JP4924580B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガソリンエンジンの内燃機関制御装置に関する。

ガソリンエンジンにおいては、点火プラグにより放電を起こすことで気筒内に供給した混合気を燃焼させているため、ガソリンエンジンの正常な運転には点火プラグにおいて正常に放電が行われていることが重要となる。このため、混合気の着火・燃焼時に生じるイオン電流を検出することにより点火プラグの状態を判定する失火判定装置が知られている。このような失火判定装置の一例が下記特許文献１に開示されている。

特開２００２−２１３３３７号公報

ところで、点火プラグの接地側の電極である接地電極の回転位置（以下、プラグ位相という）は混合気の燃焼に影響を与える。特に、点火プラグの放電位置における混合気の流速が速い筒内直接噴射式内燃機関や筒内流動を強化した内燃機関では、点火プラグの接地側の電極である接地電極の位置が混合気の燃焼に与える影響は大きい。

点火プラグに向けて直接燃料を噴射することで、点火プラグの放電位置近傍に可燃混合気を配置し、燃焼室全体としては希薄な成層混合気を形成する、所謂スプレーガイド方式の筒内直接噴射式内燃機関では混合気の輸送経路中に点火プラグが存在し、接地電極と混合気との干渉が起こるため、プラグ位相が噴霧及び混合気の輸送に影響を与え、プラグ位相によって放電位置における空燃比や噴霧及び混合気の流速が変化してしまう。また、流速の速い混合気中で点火を行うと、放電火花の吹き消えや吹き流しが生じるため、噴霧及び混合気の流速と接地電極との位置関係により、放電しやすいプラグ位相、又は、放電し難いプラグ位相というものも存在する。

これらの理由から、安定した成層希薄燃焼が成立する燃料噴射時期・点火時期の設定可能領域を示す安定燃焼領域はプラグ位相によって変化するが、一般に点火プラグは点火プラグの側面に設けられたネジ部によってシリンダヘッドに固定されるため、各気筒におけるプラグ位相を固定することは困難であるため、各気筒におけるプラグ位相を把握した上で、各気筒や各エンジンにおいて適切な制御を行うことが重要となる。

しかしながら、上述した従来の失火判定装置では、点火プラグの絶縁性について判定しているに過ぎないため、各気筒におけるプラグ位相を把握した上で、各気筒や各エンジンにおいて適切な制御を行うことはできない。

以上のことから、本発明は、各気筒における点火プラグのプラグ位相を判定し、このプラグ位相に応じて失火を防止する制御を行うことができる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決する第１の発明に係る内燃機関制御装置は、
燃焼室内に燃料を供給するインジェクタと、
中心電極と該中心電極の側方に位置し先端が前記中心電極の先端と対向する接地電極とを有する点火プラグと、
前記点火プラグの火花放電時の放電電流値又は放電電圧値のいずれか一方もしくは両方を計測する放電計測手段と
を備えた内燃機関制御装置において、
前記放電計測手段によって計測された、前記点火プラグにおける火花放電時の前記中心電極と前記接地電極との間の、少なくとも放電電圧値又は放電電流値のどちらか一方に基づき、前記燃焼室内のガス流動に対する前記中心電極と前記接地電極の位相を判定する位相判定手段と、
前記位相判定手段の判定に基づいて前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と
を備える
ことを特徴とする

上記の課題を解決する第２の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明に係る内燃機関制御装置において、
前記位相判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき前記点火プラグの放電し易さを計測し、前記放電し易さを予め設定された閾値と比較することで前記中心電極と前記接地電極の位相を判定する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第３の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明又は第２の発明に係る内燃機関制御装置において、
前記放電し易さの度合いが予め設定された閾値より高いときには、ガス流動に対する前記中心電極と前記接地電極の位相が、燃焼室内のガスの流動方向に沿った状態にあると判定する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第４の発明に係る内燃機関制御装置は、第３の発明に係る内燃機関制御装置において、
前記位相判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方の変位に基づいて前記点火プラグの放電し易さを計測する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第５の発明に係る内燃機関制御装置は、第３の発明に係る内燃機関制御装置において、
前記位相判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方で計測される放電時間に基づいて前記点火プラグの放電し易さを計測する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第６の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第５の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記制御手段は、前記位相判定手段で判定された位相に応じて、燃料噴射時期と点火時期との間の時間の間隔を変更する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第７の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第６の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記制御手段は、前記位相判定手段で判定された位相に応じて、触媒暖機時の点火時期を変更する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第８の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第７の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記内燃機関は、運転状態に応じて、少なくともインジェクタから噴射される燃料を直接的に前記点火プラグに輸送する直接供給方式と、インジェクタから噴射される燃料をピストン頂面で案内して前記点火プラグに輸送する間接供給方式とを切り替え可能とし、
前記制御手段は、前記位相判定手段により前記点火プラグの放電し易さの度合いが低い位相と判定されたとき、前記直接供給方式の使用を制限する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第９の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第８の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記放電計測手段によって計測された、前記点火プラグにおける放電時の前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき前記点火プラグの放電し易さ度合いを計測し、前記位相判定手段にて判定された位相の放電し易さ度合いと比較し、放電し易さ度合いが所定以上低下したとき前記点火プラグが消耗したと判定する消耗判定手段
を備える
ことを特徴とする。

