JP2009150335A

JP2009150335A - 点火制御装置

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Publication number: JP2009150335A
Application number: JP2007330061A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Miyao; 正勝宮尾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: US20090159044A1; JP4589956B2

Abstract

【課題】１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合に、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制する点火制御装置を提供する。
【解決手段】本発明による点火制御装置（１０１）は、各気筒に２個の点火プラグを備えるエンジンにおいて、各気筒における２個の点火プラグのうち第１の点火プラグの点火時期を制御する第１の点火時期制御手段（１０１５ａ）を備える第１のコントローラ（１０１ａ）と、各気筒における２個の点火プラグのうち第２の点火プラグの点火時期を制御する第２の点火時期制御手段（１０１５ｂ）を備える第２のコントローラ（１０１ｂ）と、を備える。前記第１および第２の点火時期制御手段は、少なくとも一つの気筒で１個の点火プラグしか使用しない場合に、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各気筒に２個の点火プラグを備える内燃エンジンの点火制御装置に関する。

航空機の内燃エンジンは、信頼性を向上させるため、各気筒に２個の点火プラグを設け、該２個の点火プラグを点火制御装置によって制御するように構成されている。

ある気筒において、一方の点火プラグが故障した場合には、故障していない他方の点火プラグを使用して点火制御が行われる。点火プラグの故障を検出する装置は、たとえば、特許文献１に記載されている。ここで、１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合には、２個の点火プラグを使用する場合と比較して、未燃焼のまま排気される燃料が増加し、内燃エンジンの出力が低下するとともに排気温度が上昇する。
特開平８−２８８１５７号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合に、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制する点火制御装置を提供することである。

本発明による点火制御装置は、各気筒に２個の点火プラグを備えるエンジンにおいて、各気筒における２個の点火プラグのうち第１の点火プラグの点火時期を制御する第１の点火時期制御手段を備える第１のコントローラと、各気筒における２個の点火プラグのうち第２の点火プラグの点火時期を制御する第２の点火時期制御手段を備える第２のコントローラと、を備える。前記第１および第２の点火時期制御手段は、少なくとも一つの気筒で１個の点火プラグしか使用しない場合に、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする。

本発明による制御装置によれば、少なくとも一つの気筒で１個の点火プラグしか使用しない場合に、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正する第１および第２の点火時期制御手段を備えるので、１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合に、点火時期を最適な値に補正することによって、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態による点火制御装置１０１の構成を示す図である。点火制御装置１０１は、第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂを備え、第１の気筒２１１１、第２の気筒２１１２、第３の気筒２１１３および第４の気筒２１１４における点火時期を制御する。

第１の気筒２１１１は、第１の点火プラグ２１３１ａおよび第２の点火プラグ２１３１ｂを備える。第１の点火プラグ２１３１ａは、第１のイグナイター２１７１ａによって第１のイグニッションコイル２１５１ａに高電圧を発生させることによって点火される。第２の点火プラグ２１３１ｂは、第２のイグナイター２１７１ｂによって第２のイグニッションコイル２１５１ｂに高電圧を発生させることによって点火される。第１のコントローラ１０１ａは、第１のイグナイター２１７１ａに点火信号を送ることによって、第１の点火プラグ２１３１ａの点火時期を制御する。第２のコントローラ１０１ｂは、第２のイグナイター２１７１ｂに点火信号を送ることによって、第２の点火プラグ２１３１ｂの点火時期を制御する。第１のイグニッションコイル２１５１ａおよび第２のイグニッションコイル２１５１ｂは、失火検出回路をさらに備えており、失火を検出した場合には、それぞれ、第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂへ失火検出信号を送る。

第２の気筒２１１２、第３の気筒２１１３および第４の気筒２１１４においても、同様に、第１のコントローラ１０１ａが第１の点火プラグの点火時期を制御し、第２のコントローラ１０１ｂが第２の点火プラグの点火時期を制御する。また、第１のコントローラ１０１ａが第１の点火プラグの失火を検出し、第２のコントローラ１０１ｂが第２の点火プラグの失火を検出する。

第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂは、内燃エンジンおよびその周囲に設置したセンサまたは信号発生器の信号を取り込む。

図２は、点火制御装置１０１に使用される、内燃エンジンおよびその周囲に設置したセンサまたは信号発生器を示す図である。以下において、符号ａは、第１のコントローラ１０１ａに使用されるセンサまたは信号発生器を示し、符号ｂは、第２のコントローラ１０１ｂに使用されるセンサまたは信号発生器を示す。このように、第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂの使用するセンサまたは信号発生器は別個のものとし、信頼性を向上させている。

