内燃机的点火控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够应对以传递放电波形控制信号的波形控制用通信线的异常为起因的不良情况的内燃机的点火控制系统。ECU经由点火用通信线向点火装置输出点火信号，并且经由波形控制用通信线输出理论的放电波形控制信号。点火装置在被输入点火信号的期间，对点火用开关元件进行闭操作。点火装置在点火信号的输入停止后且放电波形控制信号的输入期间，通过控制用开关元件的开闭操作，对流向一次侧线圈的电流进行控制。ECU在放电波形控制信号的输出停止期间，在波形控制用通信线的电压变成理论的情况下，认为波形控制用通信线存在异常而执行失效保护处理。
【专利说明】
内燃机的点火控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及在火花塞的放电开始之后对火花塞的放电电流进行控制的内燃机的点火控制系统。
【背景技术】
[0002]作为这种点火控制系统，例如存在专利文献I记载的结构。在专利文献I记载的系统中，从控制装置(ECU)向点火装置输出点火信号，由此进行一次侧线圈的通电。并且，当点火信号的输出停止时，一次侧线圈的通电停止，因此在二次侧线圈产生反电动势，由此，火花塞放电。ECU在点火信号的输出停止后，向点火装置输出能量投入期间信号(放电波形控制信号)。在点火装置中，在被输入能量投入期间信号的期间，对火花塞的放电电流进行控制。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2014-206061号公报
[0006]然而，在上述系统中，传递能量投入期间信号的通信线短接于与能量投入期间信号的理论值对应的电位侧的构件的情况下，尽管从ECU侧未作出火花塞的放电电流的指示，也会继续火花塞的放电电流的控制。并且，在这种情况下，会产生促进火花塞的消耗或能量消耗率上升的不良情况。
【发明内容】
[0007]本发明鉴于这样的实际情况而作出，其目的在于提供一种能够检测对放电波形控制信号进行传递的波形控制用通信线的异常的内燃机的点火控制系统。
[0008]用于解决课题的手段
[0009]以下，记载用于解决上述课题的手段及其作用效果。
[0010]1.内燃机的点火控制系统具备:点火装置，具备点火线圈、火花塞、放电控制电路和放电控制部，该点火线圈具备一次侧线圈及二次侧线圈，该火花塞与所述二次侧线圈连接并露出在内燃机的燃烧室，该放电控制电路在所述火花塞的放电开始后使该火花塞的放电继续，该放电控制部在所述火花塞的放电的开始后对所述放电控制电路进行操作而控制所述火花塞的放电电流;控制装置，向所述点火装置输出点火信号及放电波形控制信号，该点火信号是指令向所述一次侧线圈通电的信号，该放电波形控制信号是指令由所述放电控制电路对所述放电电流进行控制的信号；点火用通信线，从所述控制装置向所述点火装置传递所述点火信号；以及波形控制用通信线，从所述控制装置向所述点火装置传递所述放电波形控制信号，所述控制装置具备判断处理部，该判断处理部基于向所述波形控制用通信线未输出所述放电波形控制信号的期间的所述波形控制用通信线的电位为输出所述放电波形控制信号时的电位、和/或电流在除了向所述波形控制用通信线输出所述放电波形控制信号的期间和向所述点火用通信线输出所述点火信号的期间以外的规定期间流向所述一次侧线圈或所述二次侧线圈，来判断所述波形控制用通信线有无异常。
[0011 ]在上述结构中，在火花塞的放电开始后，通过放电控制部对放电控制电路进行操作而能够使火花塞的放电继续。在此，波形控制用通信线和具有与放电波形控制信号的理论值对应的电位的构件短接等情况下，在控制装置未输出放电波形控制信号的期间，波形控制用通信线的电位成为放电波形控制信号的电位。而且，这种情况下，通过放电控制电路继续放电电流的控制。因此，在除了向波形控制用通信线输出放电波形控制信号的期间和向点火用通信线输出点火信号的期间以外的规定期间，设想的是通常电流不流向一次侧线圈、二次侧线圈，但是在该规定期间，电流也持续流动。
[0012]在上述结构中，着眼于这一点而通过判断处理部来判断异常的有无。因此，能够检测对放电波形控制信号进行传递的波形控制用通信线的异常。
[0013]2.在上述I记载的内燃机的点火控制系统中，所述内燃机的点火控制系统具备对所述放电控制部与电源之间的导通状态和切断状态进行切换的切换装置，在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，将所述切换装置设为所述切断状态。
[0014]在上述结构中，在通过判断处理部判断为波形控制用通信线存在异常的情况下，将切换装置设为切断状态。这种情况下，放电控制部无法控制放电电流。因此，在与基于点火信号的向一次侧线圈的通电指令对应的火花塞的放电开始后，与进行放电控制部对放电电流的控制的情况相比，放电电流迅速地成为零。因此，能够抑制火花塞的放电量，能够抑制火花塞的消耗。
[0015]3.在上述2记载的内燃机的点火控制系统中，所述内燃机的点火控制系统具有将所述内燃机的燃烧室的空燃比控制成规定的空燃比的第一模式和将所述内燃机的燃烧室的空燃比控制成比该第一模式稀的空燃比的第二模式，所述放电波形控制信号是在所述第二模式下输出的信号，在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，禁止所述第二模式的执行。