本発明によれば、各気筒における点火プラグのプラグ位相を判定し、このプラグ位相に応じて失火を防止する制御を行うことができる内燃機関制御装置を実現することができる。

以下、本発明に係る内燃機関制御装置の実施形態について図を用いて説明する。ここで、図１は本発明に係る内燃機関制御装置の構成を示した模式図、図２は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相を示した模式図、図３は本発明に係る内燃機関制御装置における各プラグ位相を示した模式図、図４は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相０°の場合とプラグ位相９０°の場合の点火プラグの側面図、図５は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相０°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図、図６は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相４５°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図、図７は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相９０°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図、図８は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相１３５°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図、図９は本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相１８０°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図、図１０は本発明に係る内燃機関制御装置における平均二次電圧Ｖ_AVE、放電要求電圧Ｖ_DIS及び放電期間Ｔ_SPARKの例を示した図、図１１は本発明に係る内燃機関制御装置における第１のプラグ位相判定処理を示したフローチャート、図１２は本発明に係る内燃機関制御装置における第２のプラグ位相判定処理を示したフローチャート、図１３は本発明に係る内燃機関制御装置における放電の吹き消えの例を示した図、図１４は本発明に係る内燃機関制御装置における第３のプラグ位相判定処理を示したフローチャート、図１５は本発明に係る内燃機関制御装置における第１の内燃機関制御処理を示したフローチャート、図１６は本発明に係る内燃機関制御装置における第２の内燃機関制御処理を示したフローチャート、図１７は本発明に係る内燃機関制御装置における第３の内燃機関制御処理を示したフローチャート、図１８は本発明に係る内燃機関制御装置における第４の内燃機関制御処理を示したフローチャート、図１９は本発明に係る内燃機関制御装置における運転ゾーンマップの例を示した図、図２０は本発明に係る内燃機関制御装置における第５の内燃機関制御処理を示したフローチャートである。

〔装置構成〕
はじめに、本発明に係る内燃機関制御装置の装置構成について説明する。
図１に示すように、本発明に係る内燃機関制御装置は、気筒（燃焼室）内に供給された混合気に放電により点火する点火プラグ１と、点火プラグ１に放電するための電気エネルギーを供給する点火コイル１０と、車両全体の各種の車載装置等を制御しているＥＣＵ２０とにより構成されている。

そして、点火プラグ１は、点火プラグ１の中心に形成された中心電極２と、この中心電極２の側方に位置し先端が中心電極２の先端と対向する形状に形成された接地電極３とを備えている。点火コイル１０は、一次電流ｉ１が流れる一次コイル１１と二次電流ｉ２が
流れる二次コイル１２とを備えている。ＥＣＵ２０は、吸入空気量Ｉｎ_Q、吸気温Ｉｎ_T、大気圧Ｉｎ_P及びアクセル開度等Ｓｌ_L等の各種の車両の情報を取得し、これらの情報を基に各種演算処理を行う汎用的なＣＰＵ２１と、ＣＰＵ２１における演算結果や予め記憶する各種マップや各種の車両情報を記憶する汎用的な記憶装置２２を備えている。

点火プラグ１の接地電極３は接地されている。点火コイル１０における二次コイル１２は、一方の端子は点火プラグ１の中心電極２と接続されており、他方の端子は二次コイル１２を流れる、すなわち、点火プラグ１の放電時には中心電極２と接地電極３との間に流れる放電電流を判定する二次電流検出手段４に接続されている。また、二次電流検出手段４の二次コイル１２と接続された端子と反対側の端子は接地されている。

点火プラグ１の中心電極２と点火コイル１０の二次コイル１２との間の回路上に、二次コイル１２に生じる、すなわち、点火プラグ１の放電時には中心電極２と接地電極３との間に生じる放電電圧を判定する二次電圧検出手段５が接続されている。また、二次電圧検出手段５の点火プラグ１の中心電極２及び二次コイル１２と接続された端子と反対側の端子は接地されている。

点火コイル１０における一次コイル１１は、一方の端子が電源３０と接続されており、他方の端子がスイッチング素子４０のゲート端子Ｇ以外の端子と接続されている。また、スイッチング素子４０の一次コイル１１と接続されたゲート端子Ｇ以外の端子と反対側のゲート端子Ｇ以外の端子は接地されている。

ＥＣＵ２０は電源３０と接続されており、これによりＣＰＵ２１及び記憶装置２２は動作のための電力の供給を受けている。ＥＣＵ２０は、点火信号ｉｇ_sを出力するためにスイッチング素子４０のゲート端子Ｇと接続されている。また、ＥＣＵ２０は、二次電流値ｉ_2sを取得するため二次電流検出手段４と接続されており、二次電圧値ｖ_2sを取得するため二次電圧検出手段５と接続されている。

〔点火プラグの位相判定原理〕
次に、本発明に係る内燃機関制御装置における、プラグ位相の判定原理について説明する。ここでは筒内直接噴射式内燃機関を例に説明する。
図２に示すように、接地電極３が高圧燃料噴射弁（インジェクタ）７から噴射された噴霧６（ガス流動）の中心電極２への輸送を遮らない噴霧６の下流側の位置にある場合をプラグ位相０°とし、接地電極３が噴霧６の中心電極２への輸送を遮り噴霧６の上流側の位置にある場合をプラグ位相１８０°とする。なお、図２においては、例として、プラグ位相０°の場合を示している。