吸気管２０１のスロットル弁部２０３の上流には、大気圧センサＰＡａ、ＰＡｂが設置されている。吸気管２０１のスロットル弁部２０３の下流には、吸気圧センサＰＢａ、ＰＢｂおよび吸気温センサＴＡａ、ＴＡｂが設置されている。スロットル弁部２０３のスロットル弁２０３１には、弁開度センサＴＨＬａ、ＴＨＬｂが設置されている。燃料噴射弁２０５は、吸気管２０１の、スロットル弁部２０３と内燃エンジン２０７との間において、気筒ごとに設けられる。

内燃エンジン２０７には、クランク角センサＣＲＫａ、ＣＲＫｂ、タイミングパルス発生器ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、エンジン水温センサＴＷａ、ＴＷｂおよびノックセンサＫＲａ、ＫＲｂ、ＫＬａ、ＫＬｂが設置されている。クランク角センサＣＲＫａ、ＣＲＫｂは、所定のクランク角周期(たとえば、３０°周期)でパルス信号を出力する。タイミングパルス発生器ＴＤＣ１、ＴＤＣ２は、クランク軸の１８０°回転ごとに、各気筒の基準クランク角度位置を示すタイミングパルスを出力する。ノックセンサＫＲａ、ＫＲｂ、ＫＬａ、ＫＬｂは、内燃エンジン２０７のノッキングを検出する。符号Ｒは内燃エンジン２０７の右（Ｒ）バンクに設置されていることを示し、符号Ｌは内燃エンジン２０７の左(Ｌ)バンクに設置されていることを示す。

第１のコントローラ１０１ａは、符号ａが付されたセンサまたは信号発生器から信号を取り込み、第２のコントローラ１０１ｂは、符号ｂが付されたセンサまたは信号発生器から信号を取り込む。タイミングパルス発生器ＴＤＣ１、ＴＤＣ２からの信号は、コントローラ演算において最も重要な基準信号であるので、１個のセンサが故障した場合でも通常の制御が可能であるように並列接続としている(図１)。

図１に示すように、第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂは、それぞれ、他方のコントローラの状態を監視する第１の監視部１０１１ａおよび第２の監視部１０１１ｂを備えている。第１の監視部１０１１ａおよび第２の監視部１０１１ｂは、取り込んだセンサ信号およびプロセッサの状態を他方のコントローラへ連絡する。後で説明するように、一方のコントローラが正常に機能しないと判断された場合には、他方のコントローラによって点火制御が行われる。

第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂは、それぞれ、各気筒の点火プラグの失火を検出する第１の失火検出部１０１３ａおよび第２の失火検出部１０１３ｂを備えている。後で説明するように、いずれかの気筒において点火プラグの失火が検出された場合には、点火制御モードが変更される。点火制御モードについては後で説明する。

第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂは、それぞれ、各気筒の第１の点火プラグの点火時期を制御する第１の点火時期制御手段１０１５ａおよび各気筒の第２の点火プラグの点火時期を制御する第２の点火時期制御手段１０１５ｂを備える。

第１の点火時期制御手段１０１５ａは、符号ａが付されたセンサまたは信号発生器から信号を使用する。第１の点火時期制御手段１０１５ａは、第１の監視部１０１１ａおよび第１の失火検出部１０１３ａから信号を受け取る。第２の点火時期制御手段１０１５ｂは、符号ｂが付されたセンサまたは信号発生器から信号を使用する。第２の点火時期制御手段１０１５ｂは、第２の監視部１０１１ｂおよび第２の失火検出部１０１３ｂから信号を受け取る。

最初に、第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂならびに全ての点火プラグが正常に機能している場合の点火制御モードについて説明する。上記の場合の制御モードを２レーン２点火プラグ制御モードと呼称する。レーンは、点火制御装置の制御系統を示す。２レーン２点火プラグ制御モード用に、種々のエンジン回転数および吸気圧の値に対して、エンジン出力を最大とするように点火時期(点火進角)を定めた２点火プラグ用点火時期マップ（基本点火時期マップ）を予め準備しておく。第１の点火時期制御手段１０１５ａおよび第２の点火時期制御手段１０１５ｂは、取り込んだクランク角パルス信号およびタイミングパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、取り込んだ吸気圧の計測値を使用して、該２点火プラグ用点火時期マップに基づいて点火時期を定める。第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂは、クランク角パルス信号およびコントローラの内部信号に基づいて点火時期において点火信号を作成し、第１のイグナイター２１７１ａおよび第２のイグナイター２１７１ｂに点火信号を送ることによって点火時期を設定する。該２点火プラグ用点火時期マップに基づいて点火時期を設定した後に、ノックセンサによってノッキングが検出された場合には、ノックセンサによってノッキングが検出されない限界の進角まで点火時期を遅らせる。

