JP2010038044A - 磨耗判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ点火プラグの磨耗を判定することが可能な磨耗判定装置およびこれを備えた内燃機関を提供する。
【解決手段】プラズマ放電により燃焼室内に形成される混合気に点火可能なプラズマ点火プラグと、第２バッテリーにより昇圧されると共にプラズマ点火プラグからプラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を放電可能なコンデンサと、を備えた点火装置におけるプラズマ点火プラグの磨耗を判定するＥＣＵにおいて、コンデンサの放電時における誘起電圧からプラズマ点火プラグが磨耗しているか否かを判定可能な磨耗可否判定部を備えた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、プラズマ放電により混合気に点火を行うプラズマ点火プラグの磨耗を判定する磨耗判定装置に関するものである。

従来、燃焼室に形成された混合気に点火を行う点火プラグとして、プラズマ放電により点火を行う放電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この放電装置は、中心電極と円筒状電極とを有しており、放電装置に電圧が印加されることで、プラズマ放電を生じさせている。

特開２００７−３０９１６０号公報

ところで、従来の点火プラグを長期間に亘って使用し続けると、中心電極や円筒状電極が徐々に磨耗してゆく。しかしながら、従来、プラズマ放電を発生させる点火プラグの磨耗を判定する技術は確立しておらず、点火プラグの磨耗を判定することが困難であった。

そこで、本発明は、プラズマ点火プラグの磨耗を判定することが可能な磨耗判定装置を提供することを課題とする。

本発明の磨耗判定装置は、プラズマ放電により燃焼室内に形成される混合気に点火可能なプラズマ点火プラグと、プラズマ点火プラグからプラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を放電可能な蓄電器と、を備えた点火装置におけるプラズマ点火プラグの磨耗を判定する磨耗判定装置において、蓄電器は、予め設定された設定誘起電圧を放電するように蓄電され、設定誘起電圧の放電時において、プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したか否かを判定するプラズマ放電判定手段と、プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したと判定された場合、プラズマ点火プラグは磨耗していないと判別する一方、プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生していないと判定された場合、プラズマ点火プラグは磨耗していると判別する磨耗可否判定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の別の磨耗判定装置は、プラズマ放電により燃焼室内に形成される混合気に点火可能なプラズマ点火プラグと、プラズマ点火プラグからプラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を放電可能な蓄電器と、を備えた点火装置におけるプラズマ点火プラグの磨耗を判定する磨耗判定装置において、誘起電圧の放電時において、プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したか否かを判定するプラズマ放電判定手段と、プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したと判定された場合、プラズマ放電時における誘起電圧に基づいて、プラズマ点火プラグの磨耗量を検出可能な磨耗量検出手段と、検出した磨耗量が予め設定された設定磨耗量以下である場合、プラズマ点火プラグは磨耗していないと判別する一方、検出した磨耗量が予め設定された設定磨耗量よりも大きい場合、プラズマ点火プラグは磨耗していると判別する磨耗可否判定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る磨耗判定装置は、蓄電器の放電時における誘起電圧から、プラズマ点火プラグが磨耗しているか否かを判定することができるという効果を奏する。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る磨耗判定装置について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

ここで、図１は、実施例１に係るＥＣＵを備えたエンジンを模式的に表した概略図であり、図２は、実施例１に係るプラズマ点火プラグの先端における断面図である。また、図３は、点火装置に係る回路図であり、図４は、電圧計により測定した電圧の時間変化に係るグラフである。さらに、図５は、誘起電圧に応じて変化するプラズマ点火プラグの磨耗量を表したグラフであり、図６は、磨耗判定および第１の点火安定化制御に関する一連の制御動作を表したフローチャートである。また、図７は、磨耗判定および第２の点火安定化制御に関する一連の制御動作を表したフローチャートであり、図８は、磨耗判定および第３の点火安定化制御に関する一連の制御動作を表したフローチャートである。