ここで、各プラグ位相における点火プラグ１の接地電極３の位置を示す。図３（ａ）はプラグ位相０°、図３（ｂ）はプラグ位相４５°、図３（ｃ）はプラグ位相９０°、図３（ｄ）はプラグ位相１３５°、図３（ｅ）はプラグ位相１８０°の場合の点火プラグ１の接地電極３の位置を示している。

ここで、プラグ位相０°の場合とプラグ位相９０°の場合の点火プラグ１の放電の様子について説明する。なお、図４（ａ）はプラグ位相０°の場合の点火プラグ１の側面図、図４（ｂ）はプラグ位相９０°の場合の点火プラグ１の側面図である。
図４（ａ）に示すプラグ位相０°の場合、中心電極２と接地電極３との間の放電が噴霧６により流されたとしても、吹き流された先にも接地電極３が存在するため図４（ａ）中に矢印で示すように放電することができる。
これに対し、図４（ｂ）に示すプラグ位相９０°の場合、中心電極２と接地電極３との間の放電が噴霧６により流されると、接地電極３が存在しないため図４（ｂ）中に矢印ｄで示す放電が吹き消えてしまう。

次に、プラグ位相により点火プラグ１における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形が変化する様子について説明する。
図５はプラグ位相０°、図６はプラグ位相４５°、図７はプラグ位相９０°、図８はプラグ位相１３５°、図９はプラグ位相１８０°の場合の点火プラグ１の点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形の一例を示している。

図５〜９より、点火プラグ１における点火放電時の平均放電電圧、つまり、点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVEは、プラグ位相１８０°の場合が最も低く、プラグ位相１３５°が最も高くなっている。なお、図５〜９では、平均二次電圧Ｖ_AVEは、「プラグ位相１８０°＜プラグ位相０°＜プラグ位相４５°＜プラグ位相９０°＜プラグ位相１３５°」となっている。

そして、より低い電圧で放電が可能な程、より放電しやすいということができるため、放電しやすさは、「プラグ位相１３５°＜プラグ位相９０°＜プラグ位相４５°＜プラグ位相０°＜プラグ位相１８０°」となっていることが分かる。

また、点火プラグ１における点火放電時の放電期間Ｔ_SPARKも、プラグ位相１８０°の場合が最も長く、プラグ位相１３５°が最も短くなっている。なお、図５〜９では、放電期間Ｔ_SPARKは、「プラグ位相１３５°＜プラグ位相９０°＜プラグ位相４５°＜プラグ位相０°＜プラグ位相１８０°」となっている。

そして、より長く放電が可能な程、より放電しやすいということができるため、放電しやすさは、「プラグ位相１３５°＜プラグ位相９０°＜プラグ位相４５°＜プラグ位相０°＜プラグ位相１８０°」となっていることが分かる。

したがって、点火プラグ１の点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVE及び放電期間Ｔ_SPARKを検出することにより点火プラグ１の放電しやすさを判定することができるため、プラグ位相を判定することができるということになる。また、後述する点火プラグ１における点火放電時の放電の吹き消え回数Ｎ_Tを検出することによっても放電しやすさを判定することができるため、点火プラグ１における点火放電時の放電の吹き消え回数Ｎ_Tに基づきプラグ位相を判定することもできる。

なお、ここで示した各プラグ位相における点火放電時の二次電圧及び二次電流の波形は一例を示したものに過ぎず、エンジンの種類や、同種のエンジンであっても個体差や各種の設定等により変化するものであるが、各プラグ位相における点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVE及び放電期間Ｔ_SPARKの変化の傾向自体は同様であるため、点火プラグ１における点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVE及び放電期間Ｔ_SPARKの値からプラグ位相を判定する判定原理を一般化し、種々のエンジンの各気筒におけるプラグ位相の判定に適用することが可能である。

そして、本実施形態においては、上述した点火プラグ１における点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVE及び放電期間Ｔ_SPARKの計測結果に基づき放電しやすさに応じ、図２に示すように、プラグ位相１８０°を含む範囲をＰｈａｓｅＡとし、プラグ位相０°を含む範囲をＰｈａｓｅＢとし、プラグ位相９０°を含む範囲をＰｈａｓｅＣとし、ＰｈａｓｅＡとＰｈａｓｅＣとの間の範囲をＰｈａｓｅＤと範囲を設定した。

〔平均二次電圧、放電要求電圧及び放電期間に基づく位相判定〕
次に、二次電圧及び二次電流に基づく点火プラグ１における点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVE、放電要求電圧Ｖ_DIS及び放電期間Ｔ_SPARKの算出方法について、図１０を参照しながら説明する。

二次電圧検出手段５は、点火放電時の二次電圧値ｖ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電圧検出手段５から出力された二次電圧値ｖ_2sを基に、ＥＣＵ２０における平均二次電圧Ｖ_AVEの演算期間である平均二次電圧演算期間Ｔ_AVE中の二次電圧値ｖ_2sの平均値である平均二次電圧Ｖ_AVEを演算する。

また、二次電圧検出手段５は、点火放電時の二次電圧値ｖ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電圧検出手段５から出力された点火放電時の二次電圧値ｖ_2sを基に、放電開始時の放電電圧である放電要求電圧Ｖ_DISを演算する。

さらに、二次電流検出手段４は、点火放電時の二次電流値ｉ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電流検出手段４から出力された二次電流値ｉ_2sを基に、放電電流の継続期間である放電期間Ｔ_SPARKを演算する。