[0016]在上述结构中，禁止第二模式的执行。因此，执行点火性比第二模式良好的第一模式。因此，尽管切换装置为开状态而未进行放电电流的控制，也能够良好地抑制燃料的点火性低的事态的产生。
[0017]4.在上述I记载的内燃机的点火控制系统中，所述控制装置通过可变设定延迟时间来可变控制由所述放电控制部根据所述延迟时间而控制的放电电流值，所述延迟时间是所述放电波形控制信号向所述点火装置的输入定时相对于所述点火信号向所述点火装置的输入定时的延迟时间，所述放电控制部在所述延迟时间长的情况下，与所述延迟时间短的情况相比将所述放电电流值控制成较大的值，在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，执行使所述内燃机的输出的上限值下降的处理。
[0018]在上述结构中，波形控制用通信线和具有与放电波形控制信号的理论值对应的电位的构件短接等异常产生时，上述延迟时间最小，因此将放电电流控制为较小的值。另一方面，在内燃机的转速低的情况下，与内燃机的转速高的情况相比，燃烧室内的气流变慢，因此放电电流因气流而难以流动。因此，在内燃机的转速低的情况下，与内燃机的转速高的情况相比，即使火花塞的放电电流减小，点火性也难以下降。
[0019]在此，在上述结构中，通过使内燃机的输出的上限值下降，即便通过放电控制部将放电电流控制为较小的值，也能够抑制点火性的下降的产生。
【附图说明】
[0020]图1是表示具备第一实施方式的点火控制系统的发动机系统的结构的图。
[0021]图2是表示该实施方式的点火控制系统的电路结构的电路图。
[0022]图3(a)?(g)是例示该实施方式的点火控制的时间图。
[0023]图4(a)?(d)是例示该实施方式的点火控制的电路图。
[0024]图5是表示该实施方式的继电器的开闭处理的次序的流程图。
[0025]图6是表示该实施方式的异常判断处理及失效保护(failsafe)处理的次序的流程图。
[0026]图7是表示第二实施方式的点火控制系统的电路结构的电路图。
[0027]图8是表示该实施方式的异常判断处理及失效保护处理的次序的流程图。
[0028]图9是表示第三实施方式的异常判断处理及失效保护处理的次序的流程图。
[0029]标号说明
[0030]10...内燃机，12...进气通路，14...节气门，16...端□喷射阀，18...进气门，20...气缸，22...活塞，24...燃烧室，26...缸内喷射阀，28...火花塞，30...点火装置，32...曲轴，34...排气门，36...排气通路，39...曲轴角传感器，40...Ε(:υ，44...蓄电池，50...点火线圈，52…一次侧线圈，54…二次侧线圈，56…二极管，58…分流电阻，60...点火用开关兀件，62...二极管，70...升压电路，72...电感器，74...升压用开关兀件，76...二极管，78...电容器，80...控制用开关元件，82...二极管，84...升压控制部，86...放电控制部，90...继电器，92...内部电源，93...指令用开关元件，94...电阻体，96…缓存器。
【具体实施方式】
[0031]〈第一实施方式〉
[0032]以下，关于点火控制系统的第一实施方式，参照附图进行说明。图1所示的内燃机1是火花点火式的多气缸内燃机。在内燃机1的进气通路12设有用于使其流路截面积可变的电子控制式的节气门14。在进气通路12中的节气门14的下游设有向进气端口喷射燃料的端口喷射阀16。进气通路12内的空气或从端口喷射阀16喷射的燃料伴随于进气门18的开阀动作，向由气缸20及活塞22划分的燃烧室24填充。缸内喷射阀26的喷射口与燃烧室24相对，通过缸内喷射阀26能够将燃料向燃烧室24直接喷射供给。点火装置30的火花塞28突出在燃烧室24。并且，通过基于火花塞28的火花点火，对空气与燃料的混合气进行点火，供给混合气进行燃烧。混合气的燃烧能量的一部分经由活塞22转换成曲轴32的旋转能量。在曲轴32上能够机械地连结车辆的驱动轮。需要说明的是，在本实施方式中，作为车辆，设想了仅内燃机10向驱动轮赋予动力。
[0033]供燃烧的混合气伴随于排气门34的开阀动作，作为排气，向排气通路36排出。ECU40是以内燃机10为控制对象的控制装置。ECU40取入对曲轴32的转速NE进行检测的曲轴角传感器39等各种传感器类的输出值。并且，基于取入的输出值，对节气门14、端口喷射阀
16、缸内喷射阀26、点火装置30等的各种促动器进行操作。
[0034]图2示出了点火装置30的电路结构。如图2所示，点火装置30具备磁耦合有一次侧线圈52及二次侧线圈54的点火线圈50。需要说明的是，在图2中，向一次侧线圈52及二次侧线圈54的各自的一对端子中的一方赋予的黑圆形标记表不如下的端子:在一次侧线圈52及二次侧线圈54的两端开放的状态下，在使它们交链(interlink)的磁通变化时，在一次侧线圈52及二次侧线圈54分别产生的电动势的极性相等。
[0035]在二次侧线圈54的一方的端子连接有火花塞28，另一方的端子经由二极管56、分流电阻58而接地。二极管56是容许从火花塞28经由二次侧线圈54向地面前进的一侧的电流的流动，并限制反侧的电流的流动的整流元件。分流电阻58是用于通过该电压下降Vi来检测在二次侧线圈54中流动的电流的电阻体。换言之，是用于检测火花塞28的放电电流的电阻体。