先ず、図１を参照して、実施例１に係る磨耗判定装置を備えた内燃機関（以下、エンジンという）について説明する。このエンジン１は、例えば、ポート噴射式のエンジン本体３と、エンジン本体３を制御するＥＣＵ２により制御されている。なお、詳細は後述するが、ＥＣＵ２は、プラズマ点火プラグ４４の磨耗を判定する磨耗判定装置として機能している。

エンジン本体３は、下部からクランクケース１０と、クランクケース１０の上部に設けられたシリンダブロック１１と、ヘッドガスケット（図示省略）を介してシリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１２とで外殻が形成されている。シリンダブロック１１の上方内部には、往復動可能にピストン１３が気筒数（図示では１つ）に応じて複数収容され、また、シリンダブロック１１の下方内部およびクランクケース１０により形成された収容部には、クランクシャフト１４が収容されている。各ピストン１３とクランクシャフト１４とは、コンロッド１５により連結されており、各ピストン１３の往復動作をクランクシャフト１４に伝達している。そして、上記のシリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３により、ペントルーフ型の燃焼室１６が気筒数に応じて複数形成されている。

クランクケース１０には、クランク角センサ２０が配設されており、クランクシャフト１４のクランク角度を検知している。クランク角センサ２０は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、後述するプラズマ点火プラグ４４の点火動作、後述する燃料噴射弁４５の燃料噴射動作、後述する吸気弁３４および排気弁３５の開閉動作等を制御している。

シリンダブロック１１は、その内部に複数のピストン１３を収容するための複数のシリンダボア２４が円柱状に貫通形成されている。そして、ピストン１３は、シリンダボア２４に嵌合するように円柱状に形成されており、このシリンダボア２４内で上死点と下死点との間を往復動可能に支持されている。また、ピストン１３のヘッド面には、ピストンキャビティ２５が没入形成されている。

シリンダヘッド１２は、その内部に燃焼室１６に連通する吸気ポート３０と、吸気ポート３０に対向配置され、燃焼室１６に連通する排気ポート３１とが形成されている。また、吸気ポート３０の上流側には、吸気通路３６が接続されており、吸気通路３６には、スロットルバルブ３７が配設されている。スロットルバルブ３７は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、スロットルバルブ３７による開閉動作を制御している。さらに、燃焼室１６と吸気ポート３０との間の吸気側連通口３２には、吸気弁３４が配設されており、燃焼室１６と排気ポート３１との間の排気側連通口３３には、排気弁３５が配設されている。

吸気弁３４および排気弁３５は、傘形状をなす末広がりの円錐状に形成されており、各吸気側連通口３２および各排気側連通口３３を開放する開放位置（下降端位置）と、各吸気側連通口３２および各排気側連通口３３を閉塞する閉塞位置（上昇端位置）との間で移動自在に構成されている。そして、吸気弁３４の基端部には、吸気弁３４を動作させる吸気弁駆動装置４０が配設され、また、排気弁３５の基端部には、排気弁３５を動作させる排気弁駆動装置４１が配設されている。このとき、吸気弁３４、排気弁３５、吸気弁駆動装置４０および排気弁駆動装置４１は、可変バルブリフト機構４２の一部を構成しており、吸気弁駆動装置４０および排気弁駆動装置４１は、ＥＣＵ２に接続されている。これにより、ＥＣＵ２は、吸気弁３４および排気弁３５のリフト量や開閉タイミングを適宜調整することで、燃焼室１６内に吸入する吸入空気量を調整したり、あるいは、燃焼室１６内における圧縮比を調整したりすることが可能となる。

また、燃焼室１６の頂部には、先端部が突出するようにプラズマ点火プラグ４４が配設されている。プラズマ点火プラグ４４は、点火装置４３の一部を構成しており（詳細は後述）、点火装置４３はＥＣＵ２に接続されている。そして、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０による検出結果に基づいて点火装置４３を制御することで、プラズマ点火プラグ４４による点火動作を制御している。