図３は、２点火プラグ用点火時期マップの一例を示す図である。

つぎに、いずれかの気筒において、１個の点火プラグが失火し使用できない場合の点火制御モードについて説明する。上記の場合の制御モードを２レーン１点火プラグ制御モードと呼称する。第１の点火時期制御手段１０１５ａおよび第２の点火時期制御手段１０１５ｂは、それぞれ、第１の失火検出部１０１３ａおよび第２の失火検出部１０１３ｂによって各気筒の点火プラグの失火を検出する。いずれかの気筒で点火プラグの失火が検出された場合には、該気筒において、１点火プラグ制御が行われる。１点火プラグ制御用に、種々のエンジン回転数および吸気圧の値に対して、点火時期(点火進角)の補正量を定めた１点火プラグ用点火時期補正マップを予め準備しておく。他の気筒では２点火プラグ制御が行われる。

１点火プラグ用点火時期補正マップの補正量は、以下の考え方に基づいて作成されている。２点点火を基本として設計されたエンジン（たとえば、燃焼室中央から対称にオフセットした位置に２個のプラグを配置）において、１プラグ失火により１点点火となった場合、燃焼室中央からオフセットした位置に配置された１個のプラグで点火すると、火炎伝播距離(燃料が燃え広がる距離)が長くなる。したがって、２点火プラグ用点火時期マップに基づいて点火時期を設定すると、噴射された燃料が燃焼し終わる前に未燃焼のまま排気されてしまうのでエンジン出力が低下する。そこで、１点火プラグ制御の場合に、ノッキングが発生しない範囲で、２点火プラグ用点火時期マップに基づく点火時期を進めれば、未燃焼のまま排気されていた燃料を燃焼させてから排気できるのでエンジン出力の低下が抑制される。

図４は、１点火プラグ用点火時期補正マップの一例を示す図である。たとえば、点火時期補正マップは、吸気絶対圧が９０ｋＰａ以上の場合のみのデータを含んでいる。スロットルが全開でないときに、点火異常が起きてエンジン出力が低下した場合には、スロットルを全開方向に操作してエンジン出力を上昇させることができるが、スロットル全開付近での出力低下は避けられなかった。したがって、スロットル全開付近(吸気絶対圧が９０ｋＰａ以上)の場合に点火時期を補正して出力をリカバリする必要がある。弁開度センサＴＨＬａ、ＴＨＬｂの値が所定値以上である場合に、点火時期を補正するようにしてもよい。なお、点火時期補正マップの代わりに、エンジン回転数および吸気圧の値をパラメータとする式に基づいて、点火時期の補正量を定めてもよい。

つぎに、第１のコントローラ１０１ａおよび第２のコントローラ１０１ｂのいずれかが正常に機能しない場合の点火制御モードについて説明する。上記の場合の制御モードを１レーン１点火プラグ制御モードと呼称する。第１の点火時期制御手段１０１５ａおよび第２の点火時期制御手段１０１５ｂは、それぞれ、第１の監視部１０１１ａおよび第２の監視部１０１１ｂによって他方のコントローラが正常に機能していないことを検出する。１レーン１点火プラグ制御モードの場合には、正常に機能しているコントローラによって、各気筒の１個の点火プラグを使用して点火制御が行われる。すなわち、正常に機能しているコントローラによって、各気筒において、１点火プラグ用点火時期補正マップを使用して１点火プラグ制御が行われる。

図５は、点火制御装置１０１が制御モードを決定する方法を示す流れ図である。

ステップＳ０１０において、第１の監視部１０１１ａおよび第２の監視部１０１１ｂが、第１のコントローラ１０１および第２のコントローラが正常に機能しているかどうか判断する。２台とも正常に機能していると判断されれば、ステップＳ０２０に進む。いずれかが正常に機能していないと判断されれば、ステップＳ０４０に進む。

ステップＳ０２０において、第１のプラグ失火検出部１０１３ａおよび第２のプラグ失火検出部１０１３ｂが、点火プラグが正常に機能しているかどうか判断する。全ての点火プラグが正常に機能していると判断されれば、ステップＳ０３０に進む。いずれかの点火プラグが正常に機能していないと判断されれば、ステップＳ０７０に進む。