[0036]在点火线圈50的一次侧线圈52的一方的端子上经由点火装置30的端子TRMl而连接外部的蓄电池44的正极电极。而且，一次侧线圈52的另一方的端子经由点火用开关元件60而接地。需要说明的是，在本实施方式中，将点火用开关元件60设为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。而且，在点火用开关元件60上反并联连接有二极管62。
[0037]从端子TRMl取入的电力也向升压电路70取入。在本实施方式中，利用升压斩波电路构成升压电路70。即，具备一端与端子TRMl侧连接的电感器72，电感器72的另一端经由升压用开关元件74而接地。需要说明的是，在本实施方式中，将升压用开关元件74设为IGBT。在电感器72与升压用开关元件74之间连接二极管76的阳极侧，二极管76的阴极侧经由电容器78而接地。电容器78的充电电压Vc成为升压电路70的输出电压。
[0038]二极管76与电容器78之间经由控制用开关元件80及二极管82而连接于一次侧线圈52与点火用开关元件60之间。换言之，升压电路70的输出端子经由控制用开关元件80及二极管82而连接于一次侧线圈52与点火用开关元件60之间。在本实施方式中，将控制用开关元件80设为MOS电场效应晶体管。上述二极管82是用于阻止电流经由控制用开关元件80的寄生二极管从一次侧线圈52及点火用开关元件60侧向升压电路70侧逆流的整流元件。
[0039]升压控制部84是基于向端子TRM2输入的点火信号Si对升压用开关元件74进行开闭操作，由此来控制升压电路70的输出电压的驱动电路。需要说明的是，升压控制部84对升压电路70的输出电压(电容器78的充电电压Vc)进行监视，在输出电压成为规定值以上的情况下，使升压用开关元件74的开闭操作停止。
[0040]放电控制部86是基于向端子TRM2输入的点火信号Si和向端子TRM3输入的放电波形控制信号Sc，对控制用开关元件80进行开闭操作，由此来控制火花塞28的放电电流的驱动电路。需要说明的是，经由继电器90从端子TRMI取入的蓄电池44的电力向放电控制部86输入。继电器90是根据向端子TRM4输入的电源指令信号Sr而进行开闭操作的开闭装置。换言之，继电器90是对放电控制部86与蓄电池44之间的导通状态及切断状态进行切换的切换装置。通过使继电器90为开状态(切断状态)，放电控制部86的动作电源成为断开。
[0041 ]点火装置30的端子TRM2经由点火用通信线Li而与ECU40连接，端子TRM3经由波形控制用通信线Lc而与E⑶40连接。而且，点火装置30的端子TRM4经由电源指令用通信线Lr而与E⑶40连接。
[0042]需要说明的是，在图2中，明确标记了ECU40中的尤其是输出放电波形控制信号Sc的部分的结构。即，ECU40具备微型计算机(MC42)。而且，ECU40具备内部电源92，内部电源92经由双极晶体管(指令用开关元件93)及电阻体94而接地。并且，在指令用开关元件93与电阻体94之间的连接点上连接波形控制用通信线Lc。而且，E⑶40具备缓存器96。缓存器96取入指令用开关元件93与电阻体94之间的连接点的电压，并将该电压转换成通过MC42能够检测的电压。
[0043]E⑶40在将内燃机10的空燃比控制成第一目标空燃比(在此为理论空燃比)的第一模式中，经由点火用通信线Li输出点火信号Si，不向波形控制用通信线Lc输出放电波形控制信号Sc。而且，在控制成比第一目标空燃比稀的第二目标空燃比的第二模式中，经由点火用通信线Li输出点火信号Si，经由波形控制用通信线Lc输出放电波形控制信号Sc。在此，在本实施方式中，将点火信号Si及放电波形控制信号Sc都设为理论H的脉冲信号。
[0044]接下来，使用图3及图4，例示本实施方式的点火控制中的尤其是第二模式的控制。图3(a)示出了点火信号Si的推移，图3(b)示出了放电波形控制信号Sc的推移，图3(c)示出了点火用开关元件60的开闭操作的状态推移，图3(d)示出了升压用开关元件74的开闭操作的状态推移。而且，图3(e)示出了控制用开关元件80的开闭操作的状态推移，图3(f)示出了流向一次侧线圈52的电流Il的推移，图3(g)示出了流向二次侧线圈54的电流12的推移。需要说明的是，电流Il、12的符号将图2所示的箭头侧定义为正。
[0045]在tl时刻向点火装置30输入点火信号Si时，点火装置30对点火用开关元件60进行接通(闭)操作。由此，在一次侧线圈52中流动的电流11逐渐增加。图4 (a)示出了此时的在一次侧线圈52中流动的电流的路径。如图4(a)所示，当点火用开关元件60被进行闭操作时，具备蓄电池44、一次侧线圈52及点火用开关元件60的环电路即第一环电路成为闭环电路，电流在其中流动。需要说明的是，由于流向一次侧线圈52的电流逐渐增加而二次侧线圈54的交链磁通逐渐增加，因此在二次侧线圈54产生将交链磁通的增加抵消的电动势。然而，该电动势使二极管56的阳极侧为负，因此电流不向二次侧线圈54流动。