＜第１のプラグ位相判定処理＞
次に、平均二次電圧Ｖ_AVEからプラグ位相を判定する第１のプラグ位相判定処理の手順について説明する。ここで、判定電圧Ｖ_A，Ｖ_B，Ｖ_Cは、「Ｖ_A＜Ｖ_B＜Ｖ_C」とする。また、プラグ位相は、点火プラグ１の交換を実施するまではプラグ位相が変化することはないため、第１のプラグ位相判定処理を１度行えば点火プラグ１の交換を実施するまでは再度実施する必要はない。

図１１に示すように、ステップＳ１０において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が未判定であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定である場合、ステップＳ１１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定でない場合、第１のプラグ位相判定処理を終了する。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、低負荷運転や成層リーン運転等のプラグ位相の判定を行える運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相の判定を行える運転条件の場合、ステップＳ１２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相の判定を行える運転条件でない場合、第１のプラグ位相判定処理を終了する。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ２０は、各気筒における二次電圧値ｖ_2sを読み込む。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１２の実行後、ステップＳ１３を実行する。
ステップＳ１３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEを演算する。ＥＣＵは、ステップＳ１３の実行後、ステップＳ１４を実行する。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Aよりも小さいかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Aよりも小さい場合、ステップＳ１５を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Aよりも小さくない場合、ステップＳ１６を実行する。
ステップＳ１５において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＡと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１５の実行後、ステップＳ２１を実行する。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Bよりも小さいかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Bよりも小さい場合、ステップＳ１７を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Bよりも小さくない場合、ステップＳ１８を実行する。
ステップＳ１７において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＢと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１７の実行後、ステップＳ２１を実行する。

ステップＳ１８において、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Cよりも小さいかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Cよりも小さい場合、ステップＳ１９を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEが判定電圧Ｖ_Cよりも小さくない場合、ステップＳ２０を実行する。
ステップＳ１９において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＣと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１９の実行後、ステップＳ２１を実行する。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＤと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２０の実行後、ステップＳ２１を実行する。
ステップＳ２１において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相を記憶装置２２に判定済みとして記憶する。ＥＣＵは、ステップＳ２１の実行後、第１のプラグ位相判定処理を終了する。
以上説明した第１のプラグ位相判定処理により、平均二次電圧Ｖ_AVEからプラグ位相を判定することができる。

＜第２のプラグ位相判定処理＞
次に、放電期間Ｔ_SPARKからプラグ位相を判定する第２のプラグ位相判定処理の手順について説明する。ここで、判定放電期間Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Cは、「Ｔ_A＞Ｔ_B＞Ｔ_C」とする。また、プラグ位相は、点火プラグ１の交換を実施するまではプラグ位相が変化することはないため、第２のプラグ位相判定処理を１度行えば点火プラグ１の交換を実施するまでは再度実施する必要はない。

図１２に示すように、ステップＳ３０において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が未判定であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定である場合、ステップＳ３１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定でない場合、第２のプラグ位相判定処理を終了する。

ステップＳ３１において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、低負荷運転や成層リーン運転等のプラグ位相の判定が行える運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相の判定が行える運転条件の場合、ステップＳ３２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相の判定が行える運転条件でない場合、第２のプラグ位相判定処理を終了する。

ステップＳ３２において、ＥＣＵ２０は、各気筒における二次電流値ｉ_2sを読み込む。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３２の実行後、ステップＳ３３を実行する。
ステップＳ３３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKを演算する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３３の実行後、ステップＳ３４を実行する。

ステップＳ３４において、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Aよりも長いかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Aよりも長い場合、ステップＳ３５を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Aよりも長くない場合、ステップＳ３６を実行する。
ステップＳ３５において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＡと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３５の実行後、ステップＳ４１を実行する。

ステップＳ３６において、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Bよりも長いかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Bよりも長い場合、ステップＳ３７を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Bよりも長くない場合、ステップＳ３８を実行する。
ステップＳ３７において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＢと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３７の実行後、ステップＳ４１を実行する。

ステップＳ３８において、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Cよりも長いかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Cよりも長い場合、ステップＳ３９を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKが判定放電期間Ｔ_Cよりも長くない場合、ステップＳ４０を実行する。
ステップＳ３９において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＣと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３９の実行後、ステップＳ４１を実行する。

ステップＳ４０において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＤと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ４０の実行後、ステップＳ４１を実行する。
ステップＳ４１において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相を記憶装置２２に判定済みとして記憶する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ４１の実行後、第２のプラグ位相判定処理を終了する。
以上説明した第２のプラグ位相判定処理により、放電期間Ｔ_SPARKからプラグ位相を判定することができる。

〔吹き消え回数に基づく位相判定〕
次に、二次電圧及び二次電流に基づく点火プラグ１における点火放電時の放電の吹き消え回数Ｎ_Tの算出方法について図１３を参照しながら説明する。
二次電圧検出手段５は、点火放電時の二次電圧値ｖ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電圧検出手段５から出力された二次電圧値ｖ_2sを基に、例えば、放電期間Ｔ_SPARK内に二次電圧値ｖ_2sが所定の値を超えた回数をカウントして放電の吹き消え回数Ｎ_Tを演算する。なお、図１３中矢印Ｉで示す部分が吹き消え後に再放電が発生した部分である。図１３に示すように、吹き消えが発生すると、再放電時に絶縁破壊に到る電圧まで二次電圧値ｖ_2sが上昇する。

