors (e.g., the cylinder pressure sensor 140). The fuel injection control unit 82 controls the drive of the plunger rod (not shown) of the fuel injection device 134. The ignition control unit 83 controls the voltage applied to the spark plug 200.

[制御装置の機能ブロック]
次に、制御装置1の機能構成を、図3を参照して説明する。
図3は、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。
[Control device function block]
Next, the functional configuration of the control device 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the functional configuration of the control device 1.

制御装置1の各機能は、MPU50がROM60に記憶された制御プログラムを実行することにより、出力回路80における各種機能として実現される。出力回路80における各種機能は、例えば、燃料噴射制御部82による燃料噴射装置134の制御や、点火制御部83による点火コイル300の制御がある。The functions of the control device 1 are realized as various functions in the output circuit 80 by the MPU 50 executing a control program stored in the ROM 60. The various functions in the output circuit 80 include, for example, control of the fuel injection device 134 by the fuel injection control unit 82 and control of the ignition coil 300 by the ignition control unit 83.

図3に示すように、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。As shown in FIG. 3, the output circuit 80 of the control device 1 has an overall control unit 81, a fuel injection control unit 82, and an ignition control unit 83.

[全体制御部]
全体制御部81は、RAM40に記憶されたアクセルポジションセンサ126からの要求トルク(加速情報S1)と、筒内圧センサ140からの筒内圧情報S2とを受け付ける。
[Overall control unit]
The overall control unit 81 receives the required torque (acceleration information S 1 ) from the accelerator position sensor 126 and the in-cylinder pressure information S 2 from the in-cylinder pressure sensor 140 , both of which are stored in the RAM 40 .

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(加速情報S1)と、筒内圧センサ140からの筒内圧情報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。The overall control unit 81 performs overall control of the fuel injection control unit 82 and the ignition control unit 83 based on the required torque (acceleration information S1) from the accelerator position sensor 126 and the in-cylinder pressure information S2 from the in-cylinder pressure sensor 140.

[燃料噴射制御部]
燃料噴射制御部82は、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、計測された現在のクランク角が内燃機関の各気筒150の行程(例えば、図6に示すような膨張、圧縮、吸気または圧縮行程)のいずれに該当するかを判別する気筒判別部84と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部86と、に接続されている。燃料噴射制御部82は、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。
[Fuel injection control unit]
The fuel injection control unit 82 is connected to an angle information generation unit 85 that measures the crank angle of the crankshaft 123, a cylinder discrimination unit 84 that determines which of the strokes of each cylinder 150 of the internal combustion engine (for example, the expansion, compression, intake or compression stroke as shown in FIG. 6) the measured current crank angle corresponds to, and a revolution speed information generation unit 86 that measures the engine revolution speed. The fuel injection control unit 82 receives cylinder discrimination information S3 from the cylinder discrimination unit 84, crank angle information S4 from the angle information generation unit 85, and engine revolution speed information S5 from the revolution speed information generation unit 86.

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、に接続されている。燃料噴射制御部82は、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。The fuel injection control unit 82 is also connected to an intake air volume measurement unit 87 that measures the intake volume of air taken into the cylinder 150, a load information generation unit 88 that measures the engine load, and a water temperature measurement unit 89 that measures the temperature of the engine coolant. The fuel injection control unit 82 receives intake air volume information S6 from the intake air volume measurement unit 87, engine load information S7 from the load information generation unit 88, and coolant temperature information S8 from the water temperature measurement unit 89.

燃料噴射制御部82は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射装置134から噴射される燃料の噴射量と噴射時間を算出する。そして、燃料噴射制御部82は、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて生成した燃料噴射パルスS9を燃料噴射装置134に送信する。Based on the received information, the fuel injection control unit 82 calculates the amount and duration of fuel injected from the fuel injection device 134. The fuel injection control unit 82 then transmits a fuel injection pulse S9 generated based on the calculated amount and duration of fuel injection to the fuel injection device 134.

[点火制御部]
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。
[Ignition control unit]
The ignition control unit 83 is connected to the overall control unit 81, as well as to a cylinder discrimination unit 84, an angle information generation unit 85, a rotation speed information generation unit 86, a load information generation unit 88, and a water temperature measurement unit 89, and receives information from each of these.

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310(図5参照)に通電する電流量と、通電開始時間(通電角)と、1次側コイル310に通電した電流を遮断する時間(点火時間)を算出する。Based on the received information, the ignition control unit 83 calculates the amount of current to be passed through the primary coil 310 (see Figure 5) of the ignition coil 300, the time when current begins to flow (current angle), and the time when the current passed through the primary coil 310 is cut off (ignition time).

点火制御部83は、算出した通電量と、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310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。The ignition control unit 83 performs discharge control (ignition control) by the spark plug 200 by outputting an ignition signal SA to the primary coil 310 of the ignition coil 300 based on the calculated amount of current, the start time of current flow, and the ignition time.

[電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比]
次に、点火プラグ200の電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比との関係について、図4を参照して説明する。
図4は、電極の温度と最小点火エネルギーと空燃比との関係を説明する図である。
[Electrode temperature, minimum ignition energy and air-fuel ratio]
Next, the relationship between the electrode temperature of the spark plug 200, the minimum ignition energy, and the air-fuel ratio will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the electrode temperature, the minimum ignition energy, and the air-fuel ratio.

図4は、最小点火エネルギーの値に対応する空燃比の値を掲出したものである。図4において上下方向は、混合気の最小点火エネルギーに対応する電圧目盛値を示し、図4において左右方向は、混合気の空燃比に対応する空燃比目盛値を示す。図4に示す空燃比P1は、点火プラグの電極温度が低い状態(例えば、マイナス7degC)で混合気に点火することが可能な最小点火エネルギーの所定値に対応する空燃比の値である。一方、空燃比P2は、点火プラグの電極温度が高い状態(例えば、25degC)で混合気に点火することが可能な最小点火エネルギーの所定値に対応する空燃比の値である。 Figure 4 shows the air-fuel ratio values corresponding to the minimum ignition energy values. In Figure 4, the up-down direction indicates the voltage scale value corresponding to the minimum ignition energy of the mixture, and the left-right direction indicates the air-fuel ratio scale value corresponding to the air-fuel ratio of the mixture. The air-fuel ratio P1 shown in Figure 4 is the air-fuel ratio value corresponding to a predetermined value of the minimum ignition energy that can ignite the mixture when the electrode temperature of the ignition plug is low (e.g., minus 7 deg C). On the other hand, the air-fuel ratio P2 is the air-fuel ratio value corresponding to a predetermined value of the minimum ignition energy that can ignite the mixture when the electrode temperature of the ignition plug is high (e.g., 25 deg C).

図4に示すように、内燃機関100では、空燃比が大きく(燃料が薄く)なるほど、混合気の最小点火エネルギーの値が高まるため、点火プラグからの放電(点火)による混合気への着火が成され難くなる。また、点火プラグの電極温度が低いほど、混合気の最小点火エネルギーの値が高まるため、点火プラグからの放電(点火)による混合気への着火が成され難くなる。 As shown in Figure 4, in the internal combustion engine 100, the higher the air-fuel ratio (the leaner the fuel), the higher the value of the minimum ignition energy of the mixture, making it more difficult to ignite the mixture by discharge (ignition) from the spark plug. Also, the lower the electrode temperature of the spark plug, the higher the value of the minimum ignition energy of the mixture, making it more difficult to ignite the mixture by discharge (ignition) from the spark plug.

例えば、点火プラグの電極温度が高い状態における空燃比P2に対応する最小点火エネルギーと同等の値を、点火プラグの電極温度が低い状態において得るとする。この場合は、空燃比を空燃比P2よりも小さい(燃料が濃い)値である空燃比P1に設定しなければ、点火プラグ200からの放電(点火)が最小点火エネルギーを越えることができない。したがって、従来は、内燃機関100に失火等の不都合を生じることがない、安全マージンを有する設定として、点火プラグ200の電極の温度が常に低いことを前提としたリッチ空燃比(P1)が燃料噴射制御部82に設定されていた。その結果、内燃機関100では、混合気における燃料の割合が多くなった分、燃焼した際の炭化水素(HC)の発生が多くなっていた。For example, suppose that a value equivalent to the minimum ignition energy corresponding to the air-fuel ratio P2 when the electrode temperature of the spark plug is high is obtained when the electrode temperature of the spark plug is low. In this case, the discharge (ignition) from the spark plug 200 cannot exceed the minimum ignition energy unless the air-fuel ratio is set to an air-fuel ratio P1, which is a value smaller (richer) than the air-fuel ratio P2. Therefore, in the past, a rich air-fuel ratio (P1) was set in the fuel injection control unit 82 on the assumption that the electrode temperature of the spark plug 200 was always low, as a setting with a safety margin that would not cause problems such as misfires in the internal combustion engine 100. As a result, in the internal combustion engine 100, the amount of hydrocarbons (HC) generated during combustion increased as the proportion of fuel in the mixture increased.

他方、冷機始動時における点火プラグ200の電極の温度を高くするほど(図4の太線矢印参照)混合気に着火させるための最小点火エネルギーは低くなる。したがって、空燃比を大きく(燃料を薄く)しても点火プラグからの放電(点火)が最小点火エネルギーを越え、混合気へ着火させることが可能となる。その結果、内燃機関100における炭化水素(HC)の発生を少なくすることができる。そこで、内燃機関100では、後述の如く、冷機始動時における点火プラグ200の電極の温度を、放電(点火)前に高めておくようにする。これにより、冷機始動時の空燃比を大きくして、炭化水素(HC)の発生を抑えることができる。On the other hand, the higher the electrode temperature of the spark plug 200 during cold start (see the thick arrow in Figure 4), the lower the minimum ignition energy required to ignite the mixture. Therefore, even if the air-fuel ratio is increased (the fuel is diluted), the discharge (ignition) from the spark plug exceeds the minimum ignition energy, making it possible to ignite the mixture. As a result, the generation of hydrocarbons (HC) in the internal combustion engine 100 can be reduced. Therefore, in the internal combustion engine 100, the electrode temperature of the spark plug 200 during cold start is increased before discharge (ignition), as described below. This increases the air-fuel ratio during cold start, suppressing the generation of hydrocarbons (HC).

[点火コイルを含む電気回路]
次に、点火コイルを含む電気回路について、図5を参照して説明する。
図5は、点火コイルを含む電気回路を説明する図である。
[Electrical circuit including ignition coil]
Next, an electric circuit including the ignition coil will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating an electric circuit including an ignition coil.

図5に示す電気回路500は、点火コイル300を有している。点火コイル300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。The electric circuit 500 shown in Figure 5 has an ignition coil 300. The ignition coil 300 is composed of a primary coil 310 wound with a predetermined number of turns and a secondary coil 320 wound with a greater number of turns than the primary coil 310.

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(通電制御回路)340のドレイン(D)端子に接続されており、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。One end of the primary coil 310 is connected to a DC power supply 330. This allows a predetermined voltage (e.g., 12 V) to be applied to the primary coil 310. The other end of the primary coil 310 is connected to the drain (D) terminal of an igniter (current control circuit) 340, and is grounded via the igniter 340. The igniter 340 may be a transistor or a field effect transistor (FET).

イグナイタ340のゲート(G)端子は、温度スイッチ部350を介して点火制御部83に接続されている。温度スイッチ部350は、点火コイル300の過熱による破損防止を目的として設置されている。温度スイッチ部350は、温度検出部351を備えている。温度検出部351は、イグナイタ340を介して点火コイル300の温度を検出する。温度スイッチ部350は、温度検出部351が検出した温度が予め定めた閾値A(第1の温度)以上になると、点火制御部83からイグナイタ340へ出力された点火信号SAを遮断する。 The gate (G) terminal of the igniter 340 is connected to the ignition control unit 83 via the temperature switch unit 350. The temperature switch unit 350 is installed to prevent damage due to overheating of the ignition coil 300. The temperature switch unit 350 includes a temperature detection unit 351. The temperature detection unit 351 detects the temperature of the ignition coil 300 via the igniter 340. When the temperature detected by the temperature detection unit 351 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value A (first temperature), the temperature switch unit 350 cuts off the ignition signal SA output from the ignition control unit 83 to the igniter 340.

温度スイッチ部350が点火信号SAを遮断すると、1次側コイル310への通電が停止するため、イグナイタ340の過熱を回避できる。温度検出部351が検出した温度が第1の温度未満の場合に点火制御部83から出力された点火信号SAは、イグナイタ340のゲート(G)端子に入力される。When the temperature switch unit 350 cuts off the ignition signal SA, the current to the primary coil 310 is stopped, thereby preventing the igniter 340 from overheating. When the temperature detected by the temperature detection unit 351 is less than the first temperature, the ignition signal SA output from the ignition control unit 83 is input to the gate (G) terminal of the igniter 340.

イグナイタ340のゲート(G)端子に点火信号SAが入力されると、イグナイタ340のドレイン(D)端子とソース(S)端子間が通電状態となり、ドレイン(D)端子とソース(S)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が出力される。その結果、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。When an ignition signal SA is input to the gate (G) terminal of the igniter 340, the drain (D) terminal and the source (S) terminal of the igniter 340 are energized, and a current flows between the drain (D) terminal and the source (S) terminal. This causes the ignition signal SA to be output from the ignition control unit 83 to the primary coil 310 of the ignition coil 300 via the igniter 340. As a result, a current flows through the primary coil 310, and power (electrical energy) is accumulated.