[0046]另外，如图3所示，当向点火装置30输入点火信号Si时，升压控制部84对升压用开关元件74进行开闭操作。然后，在相对于点火信号Si向点火装置30输入的tl时刻经过了延迟时间Td时的t2时刻，向点火装置30输入放电波形控制信号Sc。
[0047]然后，在t3时刻，当点火信号Si的输入停止时，换言之当点火用通信线Li的电压从理论H的电压变更为理论L的电压时，点火装置30对点火用开关元件60进行开操作。由此，在一次侧线圈52中流动的电流Il成为零，通过在二次侧线圈54产生的反电动势而电流流向二次侧线圈54。由此，火花塞28开始放电。
[0048]图4(b)示出了此时的电流的路径。如图所示，通过切断一次侧线圈52的电流而二次侧线圈54的交链磁通减少时，在二次侧线圈54产生将交链磁通的减少抵消的方向的反电动势，由此，电流12流向火花塞28、二次侧线圈54、二极管56及分流电阻58。当电流12流向二次侧线圈54时，在火花塞28产生电压下降Vd，在分流电阻58产生与其电阻值r对应的“r.12”的电压下降。由此，若忽视二极管56的顺方向电压下降等，则火花塞28中的电压下降Vd及分流电阻58中的电压下降之和“Vd+r.12”的电压向二次侧线圈54施加。该电压使二次侧线圈54的交链磁通逐渐减少。在图3 (g)的13?t4时刻，在二次侧线圈54中流动的电流12逐渐减少是以向二次侧线圈54施加“Vd+r.12”的电压为起因的现象。
[0049]如图3所示，在t4时刻以后，放电控制部86对控制用开关元件80进行开闭操作。图4(c)示出了控制用开关元件80为闭状态的t4?t5时刻的期间的电流路径。在此，具备升压电路70、控制用开关元件80、二极管82、一次侧线圈52及蓄电池44的环电路即第二环电路成为闭环，电流在其中流动。
[0050]图4(d)示出了控制用开关元件80为开状态的t5?t6时刻的期间的电流路径。在此，在一次侧线圈52产生将以一次侧线圈52中流动的电流的绝对值的减少为起因的磁通的变化抵消的反电动势，由此具备二极管62、一次侧线圈52、蓄电池44的环电路即第三环电路成为闭环，电流在其中流动。
[0051]在此，当操作图3(e)所示的与控制用开关元件80的开闭操作的I周期T相对的闭操作期间Ton的时间比率D时，能够控制流向一次侧线圈52的电流。放电控制部86通过时间比率D，执行使流向一次侧线圈52的电流Il的绝对值逐渐增加的控制。该期间的电流Il的符号与在点火用开关元件60为闭状态时流向一次侧线圈52的电流11相反。因此，若通过在点火用开关元件60为闭状态时流向一次侧线圈52的电流Il而产生的磁通为正，则通过控制用开关元件80的开闭而产生的电流Il使磁通减少。在此，在一次侧线圈52中流动的电流Il引起的二次侧线圈54的交链磁通的逐渐减少速度与向二次侧线圈54施加“Vd+r.12”的电压时的逐渐减少速度一致的情况下，流向二次侧线圈54的电流不会减少。这种情况下，火花塞28及分流电阻58引起的电力损失通过由升压电路70及蓄电池44构成的电源输出的电力来填补。
[0052]相对于此，在一次侧线圈52中流动的电流Il引起的二次侧线圈54的交链磁通的逐渐减少速度小于向二次侧线圈54施加了 “Vd+r.12”的电压时的逐渐减少速度的情况下，流向二次侧线圈54的电流12逐渐减少。由于电流12的逐渐减少，交链磁通以向二次侧线圈54施加了 “Vd+r.12”的电压时的逐渐减少速度逐渐减少。但是，流向二次侧线圈54的电流12的逐渐减少速度小于在一次侧线圈52中流动的电流Il的绝对值未逐渐增加的情况。
[0053]另外，以实际的交链磁通的逐渐减少速度大于向二次侧线圈54施加了“Vd+r.12”的电压时的二次侧线圈54的交链磁通的逐渐减少速度的方式使在一次侧线圈52中流动的电流Il的绝对值逐渐增加的情况下，由于抑制交链磁通的减少的反电动势而二次侧线圈54的电压增大。并且，在二次侧线圈54中流动的电流12以使“Vd+r.12”与二次侧线圈54的电压相等的方式增大。
[0054]根据以上所述，通过控制在一次侧线圈52中流动的电流11的绝对值的逐渐增加速度，能够控制在二次侧线圈54中流动的电流12。换言之，能够将火花塞28的放电电流向增加及减少中的任一者控制。
[0055]在放电控制部86中，为了将根据分流电阻58的电压下降Vi2确定的放电电流值向放电电流指令值12*进行反馈控制而操作控制用开关元件80的上述时间比率D。
[0056]需要说明的是，图2所示的点火用通信线L1、点火线圈50、火花塞28、点火用开关元件60、二极管62、控制用开关元件80、二极管82按照各气缸设置，但是图2仅代表性地示出I个。此外，在本实施方式中，关于波形控制用通信线Lc、升压电路70、升压控制部84、放电控制部86，对于多个气缸分配单一的构件。并且，放电控制部86根据与向点火装置30输入的点火信号Si对应于哪个气缸，而选择并操作对应的控制用开关元件80。而且，升压控制部84通过向点火装置30输入任一个气缸的点火信号Si而进行升压控制。
[0057]放电控制部86以未输入点火信号Si的情况为条件，在从相对于点火信号Si的脉冲下降沿(falling edge)经过了规定时间时到放电波形控制信号Sc的脉冲下降沿为止的期间，将放电电流控制成放电电流指令值12*。并且，如图3所示，放电控制部86根据输入放电波形控制信号Sc的定时相对于向点火装置30输入点火信号Si的定时的延迟时间Td而对放电电流指令值12*进行可变设定。由此，在ECU40中，通过对延迟时间Td进行操作而对放电电流指令值12*进行可变设定。