ここで、図２を参照して、プラズマ点火プラグ４４の先端部分について簡単に説明する。プラズマ点火プラグ４４は、軸心に配設された中心電極５０と、先端面に配設された接地電極５１と、中心電極５０および接地電極５１を保持するプラグ本体５２と、を備えている。

プラグ本体５２には、その軸心に中心電極５０を収容可能な円柱状の空間となる中心電極収容部５５が形成されると共に、その先端面に接地電極５１を収容可能な円板状の空間となる接地電極収容部５６が形成されている。そして、中心電極収容部５５と接地電極収容部５６との間の軸心には、中心電極収容部５５よりも細径となるキャビティ５７が形成されている。

中心電極５０は、円柱状に形成され、中心電極収容部５５に収容されている。また、接地電極５１は、中心に円形の開口５８を有する円板状に形成され、接地電極収容部５６に収容されている。そして、中心電極５０および接地電極５１間に電圧が印加されることで、キャビティ５７にプラズマが形成される。

また、シリンダヘッド１２の吸気ポート３０には、吸気弁３４に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁４５が配設されている。そして、燃料噴射弁４５は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、クランク角センサ２０による検出結果に基づいて燃料噴射動作を制御している。

ＥＣＵ２は、プラズマ点火プラグ４４の点火動作を制御する点火制御部１００と、燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御する燃料噴射制御部１０１と、スロットルバルブ３７の開閉動作を制御するスロットル制御部１０２と、吸気弁３４および排気弁３５の開閉動作を制御する弁制御部１０３と、を有している。

ここで、エンジン１の一燃焼サイクル中の燃焼動作について説明する。燃焼サイクルでは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程が順に行われている。

吸気行程では、ピストン１３が上死点から下死点へ向けて移動を開始すると共に、吸気弁３４を前進移動させて吸気側連通口３２を開放する。すると、燃焼室１６の負圧により空気が吸気側連通口３２を介して燃焼室１６内に吸入され、この後、前進移動した吸気弁３４を後退移動させて吸気側連通口３２を閉塞する。このとき、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁４５から燃料噴射を開始し、これにより、噴射された燃料と吸入された空気とが混合して混合気が形成される。

圧縮行程では、ピストン１３が下死点から上死点へ向けて移動する。ピストン１３が上死点に移動すると、この移動に伴って混合気は圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、ＥＣＵ２は、プラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電を発生させて、混合気に着火する。なお、燃料噴射弁４５による燃料噴射は、プラズマ点火プラグ４４の放電前に終了する。

膨張行程では、着火による混合気の燃焼により、混合気が膨張（爆発）して、ピストン１３を上死点から下死点へ向けて移動させる。

排気行程では、下死点へ到達したピストン１３が、慣性により再び上死点へ向けて移動する。このとき、排気弁３５を前進移動させて排気側連通口３３を開放し、ピストン１３の上死点への移動に伴って、燃焼後の排気ガスを排気側連通口３３から排出させる。排気ガスの排出後、排気弁３５を後退移動させて排気側連通口３３を閉塞する。

以上の燃焼サイクルを繰り返し行うことで、各ピストン１３を往復動作させ、この動力をコンロッド１５を介してクランクシャフト１４に伝達することで、エンジン１は駆動力を得ることができる。

ところで、プラズマ点火プラグ４４を長期間に亘って使用すると、中心電極５０および接地電極５１がそれぞれ磨耗してゆく。中心電極５０および接地電極５１が磨耗すると、プラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電が生じにくくなる。このため、実施例１に係るエンジン１では、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しているか否かを判定すると共に、プラズマ点火プラグ４４が磨耗している場合、プラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電が安定的に行われるよう制御している。以下、プラズマ点火プラグ４４の磨耗判定を行うＥＣＵ２について説明する。

