JP2024001450A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副燃焼室を有するエンジンの燃焼安定性を高める。【解決手段】エンジンは、主燃焼室の内部の混合気を点火する主室点火プラグ９と、副燃焼室の内部の混合気を点火する副室点火プラグ８と、を有する。コントローラ５０は、吸気行程から排気行程に至るクランク角の範囲において、主室点火プラグ９のみが点火する主室点火モードと、副室点火プラグ８のみが点火する副室点火モードと、の間で点火モードを切り換える点火プラグ制御部５０Ｂと、燃料カットにより副燃焼室の壁面温度が所定値未満になったか否かを判定する判定部５０Ｃと、を備える。点火プラグ制御部５０Ｂは、点火モードが副室点火モードであるときに、判定部５０Ｃにより壁面温度が所定値未満になったと判定されると、点火モードを主室点火モードに切り換える。【選択図】図５

Description

本発明は、副燃焼室を有する内燃機関の制御装置に関する。

この種の装置として、従来、主燃焼室と副燃焼室とにそれぞれ点火プラグを設け、エンジンの運転状態に応じてこれら点火プラグの作動を制御するようにした装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１記載の装置では、エンジンの低負荷運転時のみ、主燃焼室の点火プラグを点火する。特許文献２記載の装置では、エンジンの始動時に主燃焼室の点火プラグを点火する。

特開２０１９－４９２５８号公報 特開２０２１－１１３５５１号公報

上記特許文献１，２記載の装置では、エンジンの低負荷運転時またはエンジンの始動時に主燃焼室の点火プラグが点火され、それ以外では主に副燃焼室の点火プラグが点火される。しかしながら、上述した条件以外であっても、副燃焼室の点火プラグを点火したのでは十分な燃焼安定性を得ることができない場合があり、この点で改善の余地がある。

本発明の一態様は、燃料を噴射する燃料噴射部と、気筒内を往復動するピストンに面した主燃焼室と、噴孔を介して主燃焼室に連通する副燃焼室と、主燃焼室の内部の混合気を点火する第１点火部と、副燃焼室の内部の混合気を点火する第２点火部と、を有するとともに、車両の走行中における燃料噴射部からの燃料噴射を遮断する燃料カット機能を有する内燃機関の制御装置であって、吸気行程から排気行程に至るクランク角の範囲において、第１点火部のみが点火するまたは第１点火部の点火後に第２点火部が点火する第１点火モードと、第２点火部のみが点火する第２点火モードと、の間で点火モードを切り換える点火モード切換部と、燃料カットにより副燃焼室の壁面温度が所定値未満になったか否かを判定する判定部と、を備える。点火モード切換部は、点火モードが第２点火モードであるときに、判定部により壁面温度が所定値未満になったと判定されると、点火モードを第１点火モードに切り換える。

本発明によれば、燃料カット後の燃焼安定性を改善することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関としてのエンジンの要部構成を概略的に示す図。 図１の矢印II-II線に沿って切断した場合のエンジンの要部を示す図。 図１の要部拡大図。 点火モードごとの点火プラグの点火時期を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の要部構成を示すブロック図。 図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図５の変形例を示す図。

以下、図１～図７を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明が適用される内燃機関の一例であるエンジン１の要部構成を概略的に示す図である。エンジン１は、車両の減速走行時等に複数の気筒への燃料供給を停止する燃料カット機能を有する火花点火式の内燃機関であり、動作周期の間に吸気、膨張、圧縮および排気の４つの行程を経る４ストロークエンジンである。吸気行程の開始から排気行程の終了までを、便宜上、エンジン１の燃焼行程の１サイクルまたは燃焼サイクルと称する。エンジン１は４気筒、６気筒、８気筒等、複数の気筒を有するが、図１には、単一の気筒の構成を示す。なお、各気筒の構成は互いに同一である。エンジン１は、ガソリンを燃料として火花点火により混合気の燃焼を行うガソリンエンジンである。燃料は、アルコールを含む燃料であってもよい。

図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１１に形成された略円筒形状のシリンダ２と、シリンダ２の内壁に沿って摺動可能に配置されたピストン３と、ピストン３とシリンダヘッド１２との間に形成された燃焼室４と、を有する。ピストン３は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結され、シリンダ２内をピストン３が往復動することにより、クランクシャフト６が回転する。なお、ピストン３の上面は例えば凹凸状に形成されるが、図１では、便宜上、平坦面として示す。