点火制御部83からの点火信号SAの出力が停止すると、1次側コイル310に流れる電流が遮断される。その結果、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。When the output of the ignition signal SA from the ignition control unit 83 stops, the current flowing through the primary coil 310 is interrupted. As a result, a high voltage corresponding to the ratio of the number of turns of the coil to the primary coil 310 is generated in the secondary coil 320.

2次側コイル320に発生する高電圧は、点火プラグ200の中心電極210(図2参照)に印加される。これにより、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、周囲ガス(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る。その結果、燃料(混合気)への点火(着火)が行われる。点火プラグ200と、点火コイル300を有する電気回路500は、本発明に係る点火装置に対応する。The high voltage generated in the secondary coil 320 is applied to the center electrode 210 (see FIG. 2) of the spark plug 200. This generates a potential difference between the center electrode 210 and the outer electrode 220 of the spark plug 200. When the potential difference generated between the center electrode 210 and the outer electrode 220 exceeds the breakdown voltage Vm of the surrounding gas (air-fuel mixture in the cylinder 150), the gas components undergo dielectric breakdown and a discharge occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220. As a result, the fuel (air-fuel mixture) is ignited. The spark plug 200 and the electric circuit 500 having the ignition coil 300 correspond to the ignition device according to the present invention.

中心電極210と外側電極220の間に発生する放電経路は、数千℃の高温となる。放電経路は、周囲ガスと電極210,220に接しているため、放電の発熱エネルギーは、周囲ガスと電極210,220へ分配される。そして、周囲ガスへ分配された分の発熱エネルギーは、周囲ガス及び電極210,220を加熱(予熱)して着火を促進する。The discharge path generated between the center electrode 210 and the outer electrode 220 reaches a high temperature of several thousand degrees Celsius. Because the discharge path is in contact with the surrounding gas and the electrodes 210, 220, the heat energy of the discharge is distributed to the surrounding gas and the electrodes 210, 220. The heat energy distributed to the surrounding gas heats (preheats) the surrounding gas and the electrodes 210, 220, promoting ignition.

[多重点火の放電波形]
次に、多重点火の放電波形について、図6を参照して説明する。
図6は、多重点火の放電波形例である。
[Discharge waveform of multiple ignition]
Next, the discharge waveform of the multiple ignition will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows an example of a discharge waveform for multiple ignition.

図6に示すように、点火信号のONとOFFを繰り返すことで、複数回の放電を追加して多重点火を行う。これにより、点火プラグ200の電極を予熱する放電(点火)前に、点火プラグ200の電極210,220の温度を高めることができる。この追加放電による多重点火は、主点火の点火時期と重畳しないタイミングで実施可能である。すなわち、追加放電による多重点火は、少なくとも主点火の点火(放電開始)後から燃料噴射開始までの期間(図6の実施形態において膨張行程から吸気行程までの期間)で実施することができる。As shown in Figure 6, by repeatedly turning the ignition signal ON and OFF, multiple discharges are added to perform multiple ignitions. This allows the temperature of the electrodes 210, 220 of the spark plug 200 to be increased before the discharge (ignition) that preheats the electrodes of the spark plug 200. This multiple ignition due to additional discharge can be performed at a timing that does not overlap with the ignition timing of the main ignition. In other words, multiple ignition due to additional discharge can be performed at least in the period from after the ignition (start of discharge) of the main ignition to the start of fuel injection (the period from the expansion stroke to the intake stroke in the embodiment of Figure 6).

[空燃比と要求点火エネルギー]
次に、失火回数と炭化水素排出量について、図7~図9を参照して説明する。
図7は、15秒間に計数される失火回数と、同15秒間に排出される炭化水素排出量(積算質量)の関係を説明する図である。図8は、内燃機関の始動から60秒経過までの期間に計数される失火回数と、該期間内に実行される追加放電による多重点火期間(加熱期間)との関係を示す図である。図9は、内燃機関の始動から60秒経過時点までの間に排出される炭化水素の積算質量と加熱期間との関係を示す図である。
[Air-fuel ratio and required ignition energy]
Next, the number of misfires and the amount of hydrocarbon emissions will be described with reference to FIGS.
Fig. 7 is a diagram for explaining the relationship between the number of misfires counted in 15 seconds and the amount of hydrocarbon emission (accumulated mass) emitted in the same 15 seconds. Fig. 8 is a diagram showing the relationship between the number of misfires counted in the period from the start of the internal combustion engine to the time 60 seconds have elapsed and the multiple ignition period (heating period) due to additional discharge executed in the same period. Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the cumulative mass of hydrocarbons emitted from the start of the internal combustion engine to the time 60 seconds have elapsed and the heating period.

図7に示すように、失火回数と炭化水素排出量の間には、1次元の相関関係がある。つまり、炭化水素の主たる発生原因は、失火である。失火は、点火によって生成した火炎核が成長できず、消炎した際に生じる。火炎核を成長させ炭化水素(HC)の発生を抑えるためには、失火を抑制する必要がある。As shown in Figure 7, there is a one-dimensional correlation between the number of misfires and the amount of hydrocarbon emissions. In other words, the main cause of hydrocarbon generation is misfire. Misfires occur when the flame kernel generated by ignition is unable to grow and goes out. In order to grow the flame kernel and suppress the generation of hydrocarbons (HC), it is necessary to suppress misfires.

火炎核を成長させて失火を抑制するためには、点火プラグ200の電極210,220間を臨む放電経路の周囲ガスや火炎核から電極210,220へ伝わる(逃げる)熱量を抑制する必要がある。例えば、点火装置において多重点火を実行して、点火プラグ200の電極210,220を予熱しておくと、放電経路及び火炎核と電極210,220間の温度差が縮小する。その結果、放電経路や火炎核から電極210,220へ伝わる熱量を抑制することができる。In order to grow the flame kernel and suppress misfires, it is necessary to suppress the amount of heat transferred (escaping) from the surrounding gas in the discharge path facing the electrodes 210, 220 of the spark plug 200 and the flame kernel to the electrodes 210, 220. For example, if multiple ignition is performed in the ignition device to preheat the electrodes 210, 220 of the spark plug 200, the temperature difference between the discharge path and the flame kernel and the electrodes 210, 220 is reduced. As a result, the amount of heat transferred from the discharge path and the flame kernel to the electrodes 210, 220 can be suppressed.

図8に破線として示すように、電極210,220の加熱期間と失火回数とは反比例の関係があり、加熱期間が長いほど失火回数を低減することができる。なお、環境温度に応じて電極210,220の温度が変化する。そのため、環境温度が高いほど点火プラグ200の電極210,220の温度は高まる。したがって、図8に示すように、環境温度が80degCである場合の失火回数は、環境温度が20degCである場合の失火回数よりも減少する。そして、図9に破線として示すように、加熱期間が長く、且つ、環境温度が高いほど炭化水素の排出量を低減することができる。As shown by the dashed line in Figure 8, there is an inverse proportional relationship between the heating period of the electrodes 210, 220 and the number of misfires, and the longer the heating period, the more the number of misfires can be reduced. The temperature of the electrodes 210, 220 changes depending on the ambient temperature. Therefore, the higher the ambient temperature, the higher the temperature of the electrodes 210, 220 of the spark plug 200. Therefore, as shown in Figure 8, the number of misfires when the ambient temperature is 80 degC is lower than the number of misfires when the ambient temperature is 20 degC. And, as shown by the dashed line in Figure 9, the longer the heating period and the higher the ambient temperature, the more the amount of hydrocarbon emissions can be reduced.

[点火信号の周波数と点火コイルの温度]
次に、点火信号SAの周波数と点火コイルの温度の関係について、図10~図13を参照して説明する。
図10は、多重点火と主点火を実行する際の遷移を示す図である。図11は、点火信号の周波数に対する発熱量と着火性の関係を示した概念図である。図12は、多重点火ありの場合と多重点火無しの場合における遷移時間と点火コイルの温度の関係を示した概念図である。図13は、従来の点火コイルの温度とHC濃度の変化を示すタイミングチャートである。
[Ignition signal frequency and ignition coil temperature]
Next, the relationship between the frequency of the ignition signal SA and the temperature of the ignition coil will be described with reference to FIGS.
Fig. 10 is a diagram showing the transition when multiple ignition and main ignition are executed. Fig. 11 is a conceptual diagram showing the relationship between the amount of heat generated and ignitability with respect to the frequency of the ignition signal. Fig. 12 is a conceptual diagram showing the relationship between the transition time and the temperature of the ignition coil in the case where multiple ignition is performed and in the case where multiple ignition is not performed. Fig. 13 is a timing chart showing the change in temperature of a conventional ignition coil and the HC concentration.

本実施形態において実行する多重点火は、主点火前に点火プラグ200の電極を予熱することが目的である。そのため、多重点火は、主点火の前に実施される。また、多重点火は、予熱点火とも言える。図10に示すように、主点火は、1放電当たりの点火エネルギーを増やすことで、着火性を向上できる。一方、多重点火による予熱は、単位時間当たりの放電持続期間を増やすことで電極加熱量を向上できる。The purpose of the multiple ignition performed in this embodiment is to preheat the electrodes of the spark plug 200 before the main ignition. Therefore, multiple ignition is performed before the main ignition. Multiple ignition can also be considered preheating ignition. As shown in FIG. 10, main ignition can improve ignition performance by increasing the ignition energy per discharge. On the other hand, preheating by multiple ignition can improve the amount of electrode heating by increasing the discharge duration per unit time.

図10に示すように、主点火は、1放電当たりの点火エネルギーを上述の絶縁破壊電圧Vm以上と成るように設定する。これにより、中心電極210と外側電極220との間に放電を生じさせるとともに、混合気への点火(火炎核形成)を行っている。一方、本実施形態において実行する多重点火(予熱点火)は、主点火前に中心電極210と外側電極220との間に放電を生じさせ、点火プラグ200の電極210、220を予熱することが目的である。そのため、多重点火(予熱点火)は、時系列において主点火よりも前の時点に実施される。As shown in FIG. 10, the main ignition is set so that the ignition energy per discharge is equal to or greater than the breakdown voltage Vm described above. This causes a discharge between the center electrode 210 and the outer electrode 220, and ignites the mixture (flame kernel formation). On the other hand, the multiple ignition (preheat ignition) performed in this embodiment is intended to cause a discharge between the center electrode 210 and the outer electrode 220 before the main ignition, thereby preheating the electrodes 210, 220 of the spark plug 200. Therefore, the multiple ignition (preheat ignition) is performed chronologically earlier than the main ignition.

多重点火(予熱点火)では、複数回の点火(放電)を繰り返し行うことで、点火コイル300の電力変換量を増加させて単位時間当たりの放電持続期間を増やす。これにより、電極210、220の加熱(予熱)量を増やすことができる。したがって、多重点火(予熱点火)では、主点火と比べて、点火信号SAのスイッチング周波数を高く設定する必要がある。すなわち、点火制御部83(図3参照)は、主点火を実行させるための低周波の主点火信号と、多重点火(予熱点火)を実行させるための高周波の多重点火信号を出力する。而して、図11に示すように、点火信号SAの周波数を高めると、点火プラグ200の電極210,220の発熱量が増える。その結果、点火プラグ200の着火性が向上する。In multiple ignition (preheating ignition), the amount of power conversion of the ignition coil 300 is increased by repeatedly performing multiple ignitions (discharges), thereby increasing the duration of discharge per unit time. This allows the amount of heating (preheating) of the electrodes 210, 220 to be increased. Therefore, in multiple ignition (preheating ignition), the switching frequency of the ignition signal SA needs to be set higher than in main ignition. That is, the ignition control unit 83 (see FIG. 3) outputs a low-frequency main ignition signal for executing main ignition and a high-frequency multiple ignition signal for executing multiple ignition (preheating ignition). Thus, as shown in FIG. 11, increasing the frequency of the ignition signal SA increases the amount of heat generated by the electrodes 210, 220 of the ignition plug 200. As a result, the ignition ability of the ignition plug 200 is improved.

上述したように、冷機始動における炭化水素を低減するためには、内燃機関の暖機が完了するまでの期間(例えば、内燃機関の始動から60秒程の期間)に、多重点火(予熱点火)を実行して電極210,220を予熱する必要がある。しかし、図12に示すように、多重点火(予熱点火)による点火コイル300の発熱量は、主点火と比べて大きい。このため、多重点火(予熱点火)を行う場合は、図13に示すように、温度検出部351(図5参照)が検出した点火コイル300の温度(以下、「コイル温度」とする)が予め定めた閾値A(第1温度)に達した場合に、点火制御部83からイグナイタ340への多重点火信号を遮断して発熱量を調節することが好ましい。As described above, in order to reduce hydrocarbons during cold start, it is necessary to perform multiple ignition (preheating ignition) to preheat the electrodes 210, 220 during the period until the internal combustion engine warms up (for example, about 60 seconds after the internal combustion engine is started). However, as shown in FIG. 12, the amount of heat generated by the ignition coil 300 due to multiple ignition (preheating ignition) is greater than that due to main ignition. For this reason, when performing multiple ignition (preheating ignition), as shown in FIG. 13, when the temperature of the ignition coil 300 detected by the temperature detection unit 351 (see FIG. 5) (hereinafter referred to as the "coil temperature") reaches a predetermined threshold A (first temperature), it is preferable to cut off the multiple ignition signal from the ignition control unit 83 to the igniter 340 to adjust the amount of heat generated.