[0058]详细而言，在本实施方式中，ECU40在转速NE越高时将放电电流指令值12*设定为越大的值，延长延迟时间Td。这是鉴于因在转速NE大的情况下与转速NE小的情况相比燃烧室24内的气流变快而点火性下降的情况的设定。
[0059]图5示出了ECU40对继电器90的开闭处理的次序。该处理通过ECU40例如以规定周期反复执行。在这一连串的处理中，ECU40判断是否为进行稀燃烧控制的第二模式(S10)。并且，ECU40在是第二模式的情况下(S10:是)，对继电器90进行闭操作(S12)。由此，蓄电池44与放电控制部86为导通状态，向放电控制部86投入电源，因此放电控制部86对火花塞28的放电电流的控制成为可能。另一方面，ECU40在不是第二模式的情况下(S10:否)，对继电器90进行开操作(S14)。由此，蓄电池44与放电控制部86为切断状态，放电控制部86的动作电源成为断开，因此能够抑制或避免在未输出放电波形控制信号Sc时由放电控制部86消耗电力的事态。
[0060]需要说明的是，在上述步骤S12、S14的处理完成的情况下，暂时结束这一连串的处理。ECU40执行异常判断处理，该异常判断处理是判断有无如下异常的处理:波形控制用通信线Lc与蓄电池44短接等而波形控制用通信线Lc的电压始终为与理论H对应的电压。
[0061]图6示出了上述异常判断处理及在作出异常判断的情况下执行的失效保护处理的次序。该处理通过E⑶40的MC42例如以规定周期反复执行。
[0062]在这一连串的处理中，MC42首先判断是否为第二模式(S20)。并且，MC42在判断为是第二模式的情况下(S20:是)，判断是否为放电波形控制信号Sc的输出期间(S22)。该处理用于判断是否为如果波形控制用通信线Lc没有异常则波形控制用通信线Lc的电压为与理论L对应的期间。该处理成为是否为MC42对指令用开关元件93进行开操作的期间的处理。即，若是对指令用开关元件93进行开操作的期间，则波形控制用通信线Lc的电压因电阻体94而下降为0V，因此可认为波形控制用通信线Lc的电压成为未输出放电波形控制信号Sc的期间的电压即理论L的电压。
[0063]并且，MC42在判断为不是放电波形控制信号Sc的输出期间的情况下(S22:否)，对缓存器96输出的电压VLc进行采样(S24)。并且，MC42判断采样的电压VLc是否为理论H等级(leVel)(S26)。在此，缓存器96输出的电压VLc是将波形控制用通信线Lc的电压转换成通过MC42能够检测的值后的电压，因此其大小可能与波形控制用通信线Lc的实际的电压不同。因此，MC42基于电压VLc与根据通过缓存器96对输出放电波形控制信号Sc时的波形控制用通信线Lc的电压进行了转换后的值而确定的阈值之间的大小比较，来判断采样的电压VLc是否为理论H等级。
[0064]MC42在判断为采样的电压VLc为理论H等级的情况下(S26:是)，判断为波形控制用通信线Lc存在异常(S28)。并且，MC42根据电源指令信号Sr，对继电器90进行开操作而切换成蓄电池44与放电控制部86的切断状态来作为失效保护处理(S30)。这是用于即使波形控制用通信线Lc的电压始终为理论H的情况下也不进行放电控制部86对控制用开关元件80的开闭操作的处理。
[0065]另外，MC42执行禁止第二模式下的控制的处理作为失效保护处理(S32)。即，以第一模式进行内燃机10的燃烧控制。这是由于在第二模式下，与第一模式相比，在不进行放电控制部86对放电电流的控制的情况下，点火性容易下降。
[0066]另外，MC42执行向使用者通知波形控制用通信线Lc发生了异常的内容的通知处理作为失效保护处理(S34)。该处理只要是例如将警告灯点亮的处理即可。
[0067]需要说明的是，MC42在步骤S34的处理完成的情况下、在步骤S20、S26中作出否定判断的情况下、以及在步骤S22中作出肯定判断的情况下，暂时结束这一连串的处理。
[0068]在此，说明本实施方式的作用。E⑶40在第二模式下，除了点火信号Si之外，还输出放电波形控制信号Sc。而且，ECU40在未输出放电波形控制信号Sc的期间，在波形控制用通信线Lc的电压为理论H的情况下，判断为波形控制用通信线Lc存在异常，执行失效保护处理。
[0069]根据以上说明的本实施方式，得到以下记载的效果。
[0070](I)在未输出放电波形控制信号Sc的期间，在波形控制用通信线Lc的电压为理论H的电压的情况下，判断为波形控制用通信线Lc存在异常。由此，能够检测对放电波形控制信号Sc进行传递的波形控制用通信线Lc的异常。
[0071](2)作为失效保护处理，使继电器90为开状态(切换成蓄电池44与放电控制部86的切断状态)。由此，即使在从波形控制用通信线Lc向点火装置30输入的信号的电压继续为理论H的情况下，由于放电控制部86未动作，因此也不会对控制用开关元件80进行开闭操作。因此，能够减少由放电控制部86消耗的电力。而且，能够抑制火花塞28的放电量，能够抑制火花塞28的消耗。
[0072](3)作为失效保护处理，禁止了第二模式的执行。第一模式与第二模式相比点火性良好，因此即便不进行放电电流的控制也容易维持较高的点火性。因此，通过禁止第二模式的执行，能够良好地抑制点火性降低的事态的发生。