先ず、ＥＣＵ２の説明に先立ち、図３を参照して、点火装置４３について説明する。点火装置４３は、ＥＣＵ２に接続されており、中心電極５０および接地電極５１を有する上記のプラズマ点火プラグ４４と、プラズマ点火プラグ４４の中心電極５０側に接続されたイグニッションコイル６０とを有している。イグニッションコイル６０は、１次コイル６０ａと、１次コイル６０ａに対峙する２次コイル６０ｂとで構成されている。１次コイル６０ａの一端には、スイッチ６２を介して第１バッテリー６３が接続されている。また、２次コイル６０ｂの一端には、第１ダイオード６４を介してプラズマ点火プラグ４４が接続されている。そして、第１ダイオード６４とプラズマ点火プラグ４４との間はＴ接続となっており、第２ダイオード６５を介してコンデンサ６６（蓄電器）が接続されている。また、第２ダイオード６５とコンデンサ６６との間はＴ接続となっており、第２バッテリー６７が接続されている。このとき、コンデンサ６６は、プラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を放電するために、第２バッテリー６７から供給された電力を蓄電している。

従って、図４に示すように、ＥＣＵ２によりスイッチ６２がＯＮされると、第１バッテリー６３から１次コイル６０ａに１次電流が流れる。この結果、２次コイル６０ｂに高電圧が発生し、この高電圧によってプラズマ点火プラグ４４の各電極５０，５１間に火花放電が発生する。火花放電が発生すると、２次コイル６０ｂに発生した電圧は徐々に低下するが、このとき、２次コイル６０ｂに発生した電圧が、第２バッテリー６７により昇圧されたコンデンサ６６の誘起電圧を下回ると、コンデンサ６６からプラズマ点火プラグ４４に向けて電流が流れる。これにより、プラズマ点火プラグ４４は火花放電を継続することで、プラズマ放電を誘起させる。

次に、ＥＣＵ２について説明する。ＥＣＵ２は、プラズマ点火プラグ４４の磨耗を判定する磨耗判定部１０４を有している。また、ＥＣＵ２には、第１ダイオード６４とプラズマ点火プラグ４４との間に設けられた電圧計７０が接続されている。この電圧計７０は、コンデンサ６６の放電時における誘起電圧を検出しており、ＥＣＵ２の磨耗判定部１０４は、電圧計７０により検出された誘起電圧に基づいて、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しているか否かを判定している。

具体的に、磨耗判定部１０４は、誘起電圧の放電時にプラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電が発生したか否かを判定するプラズマ放電判定部１１０（プラズマ放電判定手段）と、誘起電圧とプラズマ点火プラグ４４の磨耗量との関係を表した磨耗量マップＭ１と、磨耗量マップＭ１に基づいてプラズマ点火プラグ４４の磨耗量を検出可能な磨耗量検出部１１１（磨耗量検出手段）と、検出した磨耗量が予め設定された設定磨耗量以下であるか否かを判定する磨耗可否判定部１１２（磨耗可否判定手段）と、を有している。

プラズマ放電判定部１１０は、例えば、公知のイオン電流検出装置（図示省略）により検出されたイオン電流に基づいて、プラズマ放電が発生したか否かを判定している。具体的に、プラズマ放電判定部１１０は、プラズマ点火プラグ４４を電極として燃焼室１６内に発生したイオン電流をイオン電流検出装置により検出し、検出したイオン電流に基づいて燃焼室１６内の着火／失火を判定することで、プラズマ放電が発生したか否かを判定している。つまり、プラズマ放電判定部１１０は、検出したイオン電流の電流値が、所定のしきい値よりも大きければプラズマ放電が発生したと判定する一方、小さければプラズマ放電が発生していないと判定している。

磨耗量マップＭ１は、図５に示すように、その横軸が誘起電圧となっており、その縦軸がプラズマ点火プラグ４４の磨耗量となっている。この磨耗量マップＭ１を見るに、プラズマ点火プラグ４４の磨耗量が大きければ大きいほど、プラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧が大きくなる。なお、この磨耗量マップＭ１は、実験等に基づいて作成されており、ＥＣＵ２内に記憶されている。