[点火コイルを含む電気回路]
次に、本発明に係る点火コイルを含む電気回路について、図14を参照して説明する。
図14は、本発明に係る点火コイルを含む電気回路の一例を示す回路図である。
[Electrical circuit including ignition coil]
Next, an electric circuit including an ignition coil according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit including an ignition coil according to the present invention.

図14に示すように、本発明に係る電気回路501は、点火コイル300を有している。点火コイル300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。As shown in Fig. 14, the electric circuit 501 according to the present invention has an ignition coil 300. The ignition coil 300 includes a primary coil 310 wound with a predetermined number of turns, and a secondary coil 320 wound with a greater number of turns than the primary coil 310.

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(通電制御回路)340のドレイン(D)端子に接続されており、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。One end of the primary coil 310 is connected to a DC power supply 330. This allows a predetermined voltage (e.g., 12 V) to be applied to the primary coil 310. The other end of the primary coil 310 is connected to the drain (D) terminal of an igniter (current control circuit) 340, and is grounded via the igniter 340. The igniter 340 may be a transistor or a field effect transistor (FET).

イグナイタ340のゲート(G)端子は、温度スイッチ部360又は温度スイッチ部360とフィルタ部370を介して点火制御部83に接続されている。フィルタ部370は、例えば、ローパスフィルタである。フィルタ部370は、低周波である主点火信号を通過させる。そして、フィルタ部370は、高周波である多重点火信号を遮断する。The gate (G) terminal of the igniter 340 is connected to the ignition control unit 83 via the temperature switch unit 360 or the temperature switch unit 360 and the filter unit 370. The filter unit 370 is, for example, a low-pass filter. The filter unit 370 passes the main ignition signal, which is a low frequency. The filter unit 370 blocks the multiple ignition signal, which is a high frequency.

温度スイッチ部360は、点火コイル300の温度調節を目的として設置されている。温度スイッチ部360は、温度検出部351を備えている。温度スイッチ部360は、温度検出部351が検知したコイル温度の領域(低温域、中温域、高温域)に応じて接続先を切り替える。The temperature switch unit 360 is installed for the purpose of regulating the temperature of the ignition coil 300. The temperature switch unit 360 is equipped with a temperature detection unit 351. The temperature switch unit 360 switches the connection destination depending on the range of the coil temperature detected by the temperature detection unit 351 (low temperature range, medium temperature range, high temperature range).

中温域は、上述した閾値A(第1温度)以上で、予め定められた閾値B(第2温度)未満の領域である。コイル温度が中温域である場合に、温度スイッチ部360は、フィルタ部370を介して点火制御部83とイグナイタ340を接続する。これにより、点火制御部83から出力された高周波である多重点火信号は、フィルタ部370によって遮断される。一方、点火制御部83から出力された低周波である主点火信号は、フィルタ部370を通過して、イグナイタ340へ伝達される。The medium temperature range is a range equal to or higher than the above-mentioned threshold A (first temperature) and lower than a predetermined threshold B (second temperature). When the coil temperature is in the medium temperature range, the temperature switch unit 360 connects the ignition control unit 83 and the igniter 340 via the filter unit 370. As a result, the multiple ignition signal, which is a high frequency signal output from the ignition control unit 83, is blocked by the filter unit 370. On the other hand, the main ignition signal, which is a low frequency signal output from the ignition control unit 83, passes through the filter unit 370 and is transmitted to the igniter 340.

高温域は、上述した閾値B(第2温度)以上で、点火コイル300の設計上の定格温度の上限値未満の領域である。コイル温度が高温域である場合に、温度スイッチ部360は、点火制御部83とイグナイタ340の接続を切断する。これにより、点火制御部83から出力された多重点火信号及び主点火信号は、イグナイタ340へ伝達されない。The high temperature range is a range above the threshold B (second temperature) and below the upper limit of the rated design temperature of the ignition coil 300. When the coil temperature is in the high temperature range, the temperature switch unit 360 disconnects the ignition control unit 83 from the igniter 340. As a result, the multiple ignition signal and the main ignition signal output from the ignition control unit 83 are not transmitted to the igniter 340.

低温域は、上述した閾値A(第1温度)未満の領域である。コイル温度が低温域である場合に、温度スイッチ部360は、点火制御部83とイグナイタ340を直結する。これにより、点火制御部83から出力された多重点火信号及び主点火信号は、イグナイタ340へ伝達される。The low temperature range is a range below the threshold A (first temperature) described above. When the coil temperature is in the low temperature range, the temperature switch unit 360 directly connects the ignition control unit 83 to the igniter 340. As a result, the multiple ignition signal and the main ignition signal output from the ignition control unit 83 are transmitted to the igniter 340.

すなわち、低温域においては、中温域または高温域と比べてコイル温度が低く、且つ、点火コイル300の設計上の定格温度の上限との温度差(温度マージン)が大きい。そのため、混合気に点火するための主点火に加えて、点火コイル300の発熱量が大きい多重点火(予熱点火)を実行することができる。しかも、本実施形態においては、温度検出部351によりコイル温度を正確に検出して、閾値B(第2の温度)以上となる中温域に達するまで多重点火(予熱点火)を実行する。これにより、温度検出部351を設けずに、推定した低温域で多重点火(予熱点火)を実行するよりも、定格温度の上限に対する温度マージンを極小化し、多重点火を実行する期間を可及的に長く設定することができる。That is, in the low temperature range, the coil temperature is lower than in the medium or high temperature range, and the temperature difference (temperature margin) from the upper limit of the rated temperature designed for the ignition coil 300 is large. Therefore, in addition to the main ignition for igniting the mixture, multiple ignition (preheating ignition) in which the ignition coil 300 generates a large amount of heat can be performed. Moreover, in this embodiment, the coil temperature is accurately detected by the temperature detection unit 351, and multiple ignition (preheating ignition) is performed until the coil temperature reaches the medium temperature range where the temperature is equal to or higher than the threshold value B (second temperature). This minimizes the temperature margin from the upper limit of the rated temperature and makes it possible to set the period for performing multiple ignition as long as possible, compared to performing multiple ignition (preheating ignition) in the estimated low temperature range without providing the temperature detection unit 351.

斯くして、温度検出部351によって検出したコイル温度が、閾値B(第2温度)未満の場合に、点火制御部83から出力された点火信号SA(主点火信号のみ、又は主点火信号と多重点火信号)は、温度スイッチ部360を経てイグナイタ340のゲート(G)端子に入力される。イグナイタ340のゲート(G)端子に点火信号SAが入力されると、イグナイタ340のドレイン(D)端子とソース(S)端子間が通電状態となり、ドレイン(D)端子とソース(S)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が出力される。その結果、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。Thus, when the coil temperature detected by the temperature detection unit 351 is less than the threshold B (second temperature), the ignition signal SA (main ignition signal only, or main ignition signal and multiple ignition signal) output from the ignition control unit 83 is input to the gate (G) terminal of the igniter 340 via the temperature switch unit 360. When the ignition signal SA is input to the gate (G) terminal of the igniter 340, the drain (D) terminal and the source (S) terminal of the igniter 340 are energized, and a current flows between the drain (D) terminal and the source (S) terminal. As a result, the ignition signal SA is output from the ignition control unit 83 to the primary coil 310 of the ignition coil 300 via the igniter 340. As a result, a current flows in the primary coil 310 and power (electrical energy) is accumulated.

点火制御部83からの点火信号SAの出力が停止すると、1次側コイル310に流れる電流が遮断される。その結果、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。When the output of the ignition signal SA from the ignition control unit 83 stops, the current flowing through the primary coil 310 is interrupted. As a result, a high voltage corresponding to the ratio of the number of turns of the coil to the primary coil 310 is generated in the secondary coil 320.

2次側コイル320に発生する高電圧は、点火プラグ200の中心電極210(図2参照)に印加される。これにより、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、周囲ガス(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る。その結果、燃料(混合気)への点火(着火)が行われる。点火プラグ200と、点火コイル300を有する電気回路500は、本発明に係る点火装置に対応する。The high voltage generated in the secondary coil 320 is applied to the center electrode 210 (see FIG. 2) of the spark plug 200. This generates a potential difference between the center electrode 210 and the outer electrode 220 of the spark plug 200. When the potential difference generated between the center electrode 210 and the outer electrode 220 exceeds the breakdown voltage Vm of the surrounding gas (air-fuel mixture in the cylinder 150), the gas components undergo dielectric breakdown and a discharge occurs between the center electrode 210 and the outer electrode 220. As a result, the fuel (air-fuel mixture) is ignited. The spark plug 200 and the electric circuit 500 having the ignition coil 300 correspond to the ignition device according to the present invention.

点火制御部83は、通電制御回路831と、出力モニタ回路832とを有する。通電制御回路831は、点火信号SAの出力を制御する。出力モニタ回路832は、通電制御回路831から出力された点火信号SAをリターン信号として検出するリターン検出機能に対応しており、当該リターン信号の検出結果を通電制御回路831に送信する。The ignition control unit 83 has an energization control circuit 831 and an output monitor circuit 832. The energization control circuit 831 controls the output of the ignition signal SA. The output monitor circuit 832 corresponds to a return detection function that detects the ignition signal SA output from the energization control circuit 831 as a return signal, and transmits the detection result of the return signal to the energization control circuit 831.

通電制御回路831は、全体制御部81(図3参照)に、点火信号SAの出力状態と、当該点火信号SAに対応するリターン信号の検出結果とを送信する。全体制御部81は、点火信号SAの出力状態とリターン信号の検出結果とを比較し、点火信号SAとリターン信号の状態が異なる場合に、フィルタ部370において多重点火信号や後述する過熱検知信号が遮断されたと判断する。また、全体制御部81は、点火信号SAとリターン信号が同じである場合に、フィルタ部370において多重点火信号や過熱検知信号が遮断されてないと判断する。The current control circuit 831 transmits the output state of the ignition signal SA and the detection result of the return signal corresponding to the ignition signal SA to the overall control unit 81 (see FIG. 3). The overall control unit 81 compares the output state of the ignition signal SA with the detection result of the return signal, and if the states of the ignition signal SA and the return signal are different, it determines that the multiple ignition signal and the overheat detection signal described below have been blocked in the filter unit 370. Furthermore, if the ignition signal SA and the return signal are the same, the overall control unit 81 determines that the multiple ignition signal and the overheat detection signal have not been blocked in the filter unit 370.

なお、上述したように、冷機始動では、炭化水素を低減するために、内燃機関の暖機が完了するまで(例えば、60秒程度の期間で)多重点火を実行する必要がある。しかし、多重点火(予熱点火)は、通常点火と比べて点火コイル300の発熱量が大きいため、比較的短時間で点火コイル300の実温度が、中温域に達する。そして、点火コイル300の実温度が中温域に達すると、温度スイッチ部360により多重点火信号のイグナイタ340への伝達が遮断される。As described above, in cold start, in order to reduce hydrocarbons, multiple ignition must be performed until the internal combustion engine has finished warming up (for example, for a period of about 60 seconds). However, in multiple ignition (preheating ignition), the amount of heat generated by the ignition coil 300 is greater than in normal ignition, so the actual temperature of the ignition coil 300 reaches the medium temperature range in a relatively short time. Then, when the actual temperature of the ignition coil 300 reaches the medium temperature range, the temperature switch unit 360 cuts off the transmission of the multiple ignition signal to the igniter 340.

そこで、本実施形態では、上述したようにフィルタ部370において主点火信号または多重点火信号が遮断されたか否かを判定する。さらに、判定結果に基づいて、点火コイル300の実温度が中温域に達して多重点火信号のみが遮断されるに至った時点、または、点火コイル300の実温度が低温域に戻り、主点火信号及び多重点火信号が再びイグナイタ340へ伝達されるに至った時点を検知する。そして、検知した時点におけるコイル温度を閾値A(第1温度)であるものとして温度検出部351のコイル温度を較正する。Therefore, in this embodiment, as described above, it is determined whether the main ignition signal or the multiple ignition signal has been blocked in the filter unit 370. Furthermore, based on the determination result, it detects the point in time when the actual temperature of the ignition coil 300 reaches the medium temperature range and only the multiple ignition signal is blocked, or the point in time when the actual temperature of the ignition coil 300 returns to the low temperature range and the main ignition signal and the multiple ignition signal are again transmitted to the igniter 340. Then, the coil temperature of the temperature detection unit 351 is calibrated by assuming that the coil temperature at the detected point is threshold value A (first temperature).

点火プラグ200の多重点火(予熱点火)が停止されると、点火コイル300は、その周囲との温度差があることで冷却される(図13参照)。これにより、温度検出部351で検出した温度が低温域に戻る。低温域では、温度スイッチ部360は、点火信号SAがフィルタ部370を通過しないでイグナイタ340に伝達される経路を選択する。これにより、主点火信号及び多重点火信号は、再びイグナイタ340へ伝達される。したがって、失火を抑制しながら多重点火を繰り返すことができ、炭化水素の発生を抑制することができる。When the multiple ignition (preheating ignition) of the spark plug 200 is stopped, the ignition coil 300 is cooled due to the temperature difference with its surroundings (see FIG. 13). As a result, the temperature detected by the temperature detection unit 351 returns to the low temperature range. In the low temperature range, the temperature switch unit 360 selects a path for transmitting the ignition signal SA to the igniter 340 without passing through the filter unit 370. As a result, the main ignition signal and the multiple ignition signal are transmitted to the igniter 340 again. Therefore, multiple ignition can be repeated while suppressing misfires, and the generation of hydrocarbons can be suppressed.