[0073](4)在第二模式下判断了异常的有无。因此，在第二模式的中途而波形控制用通信线Lc产生了异常的情况下，能够迅速地检测该异常，因此能够迅速地应对异常。
[0074]〈第二实施方式〉
[0075]以下，关于点火控制系统的第二实施方式，以与第一实施方式的不同点为中心，参照附图进行说明。
[0076]图7示出了本实施方式的点火装置30的电路结构。需要说明的是，在图7中，对于与图2所示的构件对应的结构，为了简便起见，标注同一标号。如图所示，在本实施方式中，将分流电阻58引起的电压下降Vi2经由端子TRM5及检测用通信线Ld向MC42取入。
[0077]图8示出了本实施方式的异常判断处理及在作出了异常判断的情况下执行的失效保护处理的次序。该处理通过ECU40的MC42例如以规定周期反复执行。需要说明的是，在图8所示的处理中，对于与图6所示的处理对应的处理，为了简便起见，标注同一步骤编号。
[0078]在图8所示的一连串的处理中，MC42在判断为是第二模式的情况下(S20:是)，判断放电波形控制信号Sc的输出停止后是否经过了规定时间(S22a)。该处理是判断流向二次侧线圈54的电流是否成为零的处理。在此，规定时间设定为在由于放电波形控制信号Sc的输出停止而放电电流的控制结束之后，在二次侧线圈54中流动的电流成为零为止所需的时间以上。并且，MC42在判断为经过了规定时间的情况下(S22a:是)，执行对分流电阻58中的电压下降Vi2进行采样的采样处理(S24a)。接下来，MC42判断电压下降Vi2是否为阈值电压Vth以上(S26a)。该处理用于判断电流是否流向二次侧线圈54。阈值电压Vth只要设定为比零稍大的值即可。并且，MC42在判断为是阈值电压Vth以上的情况下(S26a)，认为电流流向二次侧线圈54，判断为波形控制用通信线Lc存在异常(S28)。
[0079]需要说明的是，MC42在步骤S22a、S26a中作出否定判断的情况下，暂时结束这一连串的处理。
[0080]〈第三实施方式〉
[0081]以下，关于点火控制系统的第三实施方式，以与第一实施方式的不同点为中心，参照附图进行说明。
[0082]在本实施方式中，相对于第一实施方式，对失效保护处理进行变更。图9示出了本实施方式的异常判断处理及在作出异常判断的情况下执行的失效保护处理的次序。该处理通过ECU40的MC42例如以规定周期反复执行。需要说明的是，在图9所示的处理中，对于与图6所示的处理对应的处理，为了简便起见，标注同一步骤编号。
[0083]在图9所示的一连串的处理中，MC42在判断为存在异常的情况下(S28)，作为失效保护处理，执行通知处理(S34)，并且执行使内燃机10的输出的上限值下降的处理(S36)。具体而言，执行使转矩与转速之积的上限值下降的处理。根据该处理，在对应于使用者进行的油门操作而产生增大内燃机10的输出的要求的情况下，即使若正常时则能够进行按照其要求的输出的情况下，有时也不会进行按照要求的输出而成为比其小的输出。但是，在根据油门操作而内燃机10所要求的输出比上限值小的情况下，成为按照要求的输出。
[0084]在此，说明本实施方式的作用。MC42在判断为波形控制用通信线Lc存在异常时，与通知处理并行地执行使内燃机10的输出的上限值下降的处理。在此，通知处理除了起到向使用者通知波形控制用通信线Lc存在异常的内容的作用之外，还起到向使用者通知限制内燃机10的输出的内容的作用。
[0085]在此，在本实施方式的情况下，若波形控制用通信线Lc的电压始终为理论H的电压，则点火装置30使放电波形控制信号Sc的输入定时相对于点火信号Si的输入定时的延迟时间Td为零，作为放电电流指令值12*而采用其最小值。另一方面，在内燃机1的转速高的情况下，燃烧室24内的气流加快，因此放电电流因气流而容易流动，在抑制放电中断引起的点火性的下降的基础上，需要增大放电电流。相对于此，通过限制输出，借助延迟时间Td为零时的放电电流指令值12*，也能够抑制点火性的下降。因此，能够抑制不点火引起的驾驶性的下降。
[0086]此外，若内燃机10的输出的上限值下降，则与未使上限值下降的情况相比，通过基于放电控制部86的放电电流的反馈控制，能够减小流向一次侧线圈52的电流。这是基于以下的理由。
[0087]S卩，在内燃机10的转速NE低的情况下，与内燃机10的转速NE高的情况相比，燃烧室24内的气流变慢，因此放电电流因气流而难以流动。因此，在内燃机1的转速NE低的情况下，与内燃机10的转速NE高的情况相比，即使二次侧线圈54的电动势小，也能够进行向放电电流指令值12*的控制。而且，在内燃机10的负荷小的情况下，与内燃机10的负荷大的情况相比，在同一转速NE下，火花塞28的放电电流相同的情况下的火花塞28的一对电极间的电压下降变小。因此，在内燃机10的负荷小的情况下，与内燃机10的负荷大的情况相比，即便二次侧线圈54的电动势减小也能够进行向放电电流指令值12*的控制。因此，能够抑制一次侧线圈52的电流因反馈控制而变大的情况。
[0088]因此，能够抑制一次侧线圈52等的消耗，或者能够抑制电力的浪费。
[0089]〈其他实施方式〉
[0090]需要说明的是，上述实施方式的各事项的至少I个可以如下进行变更。以下，虽然存在通过标号等例示“用于解决课题的手段”一栏记载的事项与上述实施方式中的事项的对应关系的部分，但这并非将上述事项限定为例示的对应关系。此外，“用于解决课题的手段”一栏的上述“2”中的切换装置对应于继电器90。