シリンダヘッド１２には、吸気ポート１３と排気ポート１４とが設けられる。燃焼室４には、吸気ポート１３を介して吸気通路１５が連通する一方、排気ポート１４を介して排気通路１６が連通する。吸気ポート１３は吸気バルブ１７により開閉され、排気ポート１４は排気バルブ１８により開閉される。吸気バルブ１７の上流側の吸気通路１５には、スロットルバルブ１９が設けられ、スロットルバルブ１９により燃焼室４へ流れる吸気量が調整される。吸気バルブ１７と排気バルブ１８とは、不図示の動弁機構により、クランクシャフト６の回転に同期した所定のタイミングで開閉される。

シリンダヘッド１２には、燃焼室４に臨むように燃料噴射部としてのインジェクタ７が装着される。インジェクタ７は、例えばシリンダブロック１１の側方かつ吸気バルブ１７の近傍に、先端の燃料噴射口を斜め下方に向けて配置される。インジェクタ７は、コントローラ（図５）からの指令により、吸気行程から圧縮行程にかけての範囲内で１回または複数回、燃焼室４内に燃料を噴射する。すなわち、インジェクタ７は、筒内噴射型の燃料噴射弁として構成される。なお、インジェクタ７の配置はこれに限らず、例えば吸気ポート１３に面してインジェクタ７を配置し、ポート噴射型の燃料噴射弁として構成してもよい。

図２は、吸気バルブ１７と排気バルブ１８の配置を概略的に示す図であり、シリンダ２を下方から見た図（図１の矢印II-II線に沿って切断した図）である。図２には、シリンダ２の中央を通り、互いに直交する一対の基準線Ｌ１，Ｌ２と、基準線Ｌ１，Ｌ２の交点を通って、基準線Ｌ１，Ｌ２に直交する軸線ＣＬ１と、が示される。さらに基準線Ｌ１上には、シリンダ２の中心線である軸線ＣＬ１と平行に、軸線ＣＬ２が示される。図２に示すように、吸気バルブ１７は、基準線Ｌ２の一方側に、基準線Ｌ１を挟んで一対設けられる。排気バルブ１８は、基準線Ｌ２の他方側に、基準線Ｌ１を挟んで一対設けられる。なお、吸気ポート１３と排気ポート１４も、吸気バルブ１７と排気バルブ１８に対応してそれぞれ一対設けられる。一対の排気バルブ１８間の距離は、一対の吸気バルブ１７間の距離よりも長い。図１のインジェクタ７は、基準線Ｌ１上（図２の領域Ａ１）に配置され、基準線Ｌ１に沿って吸気ポート側から排気ポート側へ燃料を噴射する。

図１，図２に示すように、シリンダヘッド１２の略中央部には、吸気ポート１３と排気ポート１４との間において、ピストン３に向けてハウジング４５が突設される。図３は、ハウジング４５の周囲の構成を拡大して示す図１の要部拡大図である。図３に示すように、ハウジング４５は、軸線ＣＬ２を中心とした断面略Ｕ字状、より具体的には、突出側の先端部４６が略円弧状（例えば半円状ないしドーム状）に形成され、先端部４６は、軸線ＣＬ２を中心とした対称形状を呈する。なお、軸線ＣＬ２は、図１のシリンダ２の中心線（軸線ＣＬ１）からインジェクタ７の反対側にずれているが（図２）、軸線ＣＬ２が軸線ＣＬ１に一致するようにハウジング４５を設けてもよい。

ハウジング４５の先端部４６には、軸線ＣＬ２を中心として周方向等間隔に周方向複数の貫通孔、すなわち噴孔４７が開口される。噴孔４７は、軸線ＣＬ２からピストン３側かつ径方向外側に斜めに延在する軸線ＣＬ３に沿って放射状に開口される。なお、軸線ＣＬ２と軸線ＣＬ３とのなす角α１は、燃焼室壁に火炎ジェットが触れないような角度に設定することが好ましく、例えば３０°～６０°の範囲にある。

