JP4799200B2 - 内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室内に発生するイオン電流を検出し当該イオン電流の状態に基づいて内燃機関の運転状態を制御する運転制御方法に関するものである。

従来、車両に搭載される内燃機関（以下、エンジンと称する）では、燃焼室内に発生するイオン電流を検出して燃焼状態を判定することが試みられている。具体的には、点火後に燃焼室に発生するイオン電流が、検出のために設定される閾値を上回ることによりイオン電流を検出し、検出したイオン電流に基づいて燃焼状態が良好であるか否かを判定するものである。

例えば特許文献１に開示された発明は、スタータが回り始め燃料噴射が開始された時点でイオン電流の検出を開始するものである。そして検出したイオン電流が設定値よりも大である期間の時間を合計した時間、あるいは点火からイオン電流が設定値よりも大である最終時点までの期間のイオン電流が発生している時間から、イオン電流の特性を測定し、燃焼状態を判定するものである。
特開平１１−１０７８９７号公報

ここでイオン電流の測定は、スパークプラグの点火後にイオン電流測定のための測定用電圧（バイアス電圧）がスパークプラグに印加されることによって、燃焼室の内壁とスパークプラグの中心電極との間、及びスパークプラグの電極間に流れるイオン電流を検出することによって行われる。

ところで、燃焼室の壁面温度が十分に高い状態においては、壁面が燃焼によって発生する電子すなわちイオンを好適に捉え得る状態となって、燃焼状態を正確に反映したイオン電流の電流値を検出することができる。

しかしながら、燃焼室の壁面温度は、エンジンの始動時から燃焼を重ねるに伴って火炎の熱を奪いながら徐々に上昇していくものである。そして燃焼室の内壁とスパークプラグの中心電極との間において検出されるイオン電流の電流値は、燃焼室の内壁すなわち壁面の上昇に対応して大きくなる。すなわち、エンジン始動直後においては前記壁面温度が低いため、燃焼に係るイオンを十分捉えることができない。結果として、燃焼室内で正常な燃焼が起こっていたとしても、燃焼室の内壁とスパークプラグの中心電極との間で検出するイオン電流の電流値が例えば暖機後のものよりも小さくなるという傾向が現れることとなる。

そしてこのようなエンジン始動直後の所定サイクルにおける始動時においても上記特許文献の如く、その所定サイクル以外の場合と同様にイオン電流に基づいて燃焼状態を判定すると、正常な燃焼をしているにもかかわらず小さく検出されるイオン電流の値に基づいて、例えば燃焼状態が低下或いは失火に近い状態であるといった判断をしてしまう。そして斯かる判断に基づいて燃焼状態の低下或いは失火を回避するための制御を誤って行ってしまうことにより、空燃比のリッチ状態を招来してしまい、ひいては排気エミッションを不必要に増加させてしまうといったことも起こり得る。

そこで本発明は、燃焼室内に発生するイオン電流に基づいて内燃機関の運転状態を制御するものにおいて、エンジン始動直後の数サイクルにおける燃焼状態の判定を正しく行うことを目的としている。

また、本発明の内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法は、燃焼室内に発生するイオン電流を検出して、検出したイオン電流の状態に基づいて内燃機関の運転状態を制御するものにおいて、内燃機関を始動した際にイオン電流の電流値の計測を開始し、始動における内燃機関の初爆直後から燃焼室の壁面がイオン電流を正確に検出できるまでの所定サイクルは計測した電流値を、その値を大きくするするものであり、電流値を、始動直後においてもっとも大きく補正し、その後小さく補正することを特徴とするものである。

ここで、「値を大きくする」とは、例えば計測した電流値に１を上回る所定の係数を乗じるといった方法に限られることはなく、所定の数値を加えることや、それらの組み合わせに係る所定の演算によって電流値を大きくする態様等を含むものである。また、値を大きくするための前記係数や前記数値は一定であることに限定されることはなく、始動から所定サイクルまでの間に適宜変化させても良い。

このようなものであれば、壁面温度が低いことを考慮してイオン電流検出値を大きく補正することにより、始動直後の数サイクルにおける燃焼状態の判定の確実性を向上させることができる。

さらに、本発明の内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法は、燃焼室内に発生するイオン電流を検出して、検出したイオン電流の状態に基づいて内燃機関の運転状態を制御するものにおいて、設定した判定値を上回るイオン電流を検出することにより燃焼を判定するものとし、始動における内燃機関の初爆直後から燃焼室の壁面がイオン電流を正確に検出できるまでの所定サイクルは、その所定サイクル以外の場合よりも低い判定値を上回るイオン電流を検出することにより燃焼を判定するするものであり、判定値を、初爆直後にもっとも小さく設定し、その後大きくことを特徴とするものである。