[0091].“关于判断处理部(S22?S26;S22a?S26a)，，
[0092](a)关于异常判断的期间，例如可以仅限于理论空燃比为目标空燃比的第一模式来判断异常的有无，而且，也可以在第一模式及第二模式这两者判断异常的有无。
[0093](b)关于电流的检测手法，并不局限于利用分流电阻58的电压下降(电压效果Vi2)作为二次侧线圈54的电流的检测值。例如，可以在二次侧线圈54与二极管56之间等具备变流器，使用通过变流器检测的电流值。
[0094]也不局限于使用二次侧线圈54的电流的检测值。例如，也可以是在一次侧线圈52中流动的电流的检测值。在这种情况下，也使用放电波形控制信号Sc的输出停止后且下一次点火信号Si的输出前的规定期间的电流的检测值。需要说明的是，一次侧线圈52的电流只要通过例如变流器等检测即可。
[0095](C)关于异常判断手法，例如，可以执行如第一实施方式那样基于电压VLc的异常判断处理和如第二实施方式那样基于电压下降Vi2的异常判断处理这两者。
[0096].“关于向异常的应对”
[0097]在上述第三实施方式(图9)中，使内燃机10的转矩与转速之积的上限值下降，但并不局限于此。例如关于负荷，可以容许至高负荷为止并使转速的上限值比作出异常判断之前的容许最大速度小。而且，例如，关于转速，可以容许至高旋转为止，并使负荷的上限值比作出异常判断之前的容许最大值小。在仅使负荷的上限值下降的情况下，关于转速能够升高，例如延迟时间Td越短则越增大放电电流指令值12*，或者将放电电流指令值12*经由其他的通信线从ECU40向点火装置30输出，因此不会产生以放电电流指令值12*减小的情况为起因的问题。但是，在负荷大的情况下，与负荷小的情况相比，即使控制成同一放电电流的情况下，火花塞28的电极间的电压也会升高，因此需要使流向一次侧线圈52的电流的绝对值的逐渐增加速度上升。因此，限制负荷的上限值在限制一次侧线圈52中流动的电流的方面有效。
[0098]在上述第三实施方式中，可以禁止第二模式下的控制。而且，取代于此，也可以使继电器90为开状态。而且，在第一实施方式中，作为不具备继电器90的结构，也可以进行禁止第二模式下的控制的处理。
[0099].“关于放电波形控制信号”
[0100]并不局限于理论“H”的脉冲信号，可以是例如理论“L”的脉冲信号。这种情况下，只要通过放电波形控制信号Sc的脉冲下降沿的输入定时相对于向点火装置30的点火信号Si的输入定时的延迟时间来规定放电电流值即可。
[0101]需要说明的是，放电波形控制信号不是必须指令放电电流值。例如，可以仅指令放电电流的控制的结束定时。而且，例如也可以在脉冲上升沿处指令放电电流的控制的开始定时，并在脉冲下降沿处指令上述结束定时。
[0102].“关于波形控制用通信线”
[0103]在上述实施方式中，经由指令用开关元件93通过内部电源92对波形控制用通信线Lc进行了上拉(pull-up)，但并不局限于此。例如，可以经由上拉电阻体通过内部电源92对波形控制用通信线Lc进行上拉，且在波形控制用通信线Lc与地面之间设置指令用开关元件93。这种情况下，在指令用开关元件93为断开的情况下，波形控制用通信线Lc的电位成为理论H。需要说明的是，这种情况下，可以取代内部电源92而利用点火装置30侧的电源对波形控制用通信线Lc进行上拉。
[0104].“关于点火信号”
[0105]并不局限于理论“H”的脉冲信号，例如可以是理论“L”的脉冲信号。
[0106].“关于点火用开关元件”
[0107]可以将点火用开关元件60配置在端子TRMl与一次侧线圈52之间。这种情况下，点火用开关元件60在虽然未进行点火信号Si的输入但进行了放电波形控制信号Sc的输入的期间，与控制用开关元件80的开闭操作同步地开闭。而且，可以通过MOS电场效应晶体管构成点火用开关元件。
[0108].“关于放电控制电路(70、80?86)”
[0109]也可以将控制用开关元件80取代为相互使体二极管的阳极彼此或阴极彼此短接的一对MOS电场效应晶体管，并删除二极管82。而且，也可以为IGBT。
[0110]在上述实施方式中，将相对于点火信号Si的脉冲下降沿经过了规定时间的定时设为放电电流的控制的开始定时，但并不局限于此，例如也可以将点火信号Si的脉冲下降沿设为控制的开始定时。
[0111]为了向一次侧线圈施加电压，并不局限于使用升压电路70及蓄电池44。例如，可以具备能够以在点火用开关元件60的闭操作时向一次侧线圈52施加反极性的电压的方式将蓄电池44与一次侧线圈52连接的电路。
[0112]为了控制火花塞28的放电电流，并不局限于向一次侧线圈52通电。例如，可以对不同于一次侧线圈52而与二次侧线圈54磁耦合的第三线圈进行通电。这种情况下，第三线圈在点火用开关元件60被进行闭操作的期间，两端被绝缘，在点火用开关元件60被进行了开操作之后，进行与在上述实施方式中一次侧线圈52被通电的情况相同的通电。
[0113].“关于放电控制部”
[0114]并不局限于将放电电流值的检测值反馈控制成放电电流指令值12*，也可以开环控制成放电电流指令值12*。这可以通过根据放电电流指令值12*对控制用开关元件80的开闭操作的时间比率进行可变设定来实现。