燃焼室４は、ハウジング４５により、ハウジング４５の外側の主燃焼室４１と、ハウジング４５の内側の副燃焼室４２とに分けられる。図１に示すように、インジェクタ７は主燃焼室４１に面して配置され、主燃焼室４１に燃料が噴射される。インジェクタ７から噴射すべき目標噴射量は、実空燃比が理論空燃比となるように吸気量に応じてコントローラ（図５）により算出される。吸気ポート１３と排気ポート１４との間のシリンダヘッド１２の中央部、より具体的には、軸線ＣＬ２上には、点火プラグ８が設けられる。点火プラグ８は、先端の点火部が副燃焼室４２に面するようにその長手方向の中心線が例えば軸線ＣＬ２に沿って配置され、コントローラからの指定に応じて電気エネルギーにより点火部で火花を発生するように構成される。

インジェクタ７から主燃焼室４１に燃料が噴射されると、主燃焼室４１で空気と燃料との混合気が生成される。この混合気の一部は、周方向複数の噴孔４７を介して副燃焼室４２に流入し、点火プラグ８で点火されて燃焼する。副燃焼室４２で生成された燃焼ガスは、噴孔近傍の混合気を未燃ガスジェットとして主燃焼室４１に追いやった後、複数の噴孔４７からトーチ状の火炎ジェット４８として放射状に噴出し、主燃焼室４１の混合気を燃焼させる。膨張行程では、主燃焼室４１で燃焼した高温高圧の燃焼ガスによってピストン３が押し下げられ、クランクシャフト６が回転される。

エンジン１は、燃費の向上を目的として、エンジン走行時に所定の燃料カット条件が成立するとインジェクタ７からの燃料噴射を停止する燃料カット機能（フューエルカット機能）を有する。すなわち、燃料カット条件が成立すると、燃料カットモード（Ｆ／Ｃモードと呼ぶ）に移行して燃料噴射が停止される。燃料カット条件は、例えばアクセルペダルの操作量（アクセル開度）が所定値以下で、かつ、クランクシャフト６の回転数（エンジン回転数）が所定値以上で、かつ、車速が所定値以上の状態が検出されると、成立する。例えば減速走行時に燃料カット条件が成立する。Ｆ／Ｃモードでは、シリンダ２内への吸気が継続される。なお、燃料カット条件は上述したものに限らない。

図２に示すように、シリンダヘッド１２には、一対の排気バルブ１８の間に、より詳しくは基準線Ｌ１上に、さらに点火プラグ９が設けられる。点火プラグ９は、シリンダ２の中心線（軸線ＣＬ１）からシリンダ壁部までの中間地点（シリンダ半径の１／２の地点）ないしほぼ中間地点において、先端の点火部が主燃焼室４１に面するようにその長手方向の中心線が軸線ＣＬ２と平行に配置され、コントローラからの指定に応じて電気エネルギーにより点火部で火花を発生するように構成される。なお、シリンダ半径の１／２の地点よりも中心側またはシリンダ壁部側に、点火プラグ９を配置してもよい。インジェクタ７から主燃焼室４１に燃料が噴射された後、点火プラグ９が点火されると、主燃焼室４１で混合気が燃焼してピストン３が押し下げられ、クランクシャフト６が回転される。

このように本実施形態では、主燃焼室４１と副燃焼室４２とにそれぞれ点火プラグ８，９が設けられる。以下では、主燃焼室４１に設けられる点火プラグ９を主室点火プラグと呼び、副燃焼室４２に設けられる点火プラグ８を副室点火プラグと呼ぶことがある。点火プラグ８，９の作動はコントローラ（図５）により制御される。点火モードには、燃焼サイクルで主室点火プラグ９のみが点火される主室点火モード、副室点火プラグ８のみが点火される副室点火モード、および主室点火プラグ９と副室点火プラグ８の双方が点火される位相差点火モードが含まれる。

位相差点火モードでは、同一の燃焼サイクルで、主室点火プラグ９が点火された後、クランク角が所定クランク角（所定位相差）だけ変化すると、副室点火プラグ８が点火される。このときの主室点火プラグ９の点火時期と副室点火プラグ８の点火時期との差は、クランクシャフト６の回転角度の差（クランク角差）によって表される。なお、クランク角差を位相差とも呼ぶ。