このようなものであれば、壁面温度が低いことを考慮して低い判定値を設定したので、始動直後の数サイクルにおけるイオン電流検出値に基づく燃焼状態の判定の精度を向上させることができる。

そして、一般的に空燃比をリッチとすることが多いエンジンの始動時に、斯かる運転状態の制御が始動時希薄燃焼制御であれば、始動時から排気エミッションを低減させることや燃費の向上に供するものとなる。また斯かる運転状態の制御が失火防止制御であれば、始動直後に、失火と誤判定してしまうことを好適に防止することができる。

本発明は、以上説明したような構成とすることにより、始動直後の数サイクルにおける燃焼状態を正確に判定することができるので、当該判定に基づいてエンジンの制御を行うことにより始動直後においても、イオン電流に基づいて、より正確な制御を行うことができる。

また近年、排気ガスに影響を及ぼす制御においてはエンジンの始動時から当該目的のための制御を行うことが注目されるなか、本発明に係るイオン電流に基づく運転制御方法を適用すれば、始動直後の数サイクルにおいても空燃比のリッチ状態を招来することを有効に回避することができ、排気エミッションを抑制したり燃費を向上させたりし得る制御をエンジンの始動時から好適に行うことが可能である。

＜参考例＞
本発明の参考例について、図面を参照して説明する。

図１に概略的に示したエンジン１００は、自動車用の火花点火式４サイクル４気筒のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、その燃料噴射弁５を、電子制御装置６により制御するようにしている。燃焼室３０を形成するシリンダヘッド３１には、吸気弁３２及び排気弁３３が配設されるとともに、火花を発生するとともにイオン電流Ｉを検出するための電極となるスパークプラグ１８が取り付けてある。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ₂ センサ２１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒装置である三元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。なお、図１にあっては、エンジン１００の１気筒の構成を代表して図示している。

電子制御装置６は、中央演算処理装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１と、Ａ／Ｄコンバータ１０とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース９には、サージタンク３内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ１４から出力される気筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ₂ センサ２１から出力される電流信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１８に対してイグニションパルスｇが出力されるようになっている。

このスパークプラグ１８には、イオン電流Ｉを測定するためのバイアス用電源２４が接続され、入力インターフェース９とこのバイアス電源２４との間にはイオン電流測定用回路２５が接続されている。スパークプラグ１８、バイアス用電源２４、イオン電流測定用回路２５及びダイオード２３によりイオン電流検出系４０が構成される。バイアス用電源２４は、イグニションパルスｇが消滅した時点でスパークプラグ１８にイオン電流Ｉの測定のための測定用電圧（バイアス電圧）を印加するものである。そして、測定用電圧の印加により、燃焼室３０の内壁とスパークプラグ１８の中心電極との間、及びスパークプラグ１８の電極間に流れたイオン電流Ｉは、イオン電流測定用回路２５により測定される。そしてイオン電流測定用回路２５は、測定したイオン電流Ｉの電流値に対応するイオン電流信号を電子制御装置６に出力する。このようなバイアス用電源２４とイオン電流測定用回路２５とは、当該分野でよく知られている種々のものを適用することができる。

イオン電流Ｉは、図２（ａ）に示すように、まず、その発生直後に急激に流れる波形を示す。その後、理論空燃比近傍における良好な燃焼状態且つ燃焼室３０の壁面温度が十分に高い場合、上死点（図示せず）手前で減少した後に時間の経過とともに再度増加し、燃焼圧が最大となるクランク角度近傍でその電流値が最大となるといった波形を示す。そしてイオン電流Ｉは徐々に減少して通常、膨張行程の終了近傍において消滅する。

また図２（ｂ）に示すように、何らかの原因で燃焼状態が良好でなく失火に近い燃焼を示すときは、発生直後には同様に急激に流れる波形を示した後、燃焼圧が十分に上昇しないために、総じて同図（ａ）に比べて電流値が低い波形を示す。

これらような電流波形を示すイオン電流Ｉに基づいて燃焼状態を判定するため、判定レベルである閾値（スレッショルドレベル）ＳＬを予め設定し、イオン電流Ｉの電流値あるいはその電流による電圧が閾値ＳＬを超えている期間を発生期間Ｐとして得て、当該発生期間Ｐに基づいて、正常な燃焼状態であるか否かを判定する。