磨耗量検出部１１１は、プラズマ放電判定部１１０によりプラズマ放電が発生したと判定した場合、プラズマ放電時において電圧計７０により検出された誘起電圧に基づいて、磨耗量マップＭ１から推測される磨耗量Δｄを検出する。

磨耗可否判定部１１２は、磨耗量検出部１１１により検出した磨耗量Δｄが、予め設定した設定磨耗量ｄａよりも大きい場合、プラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定する。一方、磨耗可否判定部１１２は、磨耗量検出部１１１により検出した磨耗量Δｄが、予め設定した設定磨耗量ｄａ以下の場合、プラズマ点火プラグ４４が磨耗していないと判定する。なお、設定磨耗量ｄａは、エンジン１を搭載した車両の走行距離に基づいて定められており、具体的には、車両が所定距離を走行したときの磨耗量となっている。

ここで、磨耗可否判定部１１２によりプラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判別された場合、プラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を高く設定しなければならない。しかしながら、コンデンサ６６から放電可能な誘起電圧の上限値（耐電圧）を超えて、要求される誘起電圧を設定することはできないため、要求される誘起電圧を低下させる必要がある。このため、実施例１では、プラズマ点火プラグ４４によるプラズマ放電を安定的に行うべく、ＥＣＵ２によりエンジン本体３を制御して、プラズマ点火プラグ４４の点火安定化制御を行っている。以下、点火安定化制御について説明する。なお、点火安定化制御としては、例えば、燃焼室１６へ吸入される吸入空気量を調整する場合、燃焼室１６内における圧縮比を調整する場合、および燃焼室１６へ噴射される燃料を変更する場合の３つがあり、これを順に説明する。

最初に、第１の点火安定化制御として、燃焼室へ吸入される吸入空気量を調整する場合がある。具体的に、ＥＣＵ２には、プラズマ点火プラグ４４の磨耗量と目標となる吸入空気量との関係を表した空気量マップ（図示省略）が予め記憶されている。そして、磨耗可否判定部１１２によりプラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定されると、スロットル制御部１０２は、空気量マップから吸入空気量の補正値を定め、この後、補正値に基づいてスロットルバルブ３７のスロットル開度を調整、すなわち、スロットルバルブ３７のスロットル開度を補正値分、閉じ側へ向けて移動させる。このため、スロットル制御部１０２は、スロットルバルブ３７を絞ることができるため、燃焼室１６内に吸入される吸入空気量を減らすことができる。これにより、燃焼室１６内の吸入空気量を減らすことで、プラズマ放電を生じさせ易くすることができるため、要求される誘起電圧を低下させることができる。すなわち、スロットル制御部１０２は点火安定化制御手段として機能する。

ここで、図６を参照して、ＥＣＵ２により磨耗判定および点火安定化制御を行う一連の制御フローについて説明する。先ず、エンジン１を停止させると、ＥＣＵ２は、エンジン１が所定条件となるように設定する。ここで、所定条件とは、スロットルバルブ３７のスロットル開度、吸気弁３４および排気弁３５の開閉時期、吸気弁３４および排気弁３５のリフト量や、プラズマ点火プラグ４４の点火時期等、プラズマ点火プラグ４４の磨耗を判定するための最適な条件である。そして、ＥＣＵ２は、エンジン１が所定条件となったか否かを判別する（Ｓ１）。

エンジン１が所定条件となったと判定すると、点火制御部１００は、プラズマ点火プラグ４４から数回の放電を行い、ＥＣＵ２は、プラズマ放電判定部１１０によりプラズマ放電が発生したと判定されたときの誘起電圧を、電圧計７０により検出する（Ｓ２）。

続いて、磨耗量検出部１１１は、電圧計７０により検出した誘起電圧に基づいて、磨耗量マップＭ１からプラズマ点火プラグ４４の磨耗量Δｄを検出する（Ｓ３）。この後、磨耗可否判定部１１２は、検出した磨耗量Δｄが予め設定した設定磨耗量ｄａよりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。