副室点火プラグ８による燃焼は火炎ジェットによる急速燃焼であるため、副室点火プラグ８による混合気の燃焼速度は、主室点火プラグ９による燃焼速度よりも速い。したがって、位相差が小さすぎると、主燃焼室４１における主室点火プラグ９の点火による火炎の伝播を、副室点火プラグ８の点火による火炎の伝播が追い越し、主室点火プラグ９の点火による効果が得られない。一方、位相差が大きすぎると、主室点火プラグ９の点火によって混合気が十分に燃焼されるため、副室点火プラグ８の点火による火炎が主燃焼室４１に到達するとき、主燃焼室４１では混合気の未燃部分が残っておらず、副室点火プラグ８による急速燃焼の効果を生じさせることができない。この点を考慮し、位相差点火モードにおいて、主室点火プラグ９の点火による燃焼の効果と副室点火プラグ８の点火による燃焼の効果とを得られるように、位相差点火モードの目標位相差が設定される。

コントローラは、エンジン回転数やエンジン１に作用する負荷等のエンジン１の運転状態に応じて点火モードを決定し、点火モードに応じて、点火プラグ８，９に制御信号を出力する。これにより、運転状態に応じて、主室点火モード、副室点火モードおよび位相差点火モードの間で、点火モードが切り換えられる。より詳しくは、予めコントローラのメモリには、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じた点火時期を示す複数のマップが記憶されており、これらマップを用いて、点火モードが切り換えられる。

図４は、点火モードごとの点火プラグ８，９の点火時期を模式的に示す図である。なお、図４では、クランク角θの変化に伴う副室点火プラグ８の点火を〇印で、主室点火プラグ９の点火を△印でそれぞれ示す。図４に示すように、副室点火モードでは、予め記憶されたマップに従いクランク角θ１で副室点火プラグ８が点火され、主室点火プラグ９は休止される。クランク角θ１は、例えば最大トルクが得られる最適点火時期ＭＢＴである。位相差点火モードでは、予め記憶されたマップに従いクランク角θ２で主室点火プラグ９が点火され、θ２から所定の位相差Δθ１だけずれたクランク角θ１で副室点火プラグ８が点火される。主室点火モードでは、予め記憶されたマップに従いクランク角θ２で主室点火プラグ９が点火され、副室点火プラグ８は休止される。

ところで、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて点火モードを副室点火モードに切り換えた場合に、副室点火モードでは良好な燃焼性能が得られない場合がある。例えば燃料カット（Ｆ／Ｃモード）が実行されて副燃焼室４２の壁面温度（ハウジング４５の温度）が低下すると、副燃焼室４２の火炎の熱がハウジング４５に吸収され、火炎の成長が阻害されて、失火のおそれがある。その結果、副燃焼室４２の壁面温度が上昇するまで燃焼が安定せず、十分なエンジン性能が得られないおそれがある。そこで、燃料カット後の燃焼安定性を高めるため、本実施形態は以下のように内燃機関の制御装置を構成する。

図５は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置１００の要部構成を示すブロック図である。図５に示すように、内燃機関の制御装置１００は、コントローラ５０を中心として構成され、コントローラ５０にそれぞれ接続されたアクセル開度センサ５１と、車速センサ５２と、クランク角センサ５３と、吸気量センサ５４と、インジェクタ７と、点火プラグ８，９とを有する。なお、図示は省略するが、コントローラ５０には、実空燃比を検出する空燃比センサなども接続される。

アクセル開度センサ５１は、車両の図示しないアクセルペダルに設けられ、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出する。アクセル開度センサ５１の検出値に応じてエンジン１の目標トルクが指令される。車速センサ５２は、車速を検出する。クランク角センサ５３は、クランクシャフト６に設けられ、クランクシャフト６の回転に伴いパルス信号を出力するように構成される。コントローラ５０は、クランク角センサ５３からのパルス信号に基づいて、ピストン３の吸気行程開始時の上死点ＴＤＣの位置を基準としたクランクシャフト６の回転角度（クランク角）を特定するとともに、エンジン回転数を算出する。したがって、クランク角センサ５３は、エンジン回転数センサとしても機能する。以下では、便宜上、クランク角センサ５３がエンジン回転数を検出するものとして扱う。

吸気量センサ５４は、シリンダ２への吸入空気量を検出するセンサであり、例えば吸気通路１５（より具体的にはスロットルバルブの上流）に配置されたエアフロメータにより構成される。コントローラ５０は、吸気量センサ５４からの信号に基づいてインジェクタ７の目標噴射量を算出する。吸気量センサ５４により検出される吸気量は、エンジン１の出力トルクと相関関係を有する。したがって、吸気量センサ５４は、エンジン負荷を検出するセンサとしても機能する。なお、エンジン負荷（エンジン出力トルク）はコントローラ５０で演算されるものであるが、以下では、便宜上、吸気量センサ５４がエンジン負荷を検出するものとして扱う。