ステップＳ０３０において、２レーン２点火プラグ制御モードが選択される。

ステップＳ０４０において、正常なコントローラの失火検出部が制御する点火プラグは全て正常かどうか判断する。制御する点火プラグが全て正常であると判断されれば、ステップＳ０５０に進む。いずれかの点火プラグが正常に機能していないと判断されれば、ステップＳ０６０に進む。

ステップＳ０５０において、１レーン１点火プラグ制御モードが選択される。

ステップＳ０６０において、たとえば、点火プラグが正常な気筒のみを制御するなどの異常処理が行われる。

ステップＳ０７０において、第１のプラグ失火検出部１０１３ａおよび第２のプラグ失火検出部１０１３ｂが、異常な点火プラグは１個だけであるかどうか判断する。異常な点火プラグは１個だけであると判断されれば、ステップＳ０８０に進む。異常な点火プラグが２個以上で有ると判断されれば、ステップＳ０９０に進む。

ステップＳ０８０において、２レーン１点火プラグ制御モードが選択される。

ステップＳ０９０において、第１のプラグ失火検出部１０１３ａおよび第２のプラグ失火検出部１０１３ｂが、それぞれ、いずれかのコントローラの制御する全ての点火プラグが正常に機能しているか判断する。いずれかのコントローラの制御する全ての点火プラグが正常に機能していると判断されれば、ステップＳ１００に進む。両方のコントローラの制御する点火プラグの少なくとも１個の点火プラグが異常であれば、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１００において、制御対象の点火プラグが全て正常に機能しているコントローラによる１レーン１点火プラグ制御モードが選択される。

ステップＳ１１０において、たとえば、点火プラグが正常な気筒のみを制御するなどの異常処理が行われる。

以下に、上述の制御モードにおける内燃エンジンの性能について説明する。内燃エンジンの性能は、スロットル全開(そのエンジン回転数における全負荷)で、空燃比を１２．５に固定した場合の値である。

表１は、２レーン２点火プラグ制御モードに対する１レーン１点火プラグ制御モードにおける出力低下率を示す。２レーン２点火プラグ制御モードの場合の出力を基準として、１レーン１点火プラグ制御モード(補正無し)の場合の出力の低下は最大９％であるが、１レーン１点火プラグ制御モード(補正有り)の場合の出力の低下は最大３％である。このように、補正によって出力の低下が抑制される。

図６は、２レーン２点火プラグ制御モードおよび１レーン１点火プラグ制御モードの場合の点火時期を示す。点火時期は、各気筒の基準クランク角度位置からの進角で示す。補正量は６°乃至９°である。

表２は、２レーン１点火プラグ制御モードの場合に、１点火プラグ用点火時期補正マップによる補正を行った場合と行わなかった場合の出力低下率を示す。２レーン２点火プラグ制御モードの場合の出力を基準として、２レーン１点火プラグ制御モード(補正無し)の場合の出力の低下は最大２．２％であるが、２レーン１点火プラグ制御モード(補正有り)の場合の出力の低下は最大０．８％である。このように、補正によって出力の低下が抑制される。

図７は、２レーン２点火プラグ制御モードおよび２レーン１点火プラグ制御モードの場合の第１気筒の排気温度を示す図である。図７には、２レーン１点火プラグ制御モードにおいて、１点火プラグ用点火時期補正マップによる補正を行わなかった場合の第１気筒の排気温度も示す。２レーン２点火プラグ制御モードの場合の排気温度を基準として、２レーン１点火プラグ制御モード(補正無し)の場合の排気温度の上昇は最大４６℃であるが、２レーン１点火プラグ制御モード(補正有り)の場合の排気温度の上昇は最大１６℃である。このように、補正によって排気温度の上昇が抑制される。

上述の本発明の実施形態によれば、１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合に、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制することができる。本発明のそれぞれの実施形態の特徴は以下のとおりである。

本発明の一実施形態による点火制御装置において、前記第１および第２のコントローラは、コントローラが正常に機能しているかどうかを互いに監視する監視部を備える。前記第１および第２の点火時期制御手段は、該監視部によって正常に機能していないと判断されたコントローラによって制御される点火プラグを使用せず、正常に機能しているコントローラによって制御される点火プラグのみを使用し、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする。

本実施形態によれば、２台のコントローラの内１台が正常に機能しない際に１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合にも、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制することができる。