二次電流検出手段４は、点火放電時の二次電流値ｉ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電流検出手段４から出力された二次電流値ｉ_2sを基に、例えば、放電期間Ｔ_SPARK内に二次電流値ｉ_2sが所定の値を下回った回数をカウントして放電の吹き消え回数Ｎ_Tを演算する。なお、図１３中矢印Ｉで示す部分が吹き消えが発生した部分である。図１３に示すように、吹き消えが発生すると、二次電流値ｉ_2sは０となる。

＜第３のプラグ位相判定処理＞
次に、放電の吹き消え回数Ｎ_Tからプラグ位相を判定する第３のプラグ位相判定処理の手順について説明する。ここで、判定吹き消え回数Ｎ_A，Ｎ_B，Ｎ_Cは、「Ｎ_A＜Ｎ_B＜Ｎ_C」とする。また、プラグ位相は、点火プラグ１の交換を実施するまではプラグ位相が変化することはないため、第３のプラグ位相判定処理を１度行えば点火プラグ１の交換を実施するまでは再度実施する必要はない。

図１４に示すように、ステップＳ５０において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が未判定であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定である場合、ステップＳ５１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定でない場合、第３のプラグ位相判定処理を終了する。

ステップＳ５１において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、低負荷運転や成層リーン運転等のプラグ位相の判定が行える運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相の判定が行える運転条件の場合、ステップＳ５２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相の判定が行える運転条件でない場合、第３のプラグ位相判定処理を終了する。

ステップＳ５２において、ＥＣＵ２０は、各気筒における二次電流値ｉ_2s又は二次電圧値ｖ_2sを読み込む。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５２の実行後、ステップＳ５３を実行する。
ステップＳ３１３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tを演算する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５３の実行後、ステップＳ５４を実行する。

ステップＳ５４において、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Aよりも少ないかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Aよりも少ない場合、ステップＳ５５を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Aよりも少なくない場合、ステップＳ５６を実行する。
ステップＳ５５において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＡと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５５の実行後、ステップＳ６１を実行する。

ステップＳ５６において、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Bよりも少ないかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Bよりも少ない場合、ステップＳ５７を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Bよりも少なくない場合、ステップＳ５８を実行する。
ステップＳ５７において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＢと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５７の実行後、ステップＳ６１を実行する。

ステップＳ５８において、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Cよりも少ないかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Cよりも少ない場合、ステップＳ５９を実行する。また、ＥＣＵ２０は、各気筒における吹き消え回数Ｎ_Tが判定吹き消え回数Ｎ_Cよりも少なくない場合、ステップＳ６０を実行する。
ステップＳ５９において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＣと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５９の実行後、ステップＳ６１を実行する。

ステップＳ６０において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相をＰｈａｓｅＤと判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ６０の実行後、ステップＳ６１を実行する。
ステップＳ６１において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ位相を記憶装置２２に判定済みとして記憶する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ６１の実行後、第３のプラグ位相判定処理を終了する。
以上説明した第３のプラグ位相判定処理により、放電の吹き消え回数からプラグ位相を判定することができる。

〔プラグ位相に応じた内燃機関制御処理〕
次に、上述したようにして求めたプラグ位相に応じ内燃機関の制御を行う内燃機関制御処理の手順について説明する。ここでは筒内直接噴射式内燃機関を例に説明する。
＜第１のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理＞
はじめに、プラグ位相に基づき通電期間を補正して放電時のエネルギーをアップする点火の制御を行う第１のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

図１５に示すように、ステップＳ７０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、成層リーンスプレーガイド運転であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件の場合、ステップＳ７１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件でない場合、第１のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ７１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が判定済みであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相が判定済みである場合、ステップＳ７２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定の場合、ステップＳ７４に移行し、上述した第１〜第３のプラグ位相判定処理の内の少なくともいずれかひとつを実行する。

ステップＳ７２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における通電期間補正係数マップを読み込む。ここで、通電期間補正係数マップを下記表１に示す。また、通電期間補正係数ｋは、「ｋ_A＜ｋ_B＜ｋ_C＜ｋ_D」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ７２の実行後、ステップＳ７３を実行する。

ステップＳ７３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における通電期間Ｔ_DWELをｋ×Ｔ_DWELと変更（つまり、Ｔ_DWEL→ｋ×Ｔ_DWEL）して、通電期間Ｔ_DWELを補正する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ７３の実行後、第１の内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第１のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理により、プラグ位相に基づき通電期間Ｔ_DWELを補正して放電時のエネルギーをアップすることができる。これにより、放電し難い点火プラグ位相であっても放電しやすくなるため、失火を防止することができる。

＜第２の内燃機関制御処理＞
次に、プラグ位相に基づき燃料噴射時期と点火時期との間の時間の間隔を拡大する内燃機関の制御を行う第２のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。なお、本実施形態においては、燃料噴射時期と点火時期とのインターバルの拡大は、噴射時期を固定して点火時期を遅らせるか、又は、点火時期を固定して噴射時期を早めることにより実現する。以下では後者の場合を例に説明する。

図１６に示すように、ステップＳ８０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、成層リーンスプレーガイド運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件の場合、ステップＳ８１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件でない場合、第２のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ８１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が判定済みであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相が判定済みである場合、ステップＳ８２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定の場合、ステップＳ８４に移行し、上述した第１〜第３のプラグ位相判定処理の内の少なくともいずれかひとつを実行する。