コントローラ５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部と、その他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。コントローラ５０は、機能的構成として、インジェクタ制御部５０Ａと、点火プラグ制御部５０Ｂと、判定部５０Ｃとを有する。

インジェクタ制御部５０Ａは、空燃比センサにより検出された実空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）となるようなフィードバック制御を行いながら、吸気量センサ５４により検出された吸気量に応じて１サイクル当たりの目標噴射量を算出する。そして、クランク角センサ５３により検出された所定のクランク角で、１サイクル当たりに目標噴射量の燃料を噴射するようにインジェクタ７を制御する。例えば、１サイクル当たり１回噴射する単発噴射の場合には、１回で目標噴射量を噴射するように、１サイクル当たり複数回噴射する分割噴射の場合には、複数回の噴射全体で目標噴射量となるようにインジェクタ７を制御する。なお、この場合の燃料噴射モードを通常モードと呼ぶ。

さらに、インジェクタ制御部５０Ａは、燃料カット条件の成否を判定する。燃料カット条件は、例えばアクセル開度センサ５１により検出されたアクセルペダルの操作量（アクセル開度）が所定値以下で、かつ、クランク角センサ５３により検出されたエンジン回転数が所定値以上で、かつ、車速センサ５２により検出された車速が所定値以上の状態が検出されると、成立する。例えば減速走行時に燃料カット条件が成立する。インジェクタ制御部５０Ａは、燃料カット条件が成立と判定すると、燃料噴射モードを通常モードからＦ／Ｃモードに移行して、燃料噴射を停止するようにインジェクタ７を制御する。

インジェクタ制御部５０Ａは、Ｆ／Ｃモードで運転時に、燃料カット復帰条件の成否を判定する。燃料カット復帰条件は、例えばアクセル開度センサ５１によりアクセルペダルの所定の踏み込み操作が検出されると、あるいはクランク角センサ５３により検出されたエンジン回転数が所定値以下に低下すると、成立する。インジェクタ制御部５０Ａは、燃料カット復帰条件が成立と判定すると、燃料噴射モードをＦ／Ｃモードから通常モードに移行して、燃料噴射を再開するようにインジェクタ７を制御する。

点火プラグ制御部５０Ｂは、予め記憶されたエンジン回転数とエンジン負荷と点火モードとの関係を示すマップを用いて、クランク角センサ５３により検出されたエンジン回転数と、吸気量センサ５４により検出されたエンジン負荷と、に応じた目標点火モードを決定する。すなわち、副室点火モード、位相差点火モードおよび主室点火モードの中から目標点火モードを決定する。さらに点火プラグ制御部５０Ｂは、目標点火モードにおいて、目標点火時期で点火するように点火プラグ８，９を制御する。

例えば、副室点火モードが目標点火モードに決定されると、点火プラグ制御部５０Ｂは、予め記憶されたマップに従いエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた目標点火時期（目標クランク角θ１）（図４）を算出し、副室点火プラグ８のみが目標点火時期θ１で点火するように点火プラグ８，９に制御信号を出力する。主室点火モードが目標点火モードに決定されると、点火プラグ制御部５０Ｂは、予め記憶されたマップに従いエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた目標点火時期（目標クランク角θ２）（図４）を算出し、主室点火プラグ９のみが目標点火時期θ２で点火するように点火プラグ８，９に制御信号を出力する。位相差点火モードが目標点火モードに決定されると、点火プラグ制御部５０Ｂは、予め記憶されたマップに従いエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた目標点火時期θ１、θ２を算出し、主室点火プラグ９が目標点火時期θ２で点火し、かつ、副室点火プラグが目標点火時期θ１で点火するように点火プラグ８，９に制御信号を出力する。

判定部５０Ｃは、インジェクタ制御部５０Ａによって燃料噴射モードがＦ／Ｃモードに切り換えられた後、副燃焼室４２の壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったか否かを判定する。所定値Ｔａは、副室点火モードにおいて安定した燃焼が得られる温度であり、例えば７５度である。壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満のときは副室点火モードで失火が発生し、燃焼安定性が得られない。一方、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上のときは失火を回避でき、燃焼が安定する。なお、所定値Ｔａは、予め実験や解析によって求められる。

壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満であるか否かの判定は、Ｆ／Ｃモードの継続時間Δｔをカウントすることで実現できる。すなわち、燃料カット時にはシリンダ２内への吸気が継続されるため、継続時間Δｔが長いと、壁面温度Ｔが低下する。したがって、継続時間Δｔと壁面温度Ｔとの間には相関関係があり、継続時間Δｔが所定時間Δｔ１以上であるとき、判定部５０Ｃは、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったと判定する。なお、所定時間Δｔ１は、予め実験や解析によって求められる。

点火プラグ制御部５０Ｂは、点火モードが主室点火モード以外（例えば副室点火モード）であるときに、判定部５０Ｃにより壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったと判定されると、エンジン回転数とエンジン負荷とに拘わらず点火モードを主室点火モードに切り換える。また、点火モードが主室点火モードであるときに、判定部５０Ｃにより壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったと判定されると、点火プラグ制御部５０Ｂは点火モードを主室点火モードに維持する。

これにより、壁面温度Ｔが低いとき、主室点火プラグ９が点火されるため、火炎の伝播速度は遅いものの、安定した燃焼が得られる。その結果、燃料カット復帰条件が成立してＦ／Ｃモードから通常モードに切り換えられた後、壁面温度Ｔを速やかに上昇させることができる。このとき判定部５０Ｃは、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上になったか否かを判定する。例えば、主室点火モードにおける混合気の燃焼の継続時間Δｔが所定時間Δｔ２以上であるとき、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上になったと判定する。なお、所定時間Δｔ２は、予め実験や解析によって求められる。判定部５０Ｃにより壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上になったと判定されると、インジェクタ制御部５０Ａは、点火モードを、エンジン回転数とエンジン負荷とによって定まる元の点火モード（例えば副室点火モード）に戻す。

図６は、予め定められたプログラムに従いコントローラで実行される処理の一例、特に点火モードの切換に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、イグニッションスイッチのオンによるエンジン１の始動後、所定周期で繰り返される。なお、Ｆ／Ｃモードと通常モードとの切換等、インジェクタ７の燃料噴射に係る処理は、図６の処理とは別に行われる。

図６に示すように、まず、ステップＳ１で、各種センサ５１～５４からの信号を読み込む。次いで、ステップＳ２で、燃料カット条件の成立により燃料噴射モードがＦ／Ｃモードに切り換わっており、かつ、Ｆ／Ｃモードに切り換わってから所定時間Δｔ１以上が経過しているか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、点火モードを主室点火モードに設定して、主室点火プラグ９を目標点火時期θ２で点火させる。次いで、ステップＳ４で、主室点火モード以外への切換を禁止することを示す、フラグ＝１をセットする。

次いで、ステップＳ５で、燃料カット復帰条件の成立により燃料噴射モードがＦ／Ｃモードから通常モードに切り換わっており、かつ、通常モードに切り換わってから所定時間Δｔ２が経過したか否かを判定する。すなわち、主室点火モードで混合気を点火してから所定時間Δｔ２が経過したか否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されると処理を終了する。

一方、ステップＳ２で否定されるとステップＳ６に進み、フラグが１であるか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ７に進む。ステップＳ７では、主室点火モード以外への点火モードの切換を許可する。これにより、予め定められたマップに従い、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて点火モードが切り換わる。次いで、ステップＳ８で、フラグを０にリセットし、処理を終了する。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作をまとめると以下のようになる。燃料カット条件が非成立の通常モードで走行中は、予め定められたマップに従い、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて目標点火モードが決定され、点火モードが目標点火モードとなるように点火プラグ８，９が制御される（ステップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７）。このとき点火モードは、例えば熱効率の高い副室点火モードとなり、副室点火プラグ８が所定の点火時期（クランク角θ１）で点火される。

燃料カット条件が成立して燃料噴射モードがＦ／Ｃモードに切り換わると、副燃焼室４２の壁面温度Ｔが低下する。この状態が所定時間Δｔ１以上継続すると、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になる。このとき、点火モードは、エンジン回転数とエンジン負荷とに拘わらず、主室点火モードに切り換わる（ステップＳ３）。したがって、燃料カット復帰条件が成立してＦ／Ｃモードから通常モードに復帰した後、副室点火プラグ８の点火によって副燃焼室４２の低温の壁面に火炎が当たることを防止することができ、燃焼が不安定となることを回避できる。