そして図３には、冷間始動におけるエンジン１００の初爆直後から所定サイクルに至るまでの、正常な燃焼している状態に係るイオン電流Ｉの検出波形を示す。同図に示す通り、イオン電流Ｉの発生直後は図２（ａ）及び図２（ｂ）同様に急激に流れる波形を示すが、その後の検出波形は、正常な燃焼をしている図２（ａ）に比べて小さくなって現れる。斯かる検出波形は、エンジン１００の初爆直後から所定サイクルに至るまでは燃焼室３０の壁面の温度が十分に上昇しておらず、燃焼に係る火炎の熱を奪いながら温度が上昇している段階にあり、燃焼に係るイオン電流Ｉを十分に捉え得ない状態にあるからである。なお同図では、イオン電流Ｉの他に、仮想イオン電流ＫＩ、仮想発生期間ＰＫ、始動時閾値ＳＬ１及び始動時発生期間Ｐ１を図示しているが、これらについては後述する第二実施形態並びにその変形例において説明する。

そこで本参考例において、電子制御装置６には、エンジン１００の運転を適宜制御する一方、点火毎に燃焼室３０内に流れるイオン電流Ｉを検出して燃焼状態を判定するもので、冷間始動におけるエンジン１００の初爆直後の所定サイクルは、イオン電流Ｉの検出値に基づく燃焼状態の判定を停止するプログラムが内蔵してある。

このイオン電流Ｉによるプログラムの概要は、図４に示すようなものである。

すなわち、イオン電流Ｉを検出するステップＳ１１が完了した後、ステップＳ１２において、エンジン１００の初爆後のサイクル数が予め決められた所定サイクル数たる基準値よりも多いか否かを判定する。そして、判定したサイクル数が基準値よりも多かった場合にはステップＳ１３へ進む。また判定したサイクル数が基準値よりも少なかった場合には、ステップＳ１５へと進む。

ステップＳ１３では、検出されたイオン電流Ｉにより燃焼期間計算を実施することにより、燃焼状態を判定する。ステップＳ１４では、ステップＳ１３により判定した燃焼状態に基づいた燃焼制御を実施する。

一方ステップＳ１５では、イオン電流Ｉによる燃焼期間計算を禁止する。そしてステップＳ１６では、イオン電流Ｉによる燃焼制御を停止する。この場合、本参考例ではイオン電流Ｉによらない他の燃焼制御が適宜なされることとなる。

以上の構成において、エンジン１００を始動すると、その初爆から基準値を上回るまでの間はステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ１６を繰り返し実行する。従って、この間はイオン電流Ｉに基づいて希薄燃焼制御などの燃焼制御は実施しない。

この後時間が経過し、初爆から基準値を上回る運転状態に至った後は、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４を実行する。

従って、本参考例に係る内燃機関のイオン電流Ｉに基づく運転制御方法は、冷間始動における初爆直後の所定サイクルはイオン電流Ｉの状態に基づく始動時のための制御を停止することによって、初爆後の所定サイクルを経過して燃焼室３０の壁面がイオン電流Ｉを正確に検出できる温度になってから、イオン電流Ｉに基づく制御を開始することができるので、始動直後の所定サイクルにおいては、検出されたイオン電流Ｉに基づいて実際の燃焼状態とは異なる判定に基づいた始動時のための制御を行うという不具合を、有効に回避し得たものとなっている。

以下に本発明に係る第二実施形態並びにその変形例を示す。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。同実施形態おいて、上記実施形態と同様の作用を奏するものについては上記実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略するものとする。

この電子制御装置６には、上記第一実施形態と同様に点火毎に燃焼室３０内に流れるイオン電流Ｉを検出して燃焼状態を判定するものであるが、内燃機関を始動した際にイオン電流Ｉの電流値の計測を開始し、始動直後の所定サイクルは計測した電流値を、その値を大きくするように補正するプログラムが内蔵してある。具体的には、始動すなわち初爆直後の所定サイクルは計測した電流値に係数Ｋを乗じた仮想イオン電流ＫＩを算出するように設定したプログラムが内蔵してある。

係数Ｋは、本実施形態において、燃焼室３０の壁面温度が十分に高い場合に検出されるイオン電流Ｉの検出値と、燃焼室３０の壁面温度が十分に上昇し得ていない場合に検出されるイオン電流Ｉの検出値とを基に予め設定された、例えば１を上回る所定の値である。また係数Ｋは、エンジン１００の初爆後のサイクル数に応じて値が変動するものとしてもよい。初爆後のサイクル数に伴う燃焼室３０の壁面温度の上昇に正確に対応させるためである。その場合は係数Ｋを、始動直後においてもっとも大きな値に設定し、その後点火毎に値が小さくなるように設定する。