ステップＳ８２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における燃料噴射時期補正量マップを読み込む。ここで、燃料噴射時期補正量マップを下記表２に示す。また、燃料噴射時期補正量ｔ_ADVは、「ｔ_A＜ｔ_B＜ｔ_C＜ｔ_D」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ８２の実行後、ステップＳ８３を実行する。

ステップＳ８３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における燃料噴射時期ｔ_INJ（進角方向を正の値とする）をｔ_INJ＋ｔ_ADVと変更（つまり、ｔ_INJ→ｔ_INJ＋ｔ_ADV）して、燃料噴射時期ｔ_INJを補正する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ８３の実行後、第２の内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第２のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理により、プラグ位相に基づき燃料噴射時期と点火時期とのインターバルを変更することができる。これにより、放電し難い点火プラグ位相において、燃料噴射時期と点火時期のインターバルを拡大することで放電位置の流速を低下させることができ、放電し難い点火プラグ位相であっても放電しやすくなるため、失火を防止することができる。

＜第３の内燃機関制御処理＞
次に、プラグ位相に基づき分割噴射リーンモード運転時の分割噴射割合を変更する内燃機関の制御を行う第３のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

ここで、分割噴射とは、吸気行程と圧縮行程の２回に分けて、または圧縮行程中に２回に分けて燃料を噴射するものであり、先の噴射を１回目の噴射とし、後の噴射を２回目の噴射とし、１回目の噴射時の燃料噴射量をＦｕｅｌ_1stとし、２回目の噴射時の燃料噴射量をＦｕｅｌ_2ndとした場合、１回目の燃料噴射割合Ｒ_1stは下記式（１）により求めることができる。

また、圧縮行程の噴射を２回目の燃料噴射割合Ｒ_2ndは下記式（２）により求めることができる。

なお、本実施形態においては、１回目の噴射時の燃料噴射量Ｆｕｅｌ_1stと２回目の噴射時の燃料噴射量Ｆｕｅｌ_2ndとをトータルした燃料量を固定し、Ｆｕｅｌ_1stを増やすことにより、１回目の燃料噴射割合Ｒ_1stと２回目の燃料噴射割合Ｒ_2ndを変更するものとする。

図１７に示すように、ステップＳ９０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、分割噴射リーンスプレーガイド運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、分割噴射リーンスプレーガイド運転条件の場合、ステップＳ９１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、分割噴射リーンスプレーガイド運転条件でない場合、第３のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ９１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が判定済みであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ位相が判定済みである場合、ステップＳ９２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ位相が未判定の場合、ステップＳ９４に移行し、上述した第１〜第３のプラグ位相判定処理の内の少なくともいずれかひとつを実行する。

ステップＳ９２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における１回目噴射割合補正係数マップを読み込む。ここで、１回目噴射割合補正係数マップを下記表３に示す。また、１回目噴射割合補正係数ｋ_1stは、「ｋ_MA＜ｋ_MB＜ｋ_MC＜ｋ_MD」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ９２の実行後、ステップＳ９３を実行する。

ステップＳ９３において、ＥＣＵは、各気筒における１回目の燃料噴射割合Ｒ_1stをｋ_1st×Ｒ_1stと変更（つまり、Ｒ_1st→ｋ_1st×Ｒ_1st）して、１回目の燃料噴射割合Ｒ_1stを補正する。ＥＣＵは、ステップＳ６０３の実行後、第３の内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第３のプラグ位相に応じた内燃機関制御処理により、プラグ位相に基づき分割噴射リーンモード運転時の分割噴射割合を変更することができる。これにより、放電し難い点火プラグ位相において１回目の燃料噴射割合を増やす（２回目の燃料噴射割合を減らす）ことで放電位置の流速を低下させることができ、放電し難い点火プラグ位相であっても点火しやすくなるため、失火を防止することができる。

＜第４の内燃機関制御処理＞
冷間運転時に触媒コンバータを早く活性化させるため、内燃機関は点火時期を遅角することによって排気ガス温度を上昇させ、それにより触媒温度を上昇させるようにしている。しかしながら、直接噴射火花点火式内燃機関のみならず、フローコントロールバルブ等を装着したガソリンエンジンでも、吸気流動が速いため、放電の吹き消えが発生しやすい。よって、点火プラグ１の位相によって、触媒暖機モード時の点火遅角限界が変化するため、点火プラグ１の位相に応じた内燃機関制御処理が必要となる。
次に、上述した第１〜第３の点火プラグ位相判定処理により求めた点火プラグ１の位相に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

図１８に示すように、ステップＳ１００において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、触媒の暖機を行う運転条件である触媒暖機モードであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、触媒暖機モードである場合、ステップＳ１０１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、触媒暖機モードでない場合、第４の内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ位相が判定済みであるかどうか判断する。プラグ位相が判定済みの場合、ステップＳ１０２を実行する。また、プラグ位相が判定済みでない場合、第４の内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における点火プラグ１の位相に応じて触媒暖機時の点火遅角量を変更する点火遅角補正量マップを読み込む。ここで、点火遅角補正量マップを下記表４に示す。また、点火遅角補正量Ｔ_WUA，Ｔ_WUB，Ｔ_WUC，Ｔ_WUDは、「Ｔ_WUA＜Ｔ_WUB＜Ｔ_WUC＜Ｔ_WUD」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０２の実行後、ステップＳ１０３を実行する。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における点火時期Ｔ_SAを「Ｔ_SA＋Ｔ_WUADV」（進角側を正とする）と変更（つまり、Ｔ_SA→Ｔ_SA＋Ｔ_WUADV）して、点火時期Ｔ_SAを補正する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３の実行後、第４の内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第４の内燃機関制御処理により、プラグ位相に基づき触媒暖機時の点火時期設定を変更することができる。これにより、触媒暖機時に点火安定性の悪い位相のみ点火進角することで、触媒暖機効果と燃焼安定性を両立することができるため、触媒暖機時の点火遅角量を大きくするなどのマッチングが可能となり、燃費を向上し、排ガスを低減することができる。また、ここではプラグ位相に応じて点火時期の設定を変更したが、前述の第１の内燃機関制御処理同様、点火の通電期間を補正しても良い。