このとき、点火モードを主室点火モードとしたことにより、副燃焼室４２の壁面温度Ｔが速やかに上昇する。主室点火モードでの運転は、主室点火モードにおける運転が所定時間Δｔ２継続されるまで維持される（ステップＳ６→ステップＳ５）。これにより継続した燃焼安定性が得られる。主室点火モードにおける運転が所定時間Δｔ２継続すると、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上となる。これにより、主室点火モードから他の点火モードへの切換が許可される（ステップＳ７）。その結果、点火モードは例えば副室燃焼モードとなる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）内燃機関としてのエンジン１は、燃料を噴射するインジェクタ７と、シリンダ２（気筒）内を往復動するピストン３に面した主燃焼室４１と、噴孔４７を介して主燃焼室４１に連通する副燃焼室４２と、主燃焼室４１の内部の混合気を点火する主室点火プラグ９と、副燃焼室４２の内部の混合気を点火する副室点火プラグ８と、を有するとともに、車両の走行中におけるインジェクタ７からの燃料噴射を遮断する燃料カット機能を有する（図１～図３）。この内燃機関の制御装置１００は、吸気行程から排気行程に至るクランク角の範囲において、主室点火プラグ９のみが点火する主室点火モードと、副室点火プラグ８のみが点火する副室点火モードと、主室点火プラグ９の点火後に副室点火プラグ８が点火する位相差点火モードと、の間で点火モードを切り換える点火プラグ制御部５０Ｂ（点火プラグ切換部）と、燃料カットにより副燃焼室４２の壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったか否かを判定する判定部５０Ｃと、を備える（図５）。点火プラグ制御部５０Ｂは、点火モードが主室点火モード以外（例えば副室点火モード）であるときに、判定部５０Ｃにより壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったと判定されると、点火モードを主室点火モードに切り換える（図６）。

このようにＦ／Ｃモードへの切換後は副燃焼室４２の壁面温度Ｔが低下する点を考慮し、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったときに、点火モードを主室点火モードに切り換えるので、燃焼室４における燃焼が安定する。これにより、壁面温度Ｔを早期に所定値Ｔａ以上に上昇させることができ、燃焼安定性を悪化させずに、熱効率の高い副室点火モードへの点火モードの切換を早期に実現可能となる。

（２）判定部５０Ｃは、燃料カットの継続時間Δｔが所定時間Δｔ１以上であるとき、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったと判定する。これにより、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満であるか否かを、温度センサを用いずに容易に判定することができる。

（３）点火プラグ制御部５０Ｂは、判定部５０Ｃにより副燃焼室４２の壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったと判定されて点火モードを主室点火モードに切り換えた後、判定部５０Ｃにより壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上になったと判定されると、主室点火モードから他の点火モード（副室点火モード、位相差点火モード）への切換を許可する（図６）。これにより、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上となるまで主室点火モードから他の点火モードへの切換が禁止されるので、燃焼安定性を維持できる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、いくつかの変形例について説明する。上記実施形態では、燃料カットの継続時間が所定時間Δｔ１以上であるか否かにより、副燃焼室４２の壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったか否かを判定するようにしたが、判定部の構成はこれに限らない。図７は、図５の変形例を示す図である。図７に示すように、コントローラ５０には、図５の構成に加え、さらに副燃焼室４２の壁面温度Ｔを検出する温度センサ５５が接続される。温度センサ５５は、例えば副燃焼室４２に面したハウジング４５に埋め込まれる。

図７の構成では、判定部５０Ｃが、温度センサ５５の検出値に基づいて壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になったか否かを判定する。これにより、Ｔ＜Ｔａであるか否かの判定を精度よく行うことができ、最適なタイミングで点火モードを主室点火モードに切り換えることができる。判定部５０Ｃは、温度センサ５５の検出値に基づいて壁面温度Ｔが所定値Ｔａ以上になったか否かも精度よく判定することができ、これにより最適なタイミングで点火モードを主室点火モードから他の点火モードへ切り換えることができる。なお、温度検出部としての温度センサ５５は、ハウジング４５ではなく、ハウジング４５の近傍の他の位置に設けてもよい。