仮想イオン電流ＫＩは、燃焼室３０の壁面温度が十分に上昇し得ていない場合に検出されるイオン電流Ｉの検出値に前記係数Ｋを乗じることによって、燃焼室３０の壁面温度が十分に高い場合に検出されるイオン電流Ｉの検出値に近似するように設定されている。

このイオン電流Ｉによるプログラムの概要は、図５に示すようなものである。

すなわち、イオン電流Ｉを検出するステップＳ２１が完了した後、ステップＳ２２において、エンジン１００の始動後のサイクル数が予め決められた基準値よりも多いか否かを判定する。そして、判定した始動後サイクル数が基準値よりも多かった場合にはステップＳ２４へ進む。また判定したサイクル数が基準値よりも少なかった場合には、ステップＳ２３へと進む。

ステップＳ２３では、検出したイオン電流Ｉに所定の係数Ｋを乗じた仮想イオン電流ＫＩを算出する。

ステップＳ２４では、検出されたイオン電流Ｉ或いは仮想イオン電流ＫＩの値に基づいて、それぞれ同様の燃焼期間計算を行うことにより発生期間Ｐ或いは仮想発生期間ＫＰを算出し、燃焼状態を判定する。すなわち、ステップＳ２２において初爆後サイクル数が基準値よりも多いと判定した場合（Ｎｏ）には、イオン電流Ｉが閾値ＳＬを超えている期間を発生期間Ｐとし、当該発生期間Ｐに基づいて燃焼状態の判定を実施する。一方ステップＳ２２において初爆後サイクル数が基準値よりも少ないと判定した場合（Ｙｅｓ）には、当該仮想イオン電流ＫＩが閾値ＳＬを超えている期間を仮想発生期間ＫＰとし、当該仮想発生期間ＫＰに基づいて燃焼状態の判定を実施する。

ステップＳ２５では、ステップＳ２４により判定した燃焼状態に基づいた燃焼制御を実施する。この燃焼状態に基づいた燃焼制御としては、失火防止制御や、希薄燃焼制御、ＥＧＲ制御などの排ガスに影響を及ぼす制御を適宜実施するものとする。

以上の構成において、エンジン１００を始動すると、その初爆から基準値を上回るまでの間はステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５を繰り返し実行する。従って、この間は仮想イオン電流ＫＩに基づいて希薄燃焼制御などの燃焼制御を実施していることとなる。

この後時間が経過し、初爆から基準値を上回る運転状態に至った後は、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５を実行する。従って、この間はイオン電流Ｉに基づいて希薄燃焼制御などの燃焼制御を実施していることとなる。

従って、冷間始動における始動直後の所定サイクルは燃焼室３０の壁面温度が低いことを考慮してイオン電流Ｉの検出値を大きくするようにイオン電流Ｉに係数Ｋを乗じることによって、壁面温度が十分に高い状態において検出されるイオン電流Ｉの値に近似させた仮想イオン電流ＫＩに補正とすることにより、始動直後の数サイクルにおける燃焼状態の判定に係る確実性を有効に向上させることが可能となる。

そして、当該プログラムにより、エンジン１００の始動時、特に燃焼室３０の壁面温度が低い場合において、例えばＯ₂センサ２１による判定によらなくとも、イオン電流Ｉに係数Ｋを乗じた仮想イオン電流ＫＩに基づいて、希薄燃焼状態の検出や、図２（ｂ）に示されるような失火状態を検出し得るものとなっている。すなわち、Ｏ₂センサ２１による判定をし得ず、特にイオン電流Ｉによる燃焼状態の正確な判定が困難であるとされていたエンジン１００の初爆から所定サイクルまでの燃焼状態の判定を、仮想イオン電流ＫＩ、並びに当該仮想イオン電流ＫＩに基づいて燃焼期間計算を行って得た仮想発生期間ＫＰに基づいて行うことにより、燃焼状態の判定を燃焼室３０の壁面温度が低い場合においてもより正確に行い得るものとなっている。

そして斯かる燃焼状態の判定に基づいて失火防止制御を適宜実施すれば、エンジン１００の初爆から失火を正確に検出し得るものとなる。加えて、斯かる燃焼状態の判定に基づいて希薄燃焼制御などの排ガスに影響を及ぼす制御を適宜実施すれば、エンジン１００の初爆時において排ガスのエミッションを有効に低減したり空燃比のリッチ状態を有効に回避し燃費を向上させたりし得る始動時希薄燃焼制御を好適に成し得るものとなる。