＜第５の内燃機関制御処理＞
次に、点火プラグ１の消耗度合に基づきリーン運転の許可領域を変更する内燃機関の制御を行う点火プラグ１の消耗度合に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

ここで、リーン運転の許可領域を設定する運転ゾーンマップについて説明する。図１９に示すように、運転ゾーンマップは、エンジン回転数と負荷との関係においてリーン運転領域と予混合ストイキ／リッチ運転領域とを分けて設定している。

また、リーン運転領域は、高圧燃料噴射弁７から噴射される燃料を直接的に前記点火プラグ１に輸送するスプレーガイド方式（直接供給方式）が実施されるスプレーガイドリーン領域と、上述した分割噴射成層燃焼が実施される分割噴射リーン領域と、高圧燃料噴射弁７から噴射される燃料をピストン頂面で案内して前記点火プラグ１に輸送するウォールガイド方式（間接供給方式）が実施されるウォールガイドリーン領域とに分かれている。

ここで、図１９に示すように、ウォールガイドリーン領域はエンジン回転数が「０≦ＮＥ１」の範囲内にあり負荷が「０≦ＰＥ１」の範囲内にあるものとし、分割噴射リーン領域はエンジン回転数が「ＮＥｗｓ≦ＮＥ１」の範囲内にあり負荷が「ＰＥｓｄ≦ＰＥｄｗ」の範囲内にあるものとし、スプレーガイドリーン領域はエンジン回転数が「ＮＥｗｓ≦ＮＥ１」の範囲内にあり負荷が「０≦ＰＥｓｄ」の範囲にあるものとする。

図２０に示すように、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、成層リーンスプレーガイド運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件の場合、ステップＳ１１１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件でない場合、プラグの消耗に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ１１１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグの消耗が判定済みであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグの消耗が判定済みである場合、ステップＳ１１２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグの消耗が未判定の場合、ステップＳ１１５に移行し、上述したプラグの消耗判定処理を実行する。

ここで、点火プラグ１の消耗度合の判定方法について説明する。点火プラグ１は消耗が進むと放電し難くなる。そして、点火プラグ１における放電時の放電要求電圧Ｖ_DIS、平均二次電圧Ｖ_AVEは高くなり、放電期間Ｔ_SPARKは短くなる。このため、各気筒における点火プラグ１の消耗度合に応じた放電要求電圧Ｖ_DIS、平均二次電圧Ｖ_AVE及び放電期間Ｔ_SPARKを設定し、点火プラグ１における放電時の前記中心電極２と前記接地電極３との間の電圧値又は電流値に基づき点火プラグ１の消耗度合を判定することができる。なお、プラグ消耗度合Ｒ_wearは数値が大きいほど点火プラグ１の消耗度合が大きいことを意味している。

ステップＳ１１２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒におけるリーン運転上限回転補正量マップを読み込む。ここで、リーン運転上限回転補正量マップを下記表５に示す。ここで、リーン上限回転補正量Ｎ_LEANは、「Ｎ_L1＜Ｎ_L2＜Ｎ_L3＜Ｎ_L4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１２の実行後、ステップＳ１１３を実行する。

ステップＳ１１３において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒におけるリーン運転上限負荷補正量マップを読み込む。ここで、リーン運転上限負荷補正量マップを下記表６に示す。ここで、リーン上限負荷補正量Ｐ_LEANは、「Ｐ_L1＜Ｐ_L2＜Ｐ_L3＜Ｐ_L4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１３の実行後、ステップＳ１１４を実行する。

ステップＳ１１４において、ＥＣＵ２０は、各気筒における運転モード領域をプラグの消耗に応じ、リーン運転上限回転補正量マップ及びリーン運転上限負荷補正量マップに従いリーン運転許可領域を補正する。すなわち、点火プラグ１の消耗が進むにつれ、エンジン回転数ＮＥ１，ＮＥｗｓと負荷ＰＥ１，ＰＥｄｗ，ＰＥｓｄを図１９に示す矢印方向に変更する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１４の実行後、第４の内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した点火プラグ１の消耗度合に応じた内燃機関制御処理により、点火プラグ１の消耗度合いに基づきリーン運転の許可領域を変更することができる。これにより、点火プラグ１の消耗が進行し、放電し難くなっても、高い放電エネルギーの必要なリーン運転を禁止することで失火を防止することができる。

なお、ＥＣＵ２０により、二次電流検出手段４又は二次電圧検出手段５によって計測された、点火プラグ１における放電時の中心電極２と接地電極３との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき点火プラグ１の放電し易さ度合いを計測し、
予め判定した位相の放電し易さ度合いと比較して、放電し易さの度合いが所定以上低下したとき点火プラグ１が消耗したと判定することも可能である。