そして、磨耗可否判定部１１２により検出した磨耗量Δｄが設定磨耗量ｄａよりも大きいと判定されると、スロットル制御部１０２は、空気量マップに基づいて目標空気量となるようスロットルバルブ３７のスロットル開度を閉じ側へ移動させる（Ｓ５）。このため、燃焼室１６内に吸入される吸入空気量を減らすことができるため、点火制御部１００は、プラズマ点火プラグ４４によるプラズマ放電を発生させ易くすることができる。これにより、プラズマ点火プラグ４４の磨耗により要求される誘起電圧が高くなったとしても、燃焼室１６内への吸入空気量を減らすことで、要求される誘起電圧を低下させることができる。

なお、Ｓ１において、エンジン１が所定条件となっていないと判定されると、再びＳ１に戻って、一連の制御フローを最初から実行する。また、Ｓ４において、検出した摩擦量Δｄが設定摩擦量ｄａ以下であると判定された場合、再びＳ１に戻って、一連の制御フローを最初から実行する。さらに、燃焼室１６へ吸入される吸入空気量を調整する場合、ＥＣＵ２は、スロットル制御部１０２によりスロットルバルブ３７のスロットル開度を制御して吸入空気量を調整したが、これに限らず、ＥＣＵ２は、弁制御部１０３により吸気弁３４のリフト量や開弁タイミングを制御して吸入空気量を調整してもよい。

次に、第２の点火安定化制御として、燃焼室１６内における圧縮比を調整する場合がある。具体的に、ＥＣＵ２には、プラズマ点火プラグの磨耗量と目標となる圧縮比との関係を表した圧縮比マップ（図示省略）が予め記憶されている。そして、磨耗可否判定部１１２によりプラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定されると、弁制御部１０３は、圧縮比マップから圧縮比の補正値を定め、この後、補正値に基づいて吸気弁の開閉時期やリフト量を調整して、燃焼室１６内における圧縮比を下げる。このため、弁制御部１０３は、燃焼室１６内における圧縮比を下げることで、プラズマ放電を生じさせ易くすることができるため、要求される誘起電圧を低下させることができる。すなわち、弁制御部１０３は点火安定化制御手段として機能する。

ここで、図７を参照して、磨耗判定および点火安定化制御を行う一連の制御フローについて説明する。なお、Ｓ１からＳ４に係る制御動作は同様であるため、説明を省略する。Ｓ４において、磨耗可否判定部１１２により検出した磨耗量Δｄが設定磨耗量ｄａよりも大きいと判定されると、弁制御部１０３は、圧縮比マップに基づいて目標圧縮比となるよう吸気弁３４の開閉時期やリフト量を制御して、燃焼室１６内における圧縮比を下げる（Ｓ１５）。このため、燃焼室１６内における圧縮比を下げることで、点火制御部１００は、プラズマ点火プラグ４４によるプラズマ放電を発生させ易くすることができる。これにより、プラズマ点火プラグ４４の磨耗により要求される誘起電圧が高くなったとしても、燃焼室１６内における圧縮比を下げることで、要求される誘起電圧を低下させることができる。

最後に、第３の点火安定化制御として、燃焼室１６へ噴射される燃料を変更する場合がある。具体的に、図示は省略するが、燃料噴射弁４５には、アルコール燃料またはガソリン燃料が供給されており、燃料噴射弁４５の燃料供給経路の上流側には、燃料をアルコール燃料またはガソリン燃料に切り替える燃料切替弁が配設されている。そして、この燃料切替弁は、ＥＣＵ２の燃料噴射制御部１０１により制御されている。燃料噴射制御部１０１は、磨耗可否判定部１１２によりプラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定されると、プラズマ放電が生じやすい燃料であるガソリン燃料となるように燃料切替弁を切り替える。このため、燃料噴射制御部１０１は、燃料をガソリン燃料とすることで、プラズマ放電を生じさせ易くすることができるため、要求される誘起電圧を低下させることができる。すなわち、燃料噴射制御部１０１は点火安定化制御手段として機能する。