上記実施形態では、判定部５０ＣによりＴ＜Ｔａと判定されると、点火モード切換部としての点火プラグ制御部５０Ｂが、点火モードを主室点火モードに切り換えるようにしたが、主室点火モードではなく位相差点火モードに切り換えるようにしてもよい。すなわち、燃焼サイクルにおいて、第２点火部としての副室点火プラグ８のみが点火する副室点火モード（第２点火モード）ではなく、第１点火部としての主室点火プラグ９が副室点火プラグ８よりも先行する主室先行点火モード（第１点火モード）に切り換えるのであれば、点火モード切換部の構成はいかなるものでもよい。ここで、主室先行点火モードとは、主室点火モードと位相差点火モードの双方をいう。主室先行点火モードに切り換えるとは、副室点火モードから主室先行点火モードに切り換える場合と、主室先行点火モードを維持する場合の双方を含む。

上記実施形態では、副室点火モードと主室点火モードと位相差点火モードの中から目標点火モードを決定し、点火モードを目標点火モードに切り換えるようにしたが、副室点火モードと主室点火モードの中から目標点火モードを決定し、点火モードを目標点火モードに切り換えるようにしてもよい。この場合、副室点火モードから主室点火モードへの切換時に、位相差点火モードを経由して主室点火モードへ切り換えるようにしてもよく、主室点火モードから副室点火モードへの切換時に、位相差点火モードを経由して副室点火モードへ切り換えるようにしてもよい。

上記実施形態では、内燃機関の制御装置を、エンジン１を有する車両に適用したが、エンジンと走行モータとを有するハイブリッド車両に適用してもよい。ハイブリッド車両は、エンジンを停止して走行モータで走行するＥＶモードに切り換え可能であり、この場合も、Ｆ／Ｃモードに切り換えられときと同様、壁面温度Ｔが所定値Ｔａ未満になることを条件として、点火モードを主室点火モードに切り換えるようにしてもよい。

上記実施形態では、インジェクタ７と副室点火プラグ８（第２点火部）と主室点火プラグ９（第１点火部）とを同一直線（基準線Ｌ１）上に配置したが、第１点火部と第２点火部の配置は上述したものに限らない。上記実施形態では、副室点火プラグ８をシリンダ２の中心線（軸線ＣＬ１）からずらして配置したが、シリンダ２の中心線上に配置してもよい。すなわち、シリンダ２の略中央部に配置されるのであれば、第２点火部の位置は上述したものに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ シリンダ、３ ピストン、４ 燃焼室、７ インジェクタ、８ 副室点火プラグ、９ 主室点火プラグ、４１ 主燃焼室、４２ 副燃焼室、４７ 噴孔、５０ コントローラ、５０Ｂ 点火プラグ制御部、５０Ｃ 判定部、５５ 温度センサ、１００ 制御装置

Claims (4)

1. 燃料を噴射する燃料噴射部と、気筒内を往復動するピストンに面した主燃焼室と、噴孔を介して前記主燃焼室に連通する副燃焼室と、前記主燃焼室の内部の混合気を点火する第１点火部と、前記副燃焼室の内部の混合気を点火する第２点火部と、を有するとともに、車両の走行中における前記燃料噴射部からの燃料噴射を遮断する燃料カット機能を有する内燃機関の制御装置であって、
   吸気行程から排気行程に至るクランク角の範囲において、前記第１点火部のみが点火するまたは前記第１点火部の点火後に前記第２点火部が点火する第１点火モードと、前記第２点火部のみが点火する第２点火モードと、の間で点火モードを切り換える点火モード切換部と、
   燃料カットにより前記副燃焼室の壁面温度が所定値未満になったか否かを判定する判定部と、を備え、
   前記点火モード切換部は、点火モードが前記第２点火モードであるときに、前記判定部により前記壁面温度が前記所定値未満になったと判定されると、点火モードを前記第１点火モードに切り換えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記判定部は、燃料カットの継続時間が所定時間以上であるとき、前記壁面温度が前記所定値未満になったと判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記副燃焼室の壁面温度を検出する温度検出部をさらに備え、
   前記判定部は、前記温度検出部の検出値に基づいて、前記壁面温度が前記所定値未満になったか否かを判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記点火モード切換部は、前記判定部により前記副燃焼室の壁面温度が前記所定値未満になったと判定されて点火モードを前記第１点火モードに切り換えた後、前記判定部により前記壁面温度が前記所定値以上になったと判定されると、前記第１点火モードから前記第２点火モードへの切換を許可することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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