また、点火プラグ１の所定の消耗を判定した場合、エンジンチェックランプを点灯し、運転者に点火プラグ１の交換を促すようにすることも可能である。また、定期的に点火プラグ１の消耗度合を判定し、突然の消耗度合の変化、つまり、突然の点火プラグ１の放電しやすさの変化を判定した場合、燃料系統や点火系統に以上が生じたと判定し、エンジンチェックランプを点灯するようにすることも可能である。

以上のように、本発明に係る内燃機関制御装置によれば、燃焼室内に燃料を供給する高圧燃料噴射弁７と、中心電極２とこの中心電極２の側方に位置し先端が中心電極２の先端と対向する接地電極３とを有する点火プラグ１と、点火プラグ１の火花放電時の放電電流値又は放電電圧値のいずれか一方を計測する二次電流検出手段４又は二次電圧検出手段５もしくは両方を計測する二次電流検出手段４及び二次電圧検出手段５とを備えた内燃機関制御装置において、二次電流検出手段４又は二次電圧検出手段５によって計測された、点火プラグ１における火花放電時の中心電極２と接地電極３との間の、少なくとも放電電圧値又は放電電流値のどちらか一方に基づき、燃焼室内のガス流動に対する中心電極２と接地電極３の位相を判定するＥＣＵ２０（位相判定手段）と、このＥＣＵ２０（位相判定手段）の判定に基づいて内燃機関の運転状態を制御するＥＣＵ２０（制御手段）とを備えることにより、各気筒における点火プラグ１のプラグ位相を判定し、このプラグ位相に応じて失火を防止する制御を行うことができる内燃機関制御装置を実現することができる。

本発明は、例えば、筒内直接噴射式内燃機関や筒内流動を強化した内燃機関に利用することが可能である。

本発明に係る内燃機関制御装置の構成を示した模式図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相を示した模式図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における各プラグ位相を示した模式図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相０°の場合とプラグ位相９０°の場合の点火プラグの側面図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相０°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相４５°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相９０°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相１３５°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置におけるプラグ位相１８０°における点火放電時の二次電流及び二次電圧の波形を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における平均二次電圧Ｖ_AVE、放電要求電圧Ｖ_DIS及び放電期間Ｔ_SPARKの例を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における第１のプラグ位相判定処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第２のプラグ位相判定処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における放電の吹き消えの例を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における第３のプラグ位相判定処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第１の内燃機関制御処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第２の内燃機関制御処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第３の内燃機関制御処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第４の内燃機関制御処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における運転ゾーンマップの例を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における第５の内燃機関制御処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１ 点火プラグ
２ 中心電極
３ 接地電極
４ 二次電流検出手段
５ 二次電圧検出手段
６ 噴霧
７ 高圧燃料噴射弁
１０ 点火コイル
１１ 一次コイル
１２ 二次コイル
２０ ＥＣＵ
２１ ＣＰＵ
２２ 記憶装置
３０ 電源
４０ スイッチング素子

Claims (9)

1. 燃焼室内に燃料を供給するインジェクタと、
   中心電極と該中心電極の側方に位置し先端が前記中心電極の先端と対向する接地電極とを有する点火プラグと、
   前記点火プラグの火花放電時の放電電流値又は放電電圧値のいずれか一方もしくは両方を計測する放電計測手段と
   を備えた内燃機関制御装置において、
   前記放電計測手段によって計測された、前記点火プラグにおける火花放電時の前記中心電極と前記接地電極との間の、少なくとも放電電圧値又は放電電流値のどちらか一方に基づき、前記燃焼室内のガス流動に対する前記中心電極と前記接地電極の位相を判定する位相判定手段と、
   前記位相判定手段の判定に基づいて前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と
   を備える
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記位相判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき前記点火プラグの放電し易さを計測し、前記放電し易さを予め設定された閾値と比較することで前記中心電極と前記接地電極の位相を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記放電し易さの度合いが予め設定された閾値より高いときには、ガス流動に対する前記中心電極と前記接地電極の位相が、燃焼室内のガスの流動方向に沿った状態にあると判定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記位相判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方の変位に基づいて前記点火プラグの放電し易さを計測する
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記位相判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方で計測される放電時間に基づいて前記点火プラグの放電し易さを計測する
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記制御手段は、前記位相判定手段で判定された位相に応じて、燃料噴射時期と点火時期との間の時間の間隔を変更する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記制御手段は、前記位相判定手段で判定された位相に応じて、触媒暖機時の点火時期を変更する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
8. 前記内燃機関は、運転状態に応じて、少なくともインジェクタから噴射される燃料を直接的に前記点火プラグに輸送する直接供給方式と、インジェクタから噴射される燃料をピストン頂面で案内して前記点火プラグに輸送する間接供給方式とを切り替え可能とし、
   前記制御手段は、前記位相判定手段により前記点火プラグの放電し易さの度合いが低い位相と判定されたとき、前記直接供給方式の使用を制限する
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
9. 前記放電計測手段によって計測された、前記点火プラグにおける放電時の前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき前記点火プラグの放電し易さ度合いを計測し、前記位相判定手段にて判定された位相の放電し易さ度合いと比較し、放電し易さ度合いが所定以上低下したとき前記点火プラグが消耗したと判定する消耗判定手段
   を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。

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