ここで、図８を参照して、磨耗判定および点火安定化制御を行う一連の制御フローについて説明する。なお、Ｓ１からＳ４に係る制御動作は同様であるため、説明を省略する。Ｓ４において、磨耗可否判定部１１２により検出した磨耗量Δｄが設定磨耗量ｄａよりも大きいと判定されると、燃料噴射制御部１０１は、燃料切替弁を切り替えて、ガソリン燃料に変更する（Ｓ２５）。このため、ガソリン燃料に変更することで、点火制御部１００は、プラズマ点火プラグによるプラズマ放電を発生させ易くすることができる。これにより、プラズマ点火プラグ４４の磨耗により要求される誘起電圧が高くなったとしても、ガソリン燃料に変更することで、要求される誘起電圧を低下させることができる。

以上の構成によれば、ＥＣＵ２は、プラズマ放電時において電圧計７０により誘起電圧を検出した後、検出した誘起電圧からプラズマ点火プラグ４４の磨耗量Δｄを検出し、検出した磨耗量Δｄが設定磨耗量ｄａより大きいか否かを判定することで、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しているか否かを判定することができる。

また、プラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定された場合、ＥＣＵ２は、点火安定化制御を行うことで、要求される誘起電圧を低下させることができる。このため、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しても、プラズマ点火プラグ４４からのプラズマ放電を安定的に発生させることができる。

なお、実施例１では、ＥＣＵ２は点火安定化制御を行ったが、これに加えて、プラズマ点火プラグ４４が交換時期である旨を報知する報知装置をさらに備えてもよい。

次に、図９および図１０を参照して、実施例２に係る磨耗判定装置（ＥＣＵ）およびこれを備えた内燃機関（エンジン）について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図９は、使用開始時のプラズマ点火プラグに印加される電圧の時間変化に係るグラフであり、図１０は、使用経年後のプラズマ点火プラグに印加される電圧の時間変化に係るグラフである。実施例２に係るＥＣＵの磨耗判定部では、コンデンサ６６から放電される誘起電圧が、予め設定された設定誘起電圧Ｖｃとなるように、第２バッテリー６７により昇圧し、この後、プラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電が発生したか否かを判定することで、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しているか否かを判定している。以下、実施例２に係るＥＣＵについて具体的に説明する。

磨耗判定部は、予め設定した設定誘起電圧の放電時にプラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電が発生したか否かを判定するプラズマ放電判定部と、プラズマ放電判定部１１０による判定結果に基づいてプラズマ点火プラグ４４が磨耗したか否かを判定する磨耗可否判定部と、を有している。

プラズマ放電判定部１１０は、実施例１と同様に構成され、検出したイオン電流の電流値が、所定のしきい値よりも大きければプラズマ放電が発生したと判定する一方、小さければプラズマ放電が発生していないと判定している。

磨耗可否判定部は、プラズマ放電判定部１１０によりプラズマ放電が発生したと判定した場合、プラズマ点火プラグ４４が磨耗していないと判定する。一方、プラズマ放電判定部１１０によりプラズマ放電が発生していないと判定した場合、プラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定する。

ここで、磨耗判定を行う一連の制御フローについて簡単に説明する。先ず、エンジン１を停止させると、ＥＣＵ２は、エンジン１が所定条件となったか否かを判別する。エンジン１が所定条件となったと判定すると、点火制御部１００は、予め設定された設定誘起電圧となるように第２バッテリー６７を昇圧すると共に、スイッチ６２をＯＮにして火花放電を開始する。この後、ＥＣＵ２は、プラズマ放電判定部１１０によりプラズマ放電が発生したか否かを判定する。そして、ＥＣＵ２は、磨耗可否判定部による判定結果に基づいてプラズマ点火プラグ４４が磨耗したか否かを判定する。