次に、燃料噴射制御について説明する。例えば、冷機始動時ではない内燃機関の暖機後の燃料噴射量をTとする。冷機始動時は、筒内温度が低いことにより主点火時期までに気化される燃料が減少することから、点火後の燃焼に関与する燃料量が目減りする。これにより、希薄化する筒内混合気の空燃比を補償するために、冷機始動時には暖機後の噴射量Tよりも燃料噴射量を増量する。この増量分をaとすると、冷機始動時の燃料噴射量は、T+aとなる。そして、冷機始動時に、低温域において多重点火(予熱点火)を行うことにより、主点火時期までに気化されて点火後の燃焼に関与する燃料量が、実質的に増加する。この多重点火(予熱点火)の寄与分をb1とすると、多重点火を実行する場合の燃料噴射量は、T+a-b1となる。 Next, fuel injection control will be described. For example, the fuel injection amount after warming up an internal combustion engine that is not cold started is T. During cold start, the amount of fuel vaporized by the main ignition timing is reduced due to the low temperature in the cylinder, so the amount of fuel involved in the combustion after ignition is reduced. As a result, in order to compensate for the lean air-fuel ratio of the mixture in the cylinder, the fuel injection amount is increased during cold start compared to the injection amount T after warming up. If this increase is a, the fuel injection amount during cold start is T+a. Then, by performing multiple ignition (preheating ignition) in the low temperature range during cold start, the amount of fuel vaporized by the main ignition timing and involved in the combustion after ignition is substantially increased. If the contribution of this multiple ignition (preheating ignition) is b1, the fuel injection amount when multiple ignition is performed is T+a-b1.

コイル温度が中温域に達して、多重点火が中止されて主点火のみが実行される場合は、上述の多重点火(予熱点火)の寄与分b1の値を減らして、例えば、寄与分をb2(b2<b1)とする。そして、多重点火が実行される場合に減量した分の燃料量を増やして、燃料噴射量をT+a-b2にする。これにより、電極210,220の温度の低下に伴う混合気の最小点火エネルギーの高騰(図4参照)を抑制して失火を防ぐことができる。その結果、全体として炭化水素の発生を抑制することができる。 When the coil temperature reaches the medium temperature range, multiple ignition is discontinued and only main ignition is performed, the value of the contribution b1 of the above-mentioned multiple ignition (preheat ignition) is reduced, for example, to b2 (b2 < b1). Then, when multiple ignition is performed, the fuel amount is increased by the amount reduced, and the fuel injection amount is set to T + a - b2. This makes it possible to prevent misfires by suppressing the increase in the minimum ignition energy of the mixture that accompanies a decrease in the temperature of the electrodes 210, 220 (see Figure 4). As a result, it is possible to suppress the generation of hydrocarbons overall.

なお、点火プラグ200の電極210,220の温度を上述の温度検出部351により検出したコイル温度や、水温や吸気温度等の内燃機関100の運転状態に基づいて類推する構成とすることも可能である。例えば、コイル温度が中温域に達して多重点火が中断された時点での電極210,220の温度を、上述の閾値A(第1温度)に基づいて設定する。そして、多重点火が中断されて以降の時間の経過或いは燃焼サイクルの経過(主点火を実行した回数など)に基づいて、電極210,220の温度を順次低くするように類推する。It is also possible to configure the temperature of the electrodes 210, 220 of the spark plug 200 to be inferred based on the coil temperature detected by the temperature detection unit 351 described above, or on the operating state of the internal combustion engine 100, such as the water temperature or the intake air temperature. For example, the temperature of the electrodes 210, 220 at the time when the coil temperature reaches the medium temperature range and the multiple ignition is interrupted is set based on the above-mentioned threshold A (first temperature). Then, based on the elapsed time since the multiple ignition was interrupted or the progress of the combustion cycle (such as the number of times the main ignition was performed), the temperature of the electrodes 210, 220 is inferred to be gradually lowered.

[多重点火切替処理]
次に、本実施形態に係る多重点火切替処理について、図15を参照して説明する。
図15は、多重点火切替処理の例を示すフローチャートである。
[Multiple ignition switching process]
Next, the multiple ignition switching process according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a flowchart showing an example of a multiple ignition switching process.

多重点火切替処理を開始すると、温度検出部351は、点火コイル300のコイル温度を取得する。そして、温度スイッチ部360は、温度検出部351により検出されたコイル温度が予め定められた閾値B(第2温度)以上であるか否かを判定する(S110)。When the multiple ignition switching process is started, the temperature detection unit 351 acquires the coil temperature of the ignition coil 300. Then, the temperature switch unit 360 determines whether the coil temperature detected by the temperature detection unit 351 is equal to or higher than a predetermined threshold value B (second temperature) (S110).

ステップS110において、コイル温度が予め定められた閾値B以上であると判定したとき(S110がYES判定の場合)、温度スイッチ部360は、点火信号SAを全て遮断する経路(回路)を選択する(S120)。これにより、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に伝達されず、点火プラグ200による点火(着火)が停止される。ステップS120の処理後、点火装置(電気回路501)は、処理をステップS110に移す。When it is determined in step S110 that the coil temperature is equal to or higher than the predetermined threshold value B (YES in S110), the temperature switch unit 360 selects a path (circuit) that cuts off all ignition signals SA (S120). As a result, the ignition signal SA output from the ignition control unit 83 is not transmitted to the igniter 340, and ignition (ignition) by the spark plug 200 is stopped. After processing in step S120, the ignition device (electrical circuit 501) moves the process to step S110.

一方、ステップS110において、コイル温度が予め定められた閾値B以上でないと判定したとき(S110がNO判定の場合)、温度スイッチ部360は、コイル温度が予め定められた閾値A(第1温度)以上であるか否かを判定する(S130)。On the other hand, when it is determined in step S110 that the coil temperature is not equal to or higher than the predetermined threshold value B (if S110 is determined as NO), the temperature switch unit 360 determines whether the coil temperature is equal to or higher than the predetermined threshold value A (first temperature) (S130).

ステップS130において、コイル温度が予め定められた閾値A以上であると判定したとき(S130がYES判定の場合)、温度スイッチ部360は、点火信号SAがフィルタ部370を通過する経路を選択する(S140)。これにより、点火信号SAにおける多重点火信号がフィルタ部370によって遮断され、主点火信号のみがイグナイタ340に伝達される。その結果、点火プラグ200では、予熱を目的とした多重点火が行われず、主点火のみが行われる。ステップS140の処理後、点火装置は、処理をステップS110に移す。When it is determined in step S130 that the coil temperature is equal to or higher than the predetermined threshold A (YES in S130), the temperature switch unit 360 selects a path through which the ignition signal SA passes through the filter unit 370 (S140). This causes the multiple ignition signals in the ignition signal SA to be blocked by the filter unit 370, and only the main ignition signal is transmitted to the igniter 340. As a result, in the ignition plug 200, multiple ignition for the purpose of preheating is not performed, and only main ignition is performed. After processing in step S140, the ignition device proceeds to step S110.

一方、ステップS130において、コイル温度が予め定められた閾値A以上でないと判定したとき(S130がNO判定の場合)、温度スイッチ部360は、点火信号SAがフィルタ部370を通過せずにイグナイタ340へ伝達される経路を選択する(S150)。これにより、点火信号SAにおける多重点火信号及び主点火信号がイグナイタ340に伝達される。その結果、点火プラグ200では、予熱を目的とした多重点火と、主点火とが行われる。ステップS150の処理後、点火装置は、処理をステップS110に移す。On the other hand, when it is determined in step S130 that the coil temperature is not equal to or higher than the predetermined threshold A (if S130 is a NO determination), the temperature switch unit 360 selects a path for transmitting the ignition signal SA to the igniter 340 without passing through the filter unit 370 (S150). This causes the multiple ignition signal and main ignition signal in the ignition signal SA to be transmitted to the igniter 340. As a result, in the ignition plug 200, multiple ignition for the purpose of preheating and main ignition are performed. After processing in step S150, the ignition device proceeds to step S110.

[燃料噴射量切替処理]
次に、本実施形態に係る燃料噴射量切替処理について、図16を参照して説明する。
図16は、燃料噴射量切替処理の例を示すフローチャートである。
[Fuel injection amount switching process]
Next, the fuel injection amount switching process according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a flowchart showing an example of the fuel injection amount switching process.

燃料噴射量切替処理を開始すると、全体制御部81(図3参照)は、内燃機関の始動から現在まで経過した時間を取得する。そして、全体制御部81は、始動から現在まで経過した時間が、予め定めた規定値以内であるか否かを判定する(S210)。予め定めた規定値は、上述した暖機が完了するまでの期間に相当する。When the fuel injection amount switching process is started, the overall control unit 81 (see FIG. 3) acquires the time that has elapsed since the start of the internal combustion engine to the present. The overall control unit 81 then determines whether the time that has elapsed since the start to the present is within a predetermined value (S210). The predetermined value corresponds to the period until the warm-up described above is completed.

ステップS210において、始動から現在まで経過した時間が、予め定めた規定値以内でないと判定したとき(S210がNO判定の場合)、全体制御部81は、燃料噴射量切替処理を終了する(S220)。When it is determined in step S210 that the time elapsed from start-up to the present is not within a predetermined value (if S210 is determined as NO), the overall control unit 81 terminates the fuel injection amount switching process (S220).

一方、ステップS210において、始動から現在まで経過した時間が、予め定めた規定値以内であると判定したとき(S210がYES判定の場合)、全体制御部81は、多重点火信号を含む点火信号SAを出力する(S230)。次に、全体制御部81は、点火信号SAと、出力モニタ回路832から得たリターン信号が異なるか否かを判定する(S240)。On the other hand, when it is determined in step S210 that the time elapsed from the start to the present is within a predetermined value (if S210 is determined as YES), the overall control unit 81 outputs an ignition signal SA including multiple ignition signals (S230). Next, the overall control unit 81 determines whether the ignition signal SA and the return signal obtained from the output monitor circuit 832 are different (S240).

ステップS240において、点火信号SAとリターン信号が異なると判定したとき(S240がYES判定の場合)、全体制御部81は、燃料噴射量を第1燃料噴射量に設定する(S250)。全体制御部81は、点火信号SAとリターン信号が異なる場合に、フィルタ部370が多重点火信号を遮断したと判断する。フィルタ部370が多重点火信号を遮断した場合は、点火コイル300が閾値A(第1温度)以上である。ステップS250の処理後、全体制御部81は、処理をステップS210に移す。When it is determined in step S240 that the ignition signal SA and the return signal are different (YES in S240), the overall control unit 81 sets the fuel injection amount to the first fuel injection amount (S250). When the ignition signal SA and the return signal are different, the overall control unit 81 determines that the filter unit 370 has blocked the multiple ignition signal. When the filter unit 370 has blocked the multiple ignition signal, the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold A (first temperature). After processing step S250, the overall control unit 81 moves the process to step S210.

一方、ステップS240において、点火信号SAとリターン信号が一致すると判定したとき(S240がNO判定の場合)、全体制御部81は、燃料噴射量を第2燃料噴射量に設定する(S260)。全体制御部81は、点火信号SAとリターン信号が一致する場合に、多重点火信号がイグナイタ340に伝達されたと判断する。ステップS260の処理後、全体制御部81は、処理をステップS210に移す。On the other hand, when it is determined in step S240 that the ignition signal SA and the return signal match (if S240 is a NO determination), the overall control unit 81 sets the fuel injection amount to the second fuel injection amount (S260). When the ignition signal SA and the return signal match, the overall control unit 81 determines that the multiple ignition signal has been transmitted to the igniter 340. After processing step S260, the overall control unit 81 proceeds to step S210.

第1燃料噴射量は、冷機始動時に多重点火信号が遮断された場合の燃料噴射量である。第1燃料噴射量は、上述したT+aに相当する。一方、第2燃料噴射量は、冷機始動時に多重点火信号がイグナイタ340に伝達された場合の燃料噴射量である。第2燃料噴射量は、上述したT+a-bn(n=1、2)に相当する。したがって、第2燃料噴射量は、第1燃料噴射量よりも少ない。 The first fuel injection amount is the fuel injection amount when the multiple ignition signal is blocked during cold start. The first fuel injection amount corresponds to T+a described above. On the other hand, the second fuel injection amount is the fuel injection amount when the multiple ignition signal is transmitted to the igniter 340 during cold start. The second fuel injection amount corresponds to T+a-bn (n=1, 2) described above. Therefore, the second fuel injection amount is less than the first fuel injection amount.

[多重点火切替処理]
次に、本実施形態に係る多重点火切替処理について、図17を参照して説明する。
図17は、多重点火切替処理を示すタイミングチャートである。
[Multiple ignition switching process]
Next, the multiple ignition switching process according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 17 is a timing chart showing the multiple ignition switching process.