本発明の他の実施形態による点火制御装置において、前記第１および第２のコントローラは、各気筒の第１および第２の点火プラグの失火を検出する第１および第２の失火検出部をさらに備える。前記第１および第２の点火時期制御手段は、前記第１および第２の失火検出部のいずれかによって少なくとも一つの気筒で一方の点火プラグの失火が検出された場合に、前記一方のプラグを使用せず、他方の点火プラグの点火時期を、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする。

本実施形態によれば、気筒内の２個の点火プラグの内１個が正常に機能しない際に１個の点火プラグのみを使用して点火を行う場合にも、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制することができる。

本発明の他の実施形態による点火制御装置において、前記第１および第２の点火時期制御手段は、エンジン回転数および吸気圧をパラメータとするマップによって点火時期の補正を行うことを特徴とする。

本実施形態によれば、エンジン回転数および吸気圧をパラメータとするマップによって点火時期の補正を行うので、エンジンの種々の動作状態において、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制することができる。

本発明の他の実施形態による点火制御装置において、前記第１および第２の点火時期制御手段は、エンジン回転数および吸気圧によって定まる点火時期を、２個の点火プラグを使用する場合に比較して、所定量進めるように(たとえば、図４に示すように回転数および吸気絶対圧に応じた補正マップに基づいて)補正すること特徴とする。

本実施形態によれば、１個の点火プラグしか使用しない場合に、未燃焼のまま排気される燃料が減少させることができる。したがって、内燃エンジンの出力の低下および排気温度の上昇を抑制することができる。

本発明の他の実施形態による点火制御装置において、前記第１および第２の点火時期制御手段は、前記エンジンのノックが検出された場合に、ノックが検出されない限界の進角まで点火時期を遅らせること特徴とする。

本実施形態によれば、ノックが生じない範囲で点火時期を制御することができる。

本発明の一実施形態による点火制御装置の構成を示す図である。点火制御装置に使用されるセンサまたは信号発生器を示す図である。２点火プラグ用点火時期マップの一例を示す図である。１点火プラグ用点火時期補正マップの一例を示す図である。点火制御装置が制御モードを決定する方法を示す流れ図である。２レーン２点火プラグ制御モードおよび１レーン１点火プラグ制御モードの場合の点火時期を示す図である。２レーン２点火プラグ制御モードおよび１レーン１点火プラグ制御モードの場合の第１気筒の排気温度を示す図である。

符号の説明

１０１…点火制御装置、１０１ａ…第１のコントローラ、１０１ｂ…第２のコントローラ

Claims

各気筒に２個の点火プラグを備えるエンジンにおいて、
各気筒における２個の点火プラグのうち第１の点火プラグの点火時期を制御する第１の点火時期制御手段を備える第１のコントローラと、
各気筒における２個の点火プラグのうち第２の点火プラグの点火時期を制御する第２の点火時期制御手段を備える第２のコントローラと、
を備える点火制御装置であって、
前記第１および第２の点火時期制御手段は、少なくとも一つの気筒で１個の点火プラグしか使用しない場合に、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする点火制御装置。
前記第１および第２のコントローラは、コントローラが正常に機能しているかどうかを互いに監視する第１および第２の監視部をそれぞれ備え、前記第１および第２の点火時期制御手段は、前記第１および第２の監視部によって正常に機能していないと判断されたコントローラによって制御される点火プラグを使用せず、正常に機能しているコントローラによって制御される点火プラグのみを使用し、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする、請求項１に記載の点火制御装置。
前記第１および第２のコントローラは、各気筒の第１および第２の点火プラグの失火を検出する第１および第２の失火検出部をさらに備え、前記第１および第２の点火時期制御手段は、前記第１および第２の失火検出部のいずれかによって少なくとも一つの気筒で一方の点火プラグの失火が検出された場合に、前記一方のプラグを使用せず、他方の点火プラグの点火時期を、所定のパラメータにしたがって点火時期を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の点火制御装置。
前記第１および第２の点火時期制御手段は、エンジン回転数および吸気圧をパラメータとするマップによって点火時期の補正を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の点火制御装置。
前記第１および第２の点火時期制御手段は、エンジン回転数および吸気圧によって定まる点火時期を、２個の点火プラグを使用する場合に比較して、所定量進めるように補正すること特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の点火制御装置。
前記第１および第２の点火時期制御手段は、前記エンジンのノックが検出された場合に、ノックが検出されない限界の進角まで点火時期を遅らせること特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の点火制御装置。