これにより、図９に示すように、プラズマ点火プラグ４４があまり磨耗していないときは、要求される誘起電圧Ｖ１が設定誘起電圧Ｖｃよりも低くなるため、プラズマ点火プラグ４４によりプラズマ放電を発生させることが可能となる。一方で、図１０に示すように、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しているときは、要求される誘起電圧Ｖ２が設定誘起電圧Ｖｃよりも高くなるため、プラズマ点火プラグ４４によりプラズマ放電を発生させることが困難となる。

以上の構成によれば、ＥＣＵ２は、点火制御部１００によりプラズマ点火プラグ４４に設定誘起電圧Ｖｃを印加して、プラズマ点火プラグ４４からプラズマ放電が発生するか否かを判定することで、プラズマ点火プラグ４４が磨耗しているか否かを判定することができる。このとき、プラズマ点火プラグ４４が磨耗していると判定された場合、実施例１と同様に点火安定化制御を行うことが好ましく、加えて、プラズマ点火プラグ４４が交換時期である旨を報知する報知装置をさらに備えてもよい。

以上のように、本発明は、プラズマ点火プラグを有する点火装置を備えた構成において有用であり、特に、プラズマ点火プラグの磨耗を判定する場合に適している。

実施例１に係るＥＣＵを備えたエンジンを模式的に表した概略図である。 実施例１に係るプラズマ点火プラグの先端における断面図である。 点火装置に係る回路図である。 電圧計により測定した電圧の時間変化に係るグラフである。 誘起電圧に応じて変化するプラズマ点火プラグの磨耗量を表したグラフである。 磨耗判定および第１の点火安定化制御に関する一連の制御動作を表したフローチャートである。 磨耗判定および第２の点火安定化制御に関する一連の制御動作を表したフローチャートである。 磨耗判定および第３の点火安定化制御に関する一連の制御動作を表したフローチャートである。 使用開始時のプラズマ点火プラグに印加される電圧の時間変化に係るグラフである。 使用経年後のプラズマ点火プラグに印加される電圧の時間変化に係るグラフである。

符号の説明

１ エンジン
２ ＥＣＵ
３４ 吸気弁
３７ スロットルバルブ
４４ プラズマ点火プラグ
４５ 燃料噴射弁
７０ 電圧計
１００ 点火制御部
１０４ 磨耗判定部
１１０ プラズマ放電判定部

Claims (2)

1. プラズマ放電により燃焼室内に形成される混合気に点火可能なプラズマ点火プラグと、前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を放電可能な蓄電器と、を備えた点火装置における前記プラズマ点火プラグの磨耗を判定する磨耗判定装置において、
   前記蓄電器は、予め設定された設定誘起電圧を放電するように蓄電され、
   前記設定誘起電圧の放電時において、前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したか否かを判定するプラズマ放電判定手段と、
   前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したと判定された場合、前記プラズマ点火プラグは磨耗していないと判別する一方、前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生していないと判定された場合、前記プラズマ点火プラグは磨耗していると判別する磨耗可否判定手段と、を備えたことを特徴とする磨耗判定装置。
2. プラズマ放電により燃焼室内に形成される混合気に点火可能なプラズマ点火プラグと、前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電を発生させるために必要な誘起電圧を放電可能な蓄電器と、を備えた点火装置における前記プラズマ点火プラグの磨耗を判定する磨耗判定装置において、
   前記誘起電圧の放電時において、前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したか否かを判定するプラズマ放電判定手段と、
   前記プラズマ点火プラグからプラズマ放電が発生したと判定された場合、プラズマ放電時における前記誘起電圧に基づいて、前記プラズマ点火プラグの磨耗量を検出可能な磨耗量検出手段と、
   検出した前記磨耗量が予め設定された設定磨耗量以下である場合、前記プラズマ点火プラグは磨耗していないと判別する一方、検出した前記磨耗量が予め設定された設定磨耗量よりも大きい場合、前記プラズマ点火プラグは磨耗していると判別する磨耗可否判定手段と、を備えたことを特徴とする磨耗判定装置。

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