点火性能を向上させるには、火花放電により生じた火炎核を保温することが有効である。火炎核を保温するためには、火炎核と接触する電極の温度を高温にする必要がある。前述したように、多重点火(放電)による予熱は、単位時間当たりの放電持続期間を増やすことで電極加熱量を向上できる。一方、多重点火による点火エネルギーを増やすと、電力消費が増加して燃費にも影響する。 To improve ignition performance, it is effective to keep the flame kernel generated by the spark discharge warm. In order to keep the flame kernel warm, it is necessary to raise the temperature of the electrode in contact with the flame kernel. As mentioned above, preheating through multiple ignition (discharge) can improve the amount of electrode heating by increasing the discharge duration per unit time. On the other hand, increasing the ignition energy through multiple ignition increases power consumption, which also affects fuel efficiency.

点火性能の向上と電力消費増加のトレードオフを緩和するには、いたずらに多重点火による点火エネルギーを増やさずに電極の温度を効率よく上昇させる方策が必要である。この方策としては、例えば、多重点火の間隔を放電が持続される範囲で可及的に短縮する(高周波にする)ことで、単位時間あたりの放電持続期間を伸長させることができ、ひいては多重点火の放電の合間に電極210,220が冷却する時間を可及的に短縮することができる(図17の1段目参照)。その結果、多重点火による加熱効率を向上して放電期間後の電極の温度を効率よく上昇させることができる。To mitigate the trade-off between improved ignition performance and increased power consumption, a method is needed to efficiently raise the temperature of the electrodes without unnecessarily increasing the ignition energy of multiple ignition. For example, by shortening the interval between multiple ignitions as much as possible within the range in which the discharge is sustained (making it high frequency), the discharge duration per unit time can be extended, and the time it takes for the electrodes 210, 220 to cool between the discharges of the multiple ignitions can be shortened as much as possible (see the first row of Figure 17). As a result, the heating efficiency of multiple ignitions can be improved, and the temperature of the electrodes after the discharge period can be efficiently raised.

一般的な受動式点火コイルは、一定の充電量を蓄電する機能がある。そのため、一定の充電時間までは充電量が増加する。そして、充電量が増大するのに伴って、放電時の出力電圧や出力電流は増加し電極210,220が強く加熱されることとなる。したがって、多重点火を行うための高周波の多重放電パルス(多重点火信号)を出力する直前に、十分な予充電を伴う低周波の予充電パルス(予充電信号)を出力することで、上述の如く多重点火の間隔を可及的に高周波としながら電極210,220の温度をいっそう上昇させることができる(図17の2段目参照)。すなわち、予充電パルスは、多重放電パルスよりも周波数が低く、点火コイルの容量放電が確実に作用するような出力期間を有する通電波形である。A typical passive ignition coil has the function of storing a certain amount of charge. Therefore, the amount of charge increases up to a certain charging time. As the amount of charge increases, the output voltage and output current during discharge increase, and the electrodes 210, 220 are strongly heated. Therefore, by outputting a low-frequency pre-charge pulse (pre-charge signal) with sufficient pre-charging immediately before outputting a high-frequency multiple discharge pulse (multiple ignition signal) for multiple ignition, the temperature of the electrodes 210, 220 can be further increased while keeping the interval between multiple ignitions as high frequency as possible as described above (see the second row of Figure 17). In other words, the pre-charge pulse is a current waveform that has a lower frequency than the multiple discharge pulse and has an output period that ensures that the capacitive discharge of the ignition coil works reliably.

ところで、前述した点火コイル300を含む電気回路501は、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)以上である時に、点火信号SAのうちの高周波成分のみをカットする。そのため、電気回路501は、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)以上である時であっても低周波の予充電信号を継続する。その結果、高周波の多重点火ができない(多重点火信号がカットされる)ことになり、電極210,220の加熱効率が低下する。Incidentally, the electric circuit 501 including the ignition coil 300 described above cuts only the high-frequency components of the ignition signal SA when the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold A (first temperature). Therefore, the electric circuit 501 continues the low-frequency pre-charge signal even when the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold A (first temperature). As a result, high-frequency multiple ignition is not possible (the multiple ignition signal is cut), and the heating efficiency of the electrodes 210, 220 is reduced.

上述したように、制御装置(ECU)1は、点火コイル300へ出力した点火信号SAの自己診断を行うリターン検出機能(出力モニタ回路832)を有する。このリターン検出機能により、制御装置1は、点火コイル300の高温域または中温域で電気回路501が行う高周波成分のカットを検出することができる。而して制御装置1は、高周波成分のカットを検出することで、点火コイル300の温度状態が閾値A(第1温度)以上であることを認識し、予充電パルスおよび予充電パルスに続く多重放電パルスの出力を点火信号SAから自らカットする。すなわち、制御装置1は、コイル温度が閾値A(第1温度)以上である時に、主点火信号のみを出力する。その結果、点火コイル300の発熱量を抑制することができる。As described above, the control device (ECU) 1 has a return detection function (output monitor circuit 832) that performs self-diagnosis of the ignition signal SA output to the ignition coil 300. This return detection function allows the control device 1 to detect the cutting of high-frequency components performed by the electric circuit 501 in the high-temperature range or medium-temperature range of the ignition coil 300. Thus, by detecting the cutting of high-frequency components, the control device 1 recognizes that the temperature state of the ignition coil 300 is above threshold A (first temperature) and cuts off the output of the pre-charge pulse and the multiple discharge pulse following the pre-charge pulse from the ignition signal SA. In other words, the control device 1 outputs only the main ignition signal when the coil temperature is above threshold A (first temperature). As a result, the amount of heat generated by the ignition coil 300 can be suppressed.

しかし、制御装置1は、主点火信号のみを出力する状態において、電気回路501による高周波成分のカットを検出することができない。そのため、制御装置1は、いったん上昇した点火コイル300の温度状態が閾値A(第1温度)未満へと収束しても、多重点火信号の出力を再開できなくなる虞がある。そこで、制御装置1は、コイル温度が閾値A(第1温度)以上となって主点火信号のみを出力する状態へと遷移した後、過熱検知パルス(過熱検知信号)を出力する(図17の3段目参照)。However, when the control device 1 is in a state where only the main ignition signal is output, it cannot detect the cutting of high-frequency components by the electric circuit 501. Therefore, even if the temperature state of the ignition coil 300, which has once risen, converges to below threshold A (first temperature), the control device 1 may not be able to resume output of the multiple ignition signal. Therefore, after the coil temperature reaches or exceeds threshold A (first temperature) and the control device 1 transitions to a state where only the main ignition signal is output, it outputs an overheat detection pulse (overheat detection signal) (see the third row of Figure 17).

過熱検知パルスは、少なくとも1回の高周波パルス(単発パルス)である。これにより、無駄な充電や無駄な信号の出力動作を減らすことができる。また、過熱検知パルスの周波数は、電気回路501のフィルタ部370が点火信号SAを遮断する定格周波数を上回るような周波数帯域でありつつ、制御装置1のリターン検出機能(出力モニタ回路832)により点火信号SAのリターン信号を検出可能な範囲に設定する。これにより、過熱検知パルスは、中温域でフィルタ部370にカットされ、低温域でフィルタ部370にカットされない。したがって、制御装置1は、過熱検知パルスがフィルタ部370でカットされているか否かをリターン検出機能で検出することで、点火コイル300の温度状態を正しく認識することができる(図17の4段目参照)。The overheat detection pulse is at least one high-frequency pulse (single pulse). This can reduce unnecessary charging and unnecessary signal output operations. The frequency of the overheat detection pulse is set to a frequency band that exceeds the rated frequency at which the filter unit 370 of the electric circuit 501 cuts off the ignition signal SA, while being in a range in which the return signal of the ignition signal SA can be detected by the return detection function (output monitor circuit 832) of the control device 1. As a result, the overheat detection pulse is cut by the filter unit 370 in the medium temperature range, and is not cut by the filter unit 370 in the low temperature range. Therefore, the control device 1 can correctly recognize the temperature state of the ignition coil 300 by detecting whether the overheat detection pulse is cut by the filter unit 370 using the return detection function (see the fourth row of FIG. 17).

制御装置1は、コイル温度が閾値A(第1温度)未満であることを認識すると、予充電信号と多重点火信号を含む点火信号SAの出力を再開する(図17の5段目参照)。そして、予充電信号と多重点火信号の出力を再開した後は、過熱検知パルスの出力を停止する(図17の5段目参照)。これにより、制御装置1の演算負荷や、点火制御部83の負担を軽減しつつ点火コイル300の発熱量を抑制することができる。When the control device 1 recognizes that the coil temperature is below the threshold A (first temperature), it resumes output of the ignition signal SA, which includes the pre-charge signal and the multiple ignition signal (see the fifth row in FIG. 17). After resuming output of the pre-charge signal and the multiple ignition signal, it stops outputting the overheat detection pulse (see the fifth row in FIG. 17). This makes it possible to reduce the amount of heat generated by the ignition coil 300 while reducing the computational load of the control device 1 and the burden on the ignition control unit 83.

過熱検知パルスの位相は、先回の主点火信号よりも後で次回の予充電信号よりも前、且つ制御装置1の点火信号の切り替えに必要な時間を確保できるタイミングに設定する。なお、点火信号の切り替えに必要な時間とは、制御装置1の過熱検知パルスの出力、当該過熱検知パルスのリターン信号の検出、及び予充電を実行可能であるか否かの判定に夫々要する時間の合計である。これにより、制御装置1は、サイクル内で予充電パルスおよび多重放電パルスの出力の切り替えを行うことができる。The phase of the overheat detection pulse is set to a timing that is later than the previous main ignition signal and before the next pre-charge signal, and that ensures the time required for switching the ignition signal of the control device 1. The time required for switching the ignition signal is the sum of the time required for the control device 1 to output the overheat detection pulse, detect the return signal of the overheat detection pulse, and determine whether pre-charging can be performed. This allows the control device 1 to switch the output of the pre-charge pulse and multiple discharge pulses within a cycle.

また、過熱検知パルスの位相は、上述の点火信号の切り替えに必要な時間を確保できる期間の中で、できるだけ遅い時期にするとよい。換言すれば、過熱検知パルスは、内燃機関の行程のうち、上述の予充電信号を出力する予定のタイミングよりも点火信号の切り替えに必要な時間だけ早めた時期に出力するとよい(図17の3~5段目参照)。これにより、過熱検知パルスのリターン信号に先回の主点火信号による点火コイル300の温度の最新(直近)の状況が反映され、点火信号の切り替え遅れを短縮し予充電パルスおよび多重放電パルス出力を無駄なく実施することができる。 In addition, the phase of the overheat detection pulse should be as late as possible within the period in which the time required for the above-mentioned ignition signal switching can be secured. In other words, the overheat detection pulse should be output at a time during the internal combustion engine stroke that is earlier than the planned timing for outputting the above-mentioned pre-charge signal by the time required for the ignition signal switching (see rows 3 to 5 in FIG. 17). This allows the return signal of the overheat detection pulse to reflect the most recent (most recent) state of the temperature of the ignition coil 300 due to the previous main ignition signal, shortening the delay in switching the ignition signal and enabling the pre-charge pulse and multiple discharge pulse output to be implemented efficiently.

また、過熱検知パルスは、内燃機関の燃焼サイクルうちの所定のサイクル毎に出力してもよい。例えば、点火コイル300の温度が閾値B(第2温度)以上(高温域)になって、主点火信号までカットされた場合は、予充電パルス、多重放電パルス及び主点火信号の制御装置1からの出力を夫々停止する(図示せず)とともに、一定時間毎に(間欠的に)過熱検知パルスだけを出力する。これにより、制御装置1の演算負荷や、点火制御部83の負担を軽減しつつ点火コイル300の温度が下がって再び混合気に点火が可能な状態になったことをいち早く検出することができる。なお、このような一定時間毎の(間欠的)過熱検知パルスの出力制御は、後述するアイドルストップ制御等によって内燃機関の回転が停止している場合には、燃焼サイクルに非同期で実施することも可能である。 The overheat detection pulse may be output at each predetermined cycle of the combustion cycle of the internal combustion engine. For example, when the temperature of the ignition coil 300 exceeds the threshold value B (second temperature) (high temperature range) and the main ignition signal is cut off, the output of the pre-charge pulse, the multiple discharge pulse, and the main ignition signal from the control device 1 is stopped (not shown), and only the overheat detection pulse is output (intermittently) at regular intervals. This reduces the computational load of the control device 1 and the load of the ignition control unit 83, and it is possible to quickly detect that the temperature of the ignition coil 300 has dropped and the mixture can be ignited again. In addition, such output control of the overheat detection pulse at regular intervals (intermittent) can be performed asynchronously with the combustion cycle when the internal combustion engine is stopped by the idle stop control described later.

[燃料噴射量切替処理]
次に、本実施形態に係る燃料噴射量切替処理について、図18を参照して説明する。
図18は、燃料噴射量切替処理の例を示すフローチャートである。
[Fuel injection amount switching process]
Next, the fuel injection amount switching process according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 18 is a flowchart showing an example of the fuel injection amount switching process.