[0115].“关于升压电路”
[0116]作为升压电路，并不局限于升压斩波电路，也可以是升降压斩波电路。这例如可以通过将二极管76及升压用开关元件74取代为MOS电场效应晶体管来实现。并且，若对这一对MOS电场效应晶体管相辅地进行开闭操作，则在未输出放电波形控制信号Sc的第一模式下，即便继续开闭操作，由于电容器78的充电电压Vc被限制成根据时间比率确定的值，因此也能抑制变得过大的情况。
[0117].“关于点火装置”
[0118]并不局限于在点火用开关元件60处于闭状态时不产生火花塞28的放电的情况。例如，可以通过使点火用开关元件60为闭状态而从火花塞28的一方的电极向另一方的电极进行放电，通过对点火用开关元件60进行开操作，利用在二次侧线圈54产生的反电动势从上述另一方的电极向一方的电极产生放电。即使在这种情况下，在从另一方的电极向一方的电极的放电开始后对其放电电流值进行控制的情况下，根据上述延迟时间Td来确定放电电流指令值也有效。
[0119].“关于进行放电电流的控制时”
[0120]作为与执行放电电流的控制的第二模式相比空燃比较浓的第一模式，并不局限于控制成理论空燃比的情况。也可以比其浓，而且也可以比其稀。总之只要比第二模式浓即可。
[0121]此外，并不局限于仅在空燃比相比其他期间稀的期间执行放电电流的控制的情况。例如，在高旋转且高负荷时，在将目标空燃比设定为最浓的空燃比的情况下也可以执行放电电流的控制。
[0122]如关于后述的内燃机一栏记载的那样，在内燃机具备TCV或SCV等的情况下，在由于它们而燃烧室内的气流增大时，优选对放电电流进行控制。
[0123].“关于内燃机”
[0124]并不局限于向车辆的驱动轮赋予动力的内燃机，例如也可以是搭载于串联式混合动力车的内燃机。
[0125]也可以是具备滚流控制阀(TCV; tumble control valve)或祸流控制阀(SCV;swirl control valve)等对燃烧室内的气流进行控制的促动器的结构。
【主权项】
1.一种内燃机的点火控制系统，具备: 点火装置，具备点火线圈、火花塞、放电控制电路和放电控制部，该点火线圈具备一次侧线圈及二次侧线圈，该火花塞与所述二次侧线圈连接并露出在内燃机的燃烧室，该放电控制电路在所述火花塞的放电开始后使该火花塞的放电继续，该放电控制部在所述火花塞的放电的开始后对所述放电控制电路进行操作而控制所述火花塞的放电电流； 控制装置，向所述点火装置输出点火信号及放电波形控制信号，该点火信号是指令向所述一次侧线圈通电的信号，该放电波形控制信号是指令由所述放电控制电路对所述放电电流进行控制的信号； 点火用通信线，从所述控制装置向所述点火装置传递所述点火信号；以及 波形控制用通信线，从所述控制装置向所述点火装置传递所述放电波形控制信号， 所述控制装置具备判断处理部，该判断处理部基于向所述波形控制用通信线未输出所述放电波形控制信号的期间的所述波形控制用通信线的电位为输出所述放电波形控制信号时的电位、和/或电流在除了向所述波形控制用通信线输出所述放电波形控制信号的期间和向所述点火用通信线输出所述点火信号的期间以外的规定期间流向所述一次侧线圈或所述二次侧线圈，来判断所述波形控制用通信线有无异常。2.根据权利要求1所述的内燃机的点火控制系统，其中， 所述内燃机的点火控制系统具备对所述放电控制部与电源之间的导通状态和切断状态进行切换的切换装置，在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，将所述切换装置设为所述切断状态。3.根据权利要求1或2所述的内燃机的点火控制系统，其中， 所述控制装置具有将所述内燃机的燃烧室的空燃比控制成规定的空燃比的第一模式和将所述内燃机的燃烧室的空燃比控制成比该第一模式稀的空燃比的第二模式，所述放电波形控制信号是在所述第二模式下输出的信号，在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，禁止所述第二模式的执行。4.根据权利要求1?3中任一项所述的内燃机的点火控制系统，其中， 所述控制装置通过可变设定延迟时间来可变控制由所述放电控制部根据所述延迟时间而控制的放电电流值，所述延迟时间是所述放电波形控制信号向所述点火装置的输入定时相对于所述点火信号向所述点火装置的输入定时的延迟时间，所述放电控制部在所述延迟时间长的情况下，与所述延迟时间短的情况相比将所述放电电流值控制成较大的值。5.根据权利要求1?4中任一项所述的内燃机的点火控制系统，其中， 在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，所述控制装置执行使所述内燃机的输出的上限值下降的处理。6.根据权利要求1?5中任一项所述的内燃机的点火控制系统，其中， 在判断为所述波形控制用通信线存在异常的情况下，所述控制装置执行通知处理。7.根据权利要求4所述的内燃机的点火控制系统，其中， 所述内燃机的转速越高，所述控制装置使延迟时间越长。
【文档编号】F02P3/00GK106050515SQ201610237021
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】中村聪志
【申请人】丰田自动车株式会社