燃料噴射量切替処理を開始すると、制御装置1の全体制御部81(図3参照)は、内燃機関の始動から現在まで経過した時間を取得する。そして、全体制御部81は、始動から現在まで経過した時間が、予め定めた規定値以内であるか否かを判定する(S310)。予め定めた規定値は、上述した暖機が完了するまでの期間に相当する。When the fuel injection amount switching process is started, the overall control unit 81 (see FIG. 3) of the control device 1 acquires the time that has elapsed since the start of the internal combustion engine to the present. The overall control unit 81 then determines whether the time that has elapsed since the start to the present is within a predetermined value (S310). The predetermined value corresponds to the period until the warm-up described above is completed.

ステップS310において、始動から現在まで経過した時間が、予め定めた規定値以内でないと判定したとき(S310がNO判定の場合)、全体制御部81は、燃料噴射量切替処理を終了する(S320)。When it is determined in step S310 that the time elapsed from start-up to the present is not within a predetermined value (if S310 is determined as NO), the overall control unit 81 terminates the fuel injection amount switching process (S320).

一方、ステップS310において、始動から現在まで経過した時間が、予め定めた規定値以内であると判定したとき(S310がYES判定の場合)、全体制御部81は、予充電信号及び多重点火信号を含む点火信号SAを出力する(S330)。On the other hand, when it is determined in step S310 that the time elapsed from start-up to the present is within a predetermined specified value (if S310 is determined to be YES), the overall control unit 81 outputs an ignition signal SA including a pre-charge signal and a multiple ignition signal (S330).

次に、全体制御部81は、点火信号SAの多重点火信号の部分と、出力モニタ回路832から得たリターン信号の上記多重点火信号に該当する部分とが異なっているか否かを判定する(S340)。ステップS340において、点火信号SAとリターン信号が異なると判定した場合に、全体制御部81は、フィルタ部370が多重点火信号を遮断したと判断する。上述のように、フィルタ部370が多重点火信号を遮断した場合は、点火コイル300のコイル温度は少なくとも閾値A(第1温度)以上である。Next, the overall control unit 81 determines whether the multiple ignition signal portion of the ignition signal SA is different from the portion of the return signal obtained from the output monitor circuit 832 that corresponds to the multiple ignition signal (S340). If it is determined in step S340 that the ignition signal SA and the return signal are different, the overall control unit 81 determines that the filter unit 370 has blocked the multiple ignition signal. As described above, when the filter unit 370 has blocked the multiple ignition signal, the coil temperature of the ignition coil 300 is at least equal to or higher than the threshold A (first temperature).

ステップS340において、点火信号SAとリターン信号が異なると判定したとき(S340がYES判定の場合)、全体制御部81は、燃料噴射量を第1燃料噴射量に設定する(S350)。When it is determined in step S340 that the ignition signal SA and the return signal are different (if S340 is determined as YES), the overall control unit 81 sets the fuel injection amount to the first fuel injection amount (S350).

次に、全体制御部81は、予充電信号及び多重点火信号をOFFして、過熱検知パルス(過熱検知信号)をONする(ステップS360)。すなわち、全体制御部81は、予充電信号及び多重点火信号の出力を停止して、過熱検知信号を出力する。全体制御部81が予充電信号及び多重点火信号の出力を停止することにより、点火コイル300の発熱量を低減してコイル温度を低下させることができる。Next, the overall control unit 81 turns off the pre-charge signal and the multiple ignition signal, and turns on the overheat detection pulse (overheat detection signal) (step S360). That is, the overall control unit 81 stops outputting the pre-charge signal and the multiple ignition signal, and outputs the overheat detection signal. By the overall control unit 81 stopping outputting the pre-charge signal and the multiple ignition signal, the amount of heat generated by the ignition coil 300 can be reduced, and the coil temperature can be lowered.

次に、全体制御部81は、点火信号SAの過熱検知信号の部分とリターン信号の上記過熱検知信号に該当する部分とが異なるか否かを判定する(S370)。ステップS370において、点火信号SAとリターン信号が異なると判定した場合に、全体制御部81は、フィルタ部370が過熱検知パルスを遮断したと判断する。フィルタ部370が過熱検知パルスを遮断した場合は、点火コイル300のコイル温度は依然として閾値A(第1温度)以上である。Next, the overall control unit 81 determines whether the overheat detection signal portion of the ignition signal SA and the portion of the return signal corresponding to the above-mentioned overheat detection signal are different (S370). If it is determined in step S370 that the ignition signal SA and the return signal are different, the overall control unit 81 determines that the filter unit 370 has blocked the overheat detection pulse. If the filter unit 370 has blocked the overheat detection pulse, the coil temperature of the ignition coil 300 is still equal to or higher than the threshold A (first temperature).

ステップS370において、点火信号SAとリターン信号が異なると判定したとき(S370がYES判定の場合)、全体制御部81は、ステップS370を繰り返す。すなわち、全体制御部81は、コイル温度が閾値A(第1温度)未満となるまで、ステップS370を繰り返す。When it is determined in step S370 that the ignition signal SA and the return signal are different (YES in S370), the overall control unit 81 repeats step S370. That is, the overall control unit 81 repeats step S370 until the coil temperature becomes less than the threshold A (first temperature).

一方、ステップS370において、点火信号SAとリターン信号が一致すると判定したとき(S370がNO判定の場合)、全体制御部81は、コイル温度が閾値A(第1温度)未満であると判断する。そして、全体制御部81は、過熱検知パルスの出力を停止して、予充電信号及び多重点火信号を出力する(S380)。On the other hand, when it is determined in step S370 that the ignition signal SA and the return signal match (if S370 returns NO), the overall control unit 81 determines that the coil temperature is below the threshold A (first temperature). Then, the overall control unit 81 stops outputting the overheat detection pulse and outputs the pre-charge signal and the multiple ignition signal (S380).

ステップS380の処理後、又はステップS340において点火信号SAとリターン信号が一致すると判定したとき(S340がNO判定の場合)、全体制御部81は、燃料噴射量を第2燃料噴射量に設定する(S390)。ステップS390の処理後、全体制御部81は、処理をステップS310に移す。After processing step S380, or when it is determined in step S340 that the ignition signal SA and the return signal match (if S340 is a NO determination), the overall control unit 81 sets the fuel injection amount to the second fuel injection amount (S390). After processing step S390, the overall control unit 81 proceeds to step S310.

[多重点火実施可能期間]
次に、本実施形態に係る多重点火を実施可能な期間について、図19を参照して説明する。
図19は、一般的な自動車へ搭載されたエンジン(内燃機関)の動作状態と多重点火許可期間の関係を示すタイミングチャートである。
[Period during which multiple ignitions can be performed]
Next, the period during which multiple ignition according to this embodiment can be performed will be described with reference to FIG.
FIG. 19 is a timing chart showing the relationship between the operating state of an engine (internal combustion engine) mounted on a typical automobile and the multiple ignition permitted period.

近年のエンジン(内燃機関)制御には、アイドルストップ制御が搭載されているものがある。アイドルストップ制御を実施する場合は、自動車の停止とともにエンジンも停止するため、エンジン始動回数が増加する。一方、多重点火を実行する直前の電極の温度が低いほど、多重点火を実行する場合と実行しない場合の電極の温度差が大きくなる。そのため、多重点火を実行する直前の電極の温度が低いほど、多重点火を実施した際の火炎核の保温作用を期待できる。そのため、エンジン始動時又はエンジン再始動時の電極が低温である時期に、多重点火を行うことが望ましい。 Some recent engine (internal combustion engine) controls are equipped with idle stop control. When idle stop control is implemented, the engine stops when the vehicle is stopped, resulting in an increase in the number of engine starts. On the other hand, the lower the temperature of the electrodes immediately before multiple ignition is performed, the greater the difference in electrode temperature between when multiple ignition is performed and when it is not. Therefore, the lower the temperature of the electrodes immediately before multiple ignition is performed, the greater the heat retention effect of the flame kernel when multiple ignition is performed. For this reason, it is desirable to perform multiple ignition when the electrodes are cold when the engine is started or restarted.

具体的には、燃料噴射の開始に伴う初爆又は再初爆の後に加え、初爆前の一定期間に多重点火を行うことで、電極の更なる昇温を期待できる。なお、燃料噴射の開始前は、燃焼が起きないため、電極昇温に特化した、連続的な多重点火(多重放電制御)を実行することが可能である。 Specifically, by performing multiple ignitions after the initial or re-initial explosion following the start of fuel injection, as well as for a certain period of time before the initial explosion, it is possible to expect a further increase in the temperature of the electrode. Note that, since no combustion occurs before the start of fuel injection, it is possible to perform continuous multiple ignitions (multiple discharge control) specifically aimed at increasing the temperature of the electrode.

但し、連続的な多重点火は、燃料噴射後の多重点火よりも発熱量が増大する。このため、連続的な多重点火の実行期間を長くすると、燃料噴射開始前に点火コイル300が過熱状態となる。その結果、燃料噴射開始後に多重点火を実行できなくなる。そこで、エンジンの運転履歴、外気温、冷却水温などから点火コイル300や電極210,220の温度を推定し、燃料噴射開始前と燃料噴射開始後の多重点火を実行する期間を予め定めておくとよい。However, consecutive multiple ignitions generate more heat than multiple ignitions after fuel injection. For this reason, if the period during which consecutive multiple ignitions are performed is extended, the ignition coil 300 will overheat before the start of fuel injection. As a result, multiple ignitions cannot be performed after the start of fuel injection. Therefore, it is advisable to estimate the temperatures of the ignition coil 300 and the electrodes 210, 220 from the engine's operating history, outside air temperature, cooling water temperature, etc., and to determine in advance the periods during which multiple ignitions are performed before and after the start of fuel injection.

特に、寒冷地における冷間始動時は、点火コイル300と電極210,220の温度が十分に低くなる。そのため、エンジン回転開始前から多重点火を開始することも可能である。この場合は、筒内の空気流動が無いため、多重点火による高い昇温効果を期待できる。In particular, during a cold start in cold regions, the temperatures of the ignition coil 300 and the electrodes 210, 220 become sufficiently low. Therefore, it is possible to start multiple ignition before the engine starts rotating. In this case, since there is no air flow inside the cylinder, a high temperature rise effect can be expected from multiple ignition.

[点火性能と当量比と多重点火の関係]
次に、本実施形態に係る点火性能と当量比と多重点火の関係について、図20を参照して説明する。
図20は、当量比と最小点火エネルギーの関係を示す相関グラフである。
[Relationship between ignition performance, equivalence ratio, and multiple ignition]
Next, the relationship between the ignition performance, the equivalence ratio, and the multiple ignition according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 20 is a correlation graph showing the relationship between the equivalence ratio and the minimum ignition energy.

図20に示すグラフの横軸は、混合気の当量比である。当量比は、空気と燃料の質量比を示す。当量比が大きい場合は燃料が濃くなり、当量比が小さい場合は燃料が薄くなる。そして、当量比が1の場合は、理論空燃比となる。 The horizontal axis of the graph shown in Figure 20 is the equivalence ratio of the mixture. The equivalence ratio indicates the mass ratio of air to fuel. When the equivalence ratio is large, the fuel becomes rich, and when the equivalence ratio is small, the fuel becomes lean. And when the equivalence ratio is 1, it is the theoretical air-fuel ratio.

図20に示すグラフの縦軸は、主点火における最小点火エネルギーである。最小点火エネルギーが、点火性能の代表的な指標である。最小点火エネルギーの一般的な単位は、ジュールである。最小点火エネルギーは、混合気を燃焼させるために必要な最小の放電エネルギーのことである。最小点火エネルギーが大きい場合は点火性能が低くなり、最少点火エネルギーが小さい場合は点火性能が高くなる。 The vertical axis of the graph shown in Figure 20 is the minimum ignition energy for main ignition. The minimum ignition energy is a representative indicator of ignition performance. The common unit of minimum ignition energy is joules. Minimum ignition energy is the minimum discharge energy required to burn the mixture. If the minimum ignition energy is large, the ignition performance will be low, and if the minimum ignition energy is small, the ignition performance will be high.

ここで、点火性能についての主な決定要因に、混合気の当量比と多重点火がある。図20に示すように、当量比が理論混合比(空燃比)から乖離すると、最小点火エネルギーが大きくなり、点火性能が低くなる。冷機始動の場合は、燃料の気化が遅れるため、混合気の当量比は理論混合比よりも小さくなる。したがって、冷機始動の場合は、エンジン(内燃機関)や環境の温度が低下すると共に、最小点火エネルギーが大きくなる。 Here, the main determining factors for ignition performance are the equivalence ratio of the mixture and multiple ignition. As shown in Figure 20, when the equivalence ratio deviates from the stoichiometric mixture ratio (air-fuel ratio), the minimum ignition energy increases and ignition performance decreases. In the case of a cold start, fuel vaporization is delayed, so the equivalence ratio of the mixture is smaller than the stoichiometric mixture ratio. Therefore, in the case of a cold start, the minimum ignition energy increases as the temperature of the engine (internal combustion engine) and the environment decreases.

一方、多重点火により電極が加熱された状態では、電極による火炎核からの吸熱が低下するため、点火性能が向上する。そのため、図20に点線で示すように、多重点火を実行しない場合よりも、より小さな点火エネルギーで混合気を燃焼させることが可能となる。すなわち、多重点火を実行しない場合であってもエンジン始動時の最小点火エネルギーを満足できる場合は、多重点火によって点火性能が向上した分を、混合気の当量比を小さくすることに転化することができる。これにより、最小点火エネルギーを充足すると同時に、燃料噴射量を低減することができる。その結果、燃費の向上と炭化水素の削減を実現することができる。On the other hand, when the electrodes are heated by multiple ignition, the heat absorption from the flame kernel by the electrodes decreases, improving ignition performance. Therefore, as shown by the dotted line in Figure 20, it is possible to burn the mixture with less ignition energy than when multiple ignition is not performed. In other words, if the minimum ignition energy at engine start can be satisfied even when multiple ignition is not performed, the improvement in ignition performance due to multiple ignition can be converted into a reduction in the equivalence ratio of the mixture. This makes it possible to reduce the amount of fuel injection while satisfying the minimum ignition energy. As a result, improved fuel economy and reduced hydrocarbons can be achieved.

最小点火エネルギーを充足できない状態が生じると、失火となり、大量の炭化水素を含有する未燃混合気が排出されて、且つ、排気と燃費が悪化する。したがって、多重点火の有無の切り替えは、最小点火エネルギーを充足した状態を維持しながら行う必要がある。そのため、混合気の当量比を大きく(燃料噴射量の増大)した後に多重点火を停止する、又は多重点火を開始後に混合気の当量比を小さく(燃料噴射量を削減)するとよい。 If the minimum ignition energy cannot be met, a misfire will occur, resulting in the emission of an unburned mixture containing a large amount of hydrocarbons, and a deterioration in exhaust and fuel economy. Therefore, switching between the presence and absence of multiple ignition must be performed while maintaining a state in which the minimum ignition energy is met. For this reason, it is advisable to stop multiple ignition after increasing the equivalence ratio of the mixture (increasing the fuel injection amount), or to start multiple ignition and then decrease the equivalence ratio of the mixture (reducing the fuel injection amount).

このように、本実施形態に係る制御装置1(内燃機関制御装置)は、点火プラグ200と、点火プラグ200に放電を生じさせる点火コイル300とを有する点火装置を含む内燃機関を制御する。制御装置1は、点火装置に出力信号を出力する全体制御部81(制御部)を備える。出力信号は、点火プラグ200を予熱するための多重点火信号と、多重点火信号とは異なる周波数であり、点火プラグ200の放電により混合気に点火するための主点火信号と、点火コイル300に予充電を行うための予充電信号とを含む。
これにより、電極210,220の温度を高め、ひいては最小点火エネルギーを可及的に小さくして点火性能を高めることができる。その結果、主点火における点火プラグ200の着火性を向上させることができ、炭化水素の発生を抑制することができる。
In this manner, the control device 1 (internal combustion engine control device) according to this embodiment controls an internal combustion engine including an ignition device having the spark plug 200 and the ignition coil 300 that causes the spark plug 200 to discharge. The control device 1 includes an overall control unit 81 (control unit) that outputs output signals to the ignition device. The output signals include a multiple ignition signal for preheating the spark plug 200, a main ignition signal that has a frequency different from that of the multiple ignition signal and is for igniting the air-fuel mixture by discharging the spark plug 200, and a pre-charge signal for pre-charging the ignition coil 300.
This increases the temperature of the electrodes 210, 220, and in turn reduces the minimum ignition energy as much as possible to improve ignition performance. As a result, the ignition performance of the spark plug 200 during main ignition can be improved, and the generation of hydrocarbons can be suppressed.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、主点火信号を出力する前に多重点火信号を出力し、多重点火信号を出力する前に予充電信号を出力する。
これにより、点火プラグ200の放電により混合気に点火する前に、電極210,220や電極210,220周りの吸気を効率よく暖めることができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment outputs a multiple ignition signal before outputting a main ignition signal, and outputs a pre-charge signal before outputting the multiple ignition signal.
As a result, before the air-fuel mixture is ignited by the discharge of the spark plug 200, the electrodes 210, 220 and the intake air around the electrodes 210, 220 can be efficiently warmed.

本実施形態に係る予充電信号は、多重点火信号よりも低周波である。
これにより、点火コイル300の充電エネルギーを可及的に高めることができる。
The pre-charge signal in this embodiment is at a lower frequency than the multiple ignition signals.
This makes it possible to increase the charging energy of the ignition coil 300 as much as possible.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、点火コイル300の温度が閾値A(所定温度)未満である場合に、予充電信号を出力する。
これにより、点火コイル300の温度が閾値A未満であって点火コイル300が過熱状態でない場合に、点火コイル300の充電エネルギーを高めることができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment outputs a pre-charge signal when the temperature of the ignition coil 300 is below a threshold A (predetermined temperature).
This makes it possible to increase the charging energy of the ignition coil 300 when the temperature of the ignition coil 300 is below the threshold A and the ignition coil 300 is not in an overheated state.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、点火コイル300の温度が閾値A(所定温度)以上である場合に、予充電信号の出力を停止し、予充電信号を出力するときよりも燃料噴射量を増加させる。
これにより、点火コイル300の温度が閾値A以上であって点火コイル300が過熱状態である場合に、点火コイル300の温度が上昇することを抑制できる。また、燃料噴射量を増加させることにより、点火コイル300の温度が下がっても絶縁破壊電圧が高くならないようにすることができる。その結果、失火を抑制して、炭化水素の発生を抑制することができる。
The overall control unit 81 (control unit) in this embodiment stops outputting the pre-charge signal when the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than threshold value A (predetermined temperature), and increases the amount of fuel injection compared to when the pre-charge signal is output.
This makes it possible to suppress an increase in the temperature of the ignition coil 300 when the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold value A and the ignition coil 300 is in an overheated state. Furthermore, by increasing the fuel injection amount, it is possible to prevent the breakdown voltage from increasing even if the temperature of the ignition coil 300 drops. As a result, misfires can be suppressed, and the generation of hydrocarbons can be suppressed.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、予充電信号を出力しているときに、予充電信号を出力していないときよりも燃料噴射量を減少させる。
これにより、炭化水素の発生を抑制することができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment reduces the fuel injection amount when the pre-charge signal is being output, compared to when the pre-charge signal is not being output.
This makes it possible to suppress the generation of hydrocarbons.

本実施形態に係る出力信号は、点火コイル300の状態を検知するための過熱検知信号を含む。点火装置は、点火コイル300の温度を検出する温度検出部351と、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)以上になると出力信号のうち多重点火信号と過熱検知信号とを遮断するフィルタ部370とを有する。制御装置1(内燃機関制御装置)は、出力信号の自己診断を行うためのリターン信号を検出する出力モニタ回路832(リターン検出機能)を備える。全体制御部81(制御部)は、過熱検知信号とリターン信号とを比較して、フィルタ部で過熱検知信号が遮断されているか否かを判断する。そして、過熱検知信号が遮断されていると判断した場合に、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)以上であると判断する。一方、過熱検知信号が遮断されてないと判断した場合に、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)未満であると判断する。
これにより、全体制御部81は、点火コイル300の温度は閾値A(第1温度)以上であるか否かを正確に把握することができる。その結果、点火コイル300の熱害を回避しながら予充電と多重点火を最大限に実行することができる。
The output signal according to this embodiment includes an overheat detection signal for detecting the state of the ignition coil 300. The ignition device has a temperature detection unit 351 for detecting the temperature of the ignition coil 300, and a filter unit 370 for blocking the multiple ignition signal and the overheat detection signal among the output signals when the temperature of the ignition coil 300 becomes equal to or higher than a threshold A (first temperature). The control device 1 (internal combustion engine control device) has an output monitor circuit 832 (return detection function) for detecting a return signal for performing self-diagnosis of the output signal. The overall control unit 81 (control unit) compares the overheat detection signal with the return signal to determine whether the overheat detection signal has been blocked by the filter unit. Then, when it is determined that the overheat detection signal has been blocked, it is determined that the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold A (first temperature). On the other hand, when it is determined that the overheat detection signal has not been blocked, it is determined that the temperature of the ignition coil 300 is lower than the threshold A (first temperature).
This allows the overall control unit 81 to accurately determine whether the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold A (first temperature). As a result, pre-charging and multiple ignition can be maximized while avoiding thermal damage to the ignition coil 300.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、主点火信号を出力した後のタイミングで過熱検知信号を出力する。
これにより、サイクル内で点火信号の切り替えを行うことができる。また、過熱検知パルスのリターン信号に点火コイル300の温度の最新の状況が反映され、点火信号の切り替え遅れを短縮することができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment outputs an overheat detection signal at a timing after outputting a main ignition signal.
This allows the ignition signal to be switched within a cycle. Also, the latest temperature of the ignition coil 300 is reflected in the return signal of the overheat detection pulse, making it possible to reduce the delay in switching the ignition signal.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、内燃機関の燃焼サイクルのうち所定のサイクル毎に過熱検知信号を出力する。
これにより、例えば、主点火信号がカットされるほど点火コイルが過熱状態になった場合に、間欠的に過熱検知パルスを出力することができる。その結果、点火コイル300の温度が下がって再び混合気に点火が可能な状態になったことをいち早く検出することができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment outputs an overheat detection signal for each predetermined cycle of the combustion cycle of the internal combustion engine.
This makes it possible to output an overheat detection pulse intermittently when the ignition coil 300 becomes overheated to the extent that the main ignition signal is cut off, for example, and as a result, it is possible to quickly detect when the temperature of the ignition coil 300 has dropped and the air-fuel mixture can be ignited again.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)未満であると判断した場合に、予充電信号を出力する。
これにより、点火コイル300の温度が閾値A未満であって点火コイル300が過熱状態でない場合に、点火コイル300の充電エネルギーを高めて電極210,220間での放電を開始させ、当該放電により電極210,220の温度を高めることができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment outputs a pre-charge signal when it determines that the temperature of the ignition coil 300 is lower than the threshold A (first temperature).
As a result, when the temperature of the ignition coil 300 is below threshold A and the ignition coil 300 is not overheated, the charging energy of the ignition coil 300 is increased to initiate discharge between the electrodes 210, 220, and the temperature of the electrodes 210, 220 can be increased by this discharge.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)以上であると判断したした場合に、予充電信号及び多重点火信号のうち少なくとも一方の出力を停止する。
これにより、点火コイル300の温度が閾値A以上であって点火コイル300が過熱状態である場合に、点火コイル300の温度が上昇することを抑制できる。
The overall control unit 81 (control unit) in this embodiment stops output of at least one of the pre-charge signal and the multiple ignition signal when it determines that the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than threshold value A (first temperature).
As a result, when the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold value A and the ignition coil 300 is in an overheated state, the temperature of the ignition coil 300 can be prevented from increasing.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、アイドルストップ制御を実施する(内燃機関が所定の期間内に再起動した)場合に、主点火信号を出力する前に過熱検知信号を出力する。そして、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)未満であると判断した場合に、予充電信号及び多重点火信号を出力する。
これにより、内燃機関の再始動時で合って点火コイル300が過熱状態ではない場合に、点火コイル300の充電エネルギーを可及的に高めることができる。そして、多重点火による点火エネルギーを増やさずに点火プラグ200の電極210,220の温度を上昇させることができる。その結果、点火プラグ200の着火性を向上させることができ、炭化水素の発生を抑制することができる。
The overall control unit 81 (control unit) according to this embodiment outputs an overheat detection signal before outputting a main ignition signal when idle stop control is performed (when the internal combustion engine is restarted within a predetermined period of time). Then, when it is determined that the temperature of the ignition coil 300 is lower than the threshold A (first temperature), it outputs a pre-charge signal and a multiple ignition signal.
This makes it possible to increase the charging energy of the ignition coil 300 as much as possible when the internal combustion engine is restarted and the ignition coil 300 is not in an overheated state. Also, it is possible to increase the temperature of the electrodes 210, 220 of the spark plug 200 without increasing the ignition energy caused by multiple ignition. As a result, it is possible to improve the ignition ability of the spark plug 200 and suppress the generation of hydrocarbons.

本実施形態に係る全体制御部81(制御部)は、点火コイル300の温度が閾値A(第1温度)以上であると判断した場合に、予充電信号の出力を停止し、予充電信号を出力するときよりも燃料噴射量を増加させる。
これにより、点火コイル300の温度が閾値A以上であって点火コイル300が過熱状態である場合に、点火コイル300の温度が上昇することを抑制できる。また、燃料噴射量を増加させることにより、点火コイル300の温度が下がっても絶縁破壊電圧が高くならないようにすることができる。その結果、失火を抑制して、炭化水素の発生を抑制することができる。
When the overall control unit 81 (control unit) in this embodiment determines that the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than threshold value A (first temperature), it stops outputting the pre-charge signal and increases the amount of fuel injection compared to when the pre-charge signal is output.
This makes it possible to suppress an increase in the temperature of the ignition coil 300 when the temperature of the ignition coil 300 is equal to or higher than the threshold value A and the ignition coil 300 is in an overheated state. Furthermore, by increasing the fuel injection amount, it is possible to prevent the breakdown voltage from increasing even if the temperature of the ignition coil 300 drops. As a result, misfires can be suppressed, and the generation of hydrocarbons can be suppressed.

本実施形態に係る過熱検知信号は、単発パルス信号である。
これにより、無駄な充電や無駄な信号の出力動作を減らすことができる。また、過熱検知信号が点火コイル300の温度上昇に影響しないようにすることができる。なお、本発明に係る過熱検知信号は、単発パルスに限定されず、点火コイルの温度上昇に影響しない範囲内のパルス数に設定することができる。
The overheat detection signal according to this embodiment is a single pulse signal.
This makes it possible to reduce unnecessary charging and unnecessary signal output operations, and also makes it possible to prevent the overheat detection signal from affecting the temperature rise of the ignition coil 300. Note that the overheat detection signal according to the present invention is not limited to a single pulse, and can be set to a number of pulses within a range that does not affect the temperature rise of the ignition coil.

本実施形態に係る過熱検知信号は、出力モニタ回路832(リターン検出機能)がリターン信号を検出可能であり、フィルタ部370が遮断できる周波数である。
これにより、過熱検知信号がフィルタ部370で遮断されてないことを検出することで、コイル温度が閾値A(第1温度)未満であることを検知することができる。また、過熱検知信号がイグナイタ340に入力されても、電極210,220に火花が飛ばないようにすることができる。その結果、過熱検知信号が点火コイル300の温度上昇に影響しないようにすることができる。
The overheat detection signal according to this embodiment has a frequency that can be detected by the output monitor circuit 832 (return detection function) and can be cut off by the filter section 370 .
As a result, by detecting that the overheat detection signal is not blocked by the filter unit 370, it is possible to detect that the coil temperature is below the threshold A (first temperature). In addition, even if the overheat detection signal is input to the igniter 340, it is possible to prevent sparks from flying between the electrodes 210 and 220. As a result, it is possible to prevent the overheat detection signal from affecting the temperature rise of the ignition coil 300.

本実施形態に係る内燃機関制御方法は、点火プラグ200と、点火プラグ200に放電を生じさせる点火コイル300とを有する点火装置を含む内燃機関を制御する方法である。この内燃機関制御方法において、全体制御部81(制御部)は、点火プラグ200を予熱するための多重点火信号と、多重点火信号とは異なる周波数であり、点火プラグ200の放電により混合気に点火するための主点火信号と、点火コイル300に予充電を行うための予充電信号を点火装置に出力する。
これにより、点火コイル300の充電エネルギーを可及的に高めることができる。そして、多重点火による点火エネルギーを増やさずに点火プラグ200の電極210,220の温度を上昇させることができる。その結果、点火プラグ200の着火性を向上させることができ、炭化水素の発生を抑制することができる。
The internal combustion engine control method according to this embodiment is a method for controlling an internal combustion engine including an ignition device having an ignition plug 200 and an ignition coil 300 that causes discharge in the ignition plug 200. In this internal combustion engine control method, an overall control unit 81 (control unit) outputs to the ignition device a multiple ignition signal for preheating the ignition plug 200, a main ignition signal that has a frequency different from that of the multiple ignition signal and is for igniting the air-fuel mixture by discharging the ignition plug 200, and a pre-charge signal for pre-charging the ignition coil 300.
This makes it possible to maximize the charging energy of the ignition coil 300. Also, it is possible to increase the temperature of the electrodes 210, 220 of the spark plug 200 without increasing the ignition energy caused by multiple ignition. As a result, it is possible to improve the ignition performance of the spark plug 200 and suppress the generation of hydrocarbons.

本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention described in the claims.

また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The above-mentioned embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.

1…内燃機関制御装置、 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…燃料噴射装置、 140…筒内圧センサ、 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…点火コイル、 310…1次側コイル、 320…2次側コイル、 330…直流電源、 340…イグナイタ、350,360…温度スイッチ部、 351…温度検出部、 370…フィルタ部 500,501…電気回路、 831…通電制御回路、 832…出力モニタ回路1...internal combustion engine control device, 10...analog input section, 20...digital input section, 30...A/D conversion section, 40...RAM, 50...MPU, 60...ROM, 70...I/O port, 80...output circuit, 81...overall control section, 82...fuel injection control section, 83...ignition control section, 84...cylinder discrimination section, 85...angle information generation section, 86...rotation speed information generation section, 87...intake amount measurement section, 88...load information generation section, 89...water temperature measurement section, 100...internal combustion engine, 110...air cleaner, 111...intake pipe, 112...intake manifold, 113...throttle valve, 113a...throttle opening sensor, 114...flow rate sensor, 115...intake air temperature sensor, 120...ring gear, 121...crank angle sensor, Description of the Related Art 122...water temperature sensor, 123...crankshaft, 125...accelerator pedal, 126...accelerator position sensor, 130...fuel tank, 131...fuel pump, 132...pressure regulator, 133...fuel piping, 134...fuel injector, 140...cylinder pressure sensor, 150...cylinder, 151...intake valve, 152...exhaust valve, 160...exhaust manifold, 161...three-way catalyst, 162...upstream air-fuel ratio sensor, 163...downstream air-fuel ratio sensor, 170...piston, 200...spark plug, 210...center electrode, 220...outer electrode, 230...insulator, 300...ignition coil, 310...primary coil, 320...secondary coil, 330...DC power source, 340: Igniter; 350, 360: Temperature switch section; 351: Temperature detection section; 370: Filter section; 500, 501: Electric circuit; 831: Current supply control circuit; 832: Output monitor circuit

Claims (15)

点火プラグと、前記点火プラグに放電を生じさせる点火コイルとを有する点火装置を含む内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
前記点火装置に出力信号を出力する制御部を備え、
前記出力信号は、前記点火プラグを予熱するための多重点火信号と、前記多重点火信号とは異なる周波数であり、前記点火プラグの放電により混合気に点火するための主点火信号と、前記点火コイルに予充電を行うための予充電信号と、前記点火コイルの状態を検知するための過熱検知信号と、を含み、
前記点火装置は、前記点火コイルの温度を検出する温度検出部と、前記点火コイルの温度が第1温度以上になると前記出力信号のうち前記多重点火信号と過熱検知信号とを遮断するフィルタ部と、を有し、
前記出力信号の自己診断を行うためのリターン信号を検出するリターン検出機能をさらに備え、
前記制御部は、
前記過熱検知信号と前記リターン信号とを比較して、前記フィルタ部で前記過熱検知信号が遮断されているか否かを判断し、
前記過熱検知信号が遮断されていると判断した場合に、前記点火コイルの温度が前記第1温度以上であると判断し、
前記過熱検知信号が遮断されてないと判断した場合に、前記点火コイルの温度が前記第1温度未満であると判断する
内燃機関制御装置。
An internal combustion engine control device that controls an internal combustion engine including an ignition device having an ignition plug and an ignition coil that causes the ignition plug to generate a discharge,
a control unit that outputs an output signal to the ignition device;
the output signals include a multiple ignition signal for preheating the ignition plug, a main ignition signal having a frequency different from that of the multiple ignition signal for igniting an air-fuel mixture by discharging the ignition plug, a pre-charge signal for pre-charging the ignition coil, and an overheat detection signal for detecting a state of the ignition coil ,
the ignition device includes a temperature detection unit that detects a temperature of the ignition coil, and a filter unit that blocks the multiple ignition signal and the overheat detection signal from among the output signals when the temperature of the ignition coil becomes equal to or higher than a first temperature,
A return detection function for detecting a return signal for performing self-diagnosis of the output signal is further provided.
The control unit is
comparing the overheat detection signal with the return signal to determine whether the overheat detection signal is blocked by the filter unit;
If it is determined that the overheat detection signal is interrupted, it is determined that the temperature of the ignition coil is equal to or higher than the first temperature;
If it is determined that the overheat detection signal is not interrupted, it is determined that the temperature of the ignition coil is lower than the first temperature.
Internal combustion engine control device.
前記制御部は、前記主点火信号を出力する前に前記多重点火信号を出力し、前記多重点火信号を出力する前に前記予充電信号を出力する
請求項1に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit outputs the multiple ignition signal before outputting the main ignition signal, and outputs the pre-charge signal before outputting the multiple ignition signal.
前記予充電信号は、前記多重点火信号よりも低周波である
請求項1に記載の内燃機関制御装置。
2. The internal combustion engine control system of claim 1, wherein the precharge signal has a lower frequency than the multiple ignition signals.
前記制御部は、前記点火コイルの温度が所定温度未満である場合に、前記予充電信号を出力する
請求項1に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit outputs the pre-charge signal when a temperature of the ignition coil is lower than a predetermined temperature.
前記制御部は、前記点火コイルの温度が所定温度以上である場合に、前記予充電信号の出力を停止し、前記予充電信号を出力するときよりも燃料噴射量を増加させる
請求項1に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit stops outputting the pre-charge signal and increases the fuel injection amount compared to when the pre-charge signal is outputted, when the temperature of the ignition coil is equal to or higher than a predetermined temperature.
前記制御部は、前記予充電信号を出力しているときに、前記予充電信号を出力していないときよりも燃料噴射量を減少させる
請求項1に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit reduces the fuel injection amount when the pre-charge signal is being outputted, compared to when the pre-charge signal is not being outputted.
前記制御部は、前記主点火信号を出力した後のタイミングで前記過熱検知信号を出力する
請求項に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit outputs the overheat detection signal at a timing after outputting the main ignition signal.
前記制御部は、前記内燃機関の燃焼サイクルのうち所定のサイクル毎に前記過熱検知信号を出力する
請求項に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 7 , wherein the control unit outputs the overheat detection signal for each predetermined cycle of the combustion cycle of the internal combustion engine.
前記制御部は、前記点火コイルの温度が前記第1温度未満であると判断した場合に、前記予充電信号を出力する
請求項に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit outputs the pre-charge signal when it determines that the temperature of the ignition coil is lower than the first temperature.
前記制御部は、前記点火コイルの温度が前記第1温度以上であると判断したした場合に、前記予充電信号及び前記多重点火信号のうち少なくとも一方の出力を停止する
請求項に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the control unit stops output of at least one of the pre-charge signal and the multiple ignition signal when it determines that the temperature of the ignition coil is equal to or higher than the first temperature.
前記制御部は、前記内燃機関が所定の期間内に再起動した場合に、前記主点火信号を出力する前に前記過熱検知信号を出力して、前記点火コイルの温度が前記第1温度未満であると判断した場合に、前記予充電信号及び前記多重点火信号を出力する
請求項に記載の内燃機関制御装置。
2. The internal combustion engine control device according to claim 1, wherein the control unit outputs the overheat detection signal before outputting the main ignition signal when the internal combustion engine is restarted within a predetermined period of time, and outputs the pre-charge signal and the multiple ignition signal when it determines that the temperature of the ignition coil is lower than the first temperature.
前記制御部は、前記点火コイルの温度が前記第1温度以上であると判断した場合に、前記予充電信号の出力を停止し、前記予充電信号を出力するときよりも燃料噴射量を増加させる
請求項に記載の内燃機関制御装置。
2. The internal combustion engine control device according to claim 1, wherein the control unit, when determining that the temperature of the ignition coil is equal to or higher than the first temperature, stops outputting the pre-charge signal and increases the fuel injection amount compared to when the pre-charge signal is output.
前記過熱検知信号は、単発パルス信号である
請求項に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the overheat detection signal is a single pulse signal.
前記過熱検知信号は、前記リターン検出機能がリターン信号を検出可能であり、前記フィルタ部が遮断できる周波数である
請求項に記載の内燃機関制御装置。
The internal combustion engine control device according to claim 1 , wherein the overheat detection signal has a frequency that can be detected by the return detection function and can be cut off by the filter section.
点火プラグと、前記点火プラグに放電を生じさせる点火コイルとを有する点火装置を含む内燃機関を制御する内燃機関制御方法であって、
制御部が、前記点火プラグを予熱するための多重点火信号と、前記多重点火信号とは異なる周波数であり、前記点火プラグの放電により混合気に点火するための主点火信号と、前記点火コイルに予充電を行うための予充電信号と、前記点火コイルの状態を検知するための過熱検知信号を前記点火装置に出力し、
前記制御部は、
出力信号の自己診断を行うためのリターン信号を検出するリターン検出機能を備えており、
前記過熱検知信号と前記リターン信号とを比較して、前記点火コイルの温度が第1温度以上になると前記出力信号のうち前記多重点火信号と過熱検知信号とを遮断するフィルタ部で前記過熱検知信号が遮断されているか否かを判断し、
前記過熱検知信号が遮断されていると判断した場合に、前記点火コイルの温度が前記第1温度以上であると判断し、
前記過熱検知信号が遮断されてないと判断した場合に、前記点火コイルの温度が前記第1温度未満であると判断する
内燃機関制御方法。
1. A method for controlling an internal combustion engine including an ignition device having an ignition plug and an ignition coil that causes the ignition plug to discharge, comprising:
a control unit outputs to the ignition device a multiple ignition signal for preheating the ignition plug, a main ignition signal having a frequency different from that of the multiple ignition signal for igniting the mixture by discharging the ignition plug, a pre-charge signal for pre-charging the ignition coil , and an overheat detection signal for detecting a state of the ignition coil ;
The control unit is
It is equipped with a return detection function that detects return signals to perform self-diagnosis of output signals.
comparing the overheat detection signal with the return signal, and determining whether the overheat detection signal is blocked by a filter unit that blocks the multiple ignition signal and the overheat detection signal from among the output signals when the temperature of the ignition coil becomes equal to or higher than a first temperature;
If it is determined that the overheat detection signal is interrupted, it is determined that the temperature of the ignition coil is equal to or higher than the first temperature;
If it is determined that the overheat detection signal is not interrupted, it is determined that the temperature of the ignition coil is lower than the first temperature.
A method for controlling an internal combustion engine.
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