また、ステップＳ２４ではイオン電流Ｉ及び仮想イオン電流ＫＩに対して、それぞれ同様の燃焼期間計算によって発生期間Ｐ及び仮想発生期間ＫＰをそれぞれ算出するため、燃焼状態を判定するプログラムの単純化に供するものとなっている。
＜変形例＞
次に、第二実施形態の変形例について説明する。同変形例においても、上記実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略するが、この電子制御装置６には、このようにエンジン１００の運転を制御する一方、点火毎に燃焼室３０内に流れるイオン電流Ｉを検出して燃焼状態を判定するものである。そして、始動すなわち初爆直後の所定サイクルは、その所定サイクル以外の場合よりも低い判定値である始動時閾値ＳＬ１を上回るイオン電流Ｉを検出している時を始動時発生期間Ｐ１として燃焼状態を判定するプログラムが内蔵してある。

始動時閾値ＳＬ１は、本実施形態では、燃焼室３０の壁面温度が低い場合と、前記壁面温度が十分に高い場合とにおいて検出されるそれぞれ同様の燃焼状態に係るイオン電流Ｉの検出波形を基に予め所定の値に設定されたものである。具体的には、燃焼室３０の壁面温度が十分に高い場合において検出されるイオン電流Ｉの検出波形が閾値ＳＬと交差するタイミングと、同様の燃焼状態を示し且つ前記壁面温度が低い場合において検出されるイオン電流Ｉの検出波形が始動時閾値ＳＬ１に対して交差するタイミングとが略等しくなるように設定してある。なお始動時閾値ＳＬ１は、イオン電流Ｉを検出する場合の雑音レベルより大きくして、誤ってイオン電流Ｉを検出することがないように設定するものである。また始動時閾値ＳＬ１は本変形例において、初爆後のサイクル数に応じて値が変動するものとしてもよい。初爆後のサイクル数に伴う燃焼室３０の壁面温度の上昇に正確に対応させるためである。具体的には、初爆直後において始動時閾値ＳＬ１をもっとも小さな値に設定し、その後点火毎に値を大きくして閾値ＳＬに漸次近くなるものとすればよい。

始動時発生期間Ｐ１は、燃焼室３０の壁面温度が低い状態において検出されるイオン電流Ｉが始動時閾値ＳＬ１を上回る期間である。本実施形態では係るイオン電流Ｉを基に予め設定された所定の値である。具体的には、燃焼室３０の壁面温度が十分に高い場合において検出されるイオン電流Ｉが閾値ＳＬを超えるタイミングと、同様の燃焼状態を示し且つ前記壁面温度が低い場合において検出されるイオン電流Ｉが始動時閾値ＳＬ１を超えるタイミングとが略等しくなるように設定してあるので、発生期間Ｐと始動時発生期間Ｐ１とは、略同様のタイミング及び期間を示すこととなる。

このイオン電流Ｉによるプログラムの概要は、図６に示すようなものである。

すなわち、イオン電流Ｉを検出するステップＳ３１が完了した後、ステップＳ３２において、エンジン１００の始動後のサイクル数すなわち初爆後サイクル数が予め決められた所定サイクル数に係る基準値よりも多いか否かを判定する。そして、初爆後サイクル数が基準値よりも多いと判定した場合にはステップＳ３４へ進む。また初爆後サイクル数が基準値よりも少ないと判定した場合には、ステップＳ３３へと進む。

ステップＳ３３では、検出したイオン電流Ｉに基づいて燃焼期間計算を行うための判定値を閾値ＳＬから始動時閾値ＳＬ１へと変更する処理を行う。換言すれば、判定値を閾値ＳＬから始動時閾値ＳＬ１へ低下させる処理を行う。

ステップＳ３４では、ステップＳ３２において判定したサイクル数が基準値よりも多かった場合（Ｎｏ）には、イオン電流Ｉが閾値ＳＬを超えている期間を発生期間Ｐとし、当該発生期間Ｐに基づいて燃焼状態の判定を実施する。一方ステップＳ３２において判定したサイクル数が基準値よりも少なかった場合（Ｙｅｓ）には、当該イオン電流Ｉが閾値ＳＬ１を超えている期間を始動時発生期間Ｐ１とし、当該始動時発生期間Ｐ１に基づいて上述と同様の燃焼状態の判定を実施する。

ステップＳ３５では、ステップＳ３４により判定した燃焼状態に基づいた燃焼制御を実施する。この燃焼状態に基づいた燃焼制御としては、失火防止制御や、希薄燃焼制御などの排ガスに影響を及ぼす制御を適宜実施するものとする。

以上の構成において、エンジン１００を始動すると、その初爆から基準値を上回るまでの間はステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５を繰り返し実行する。従って、この間は始動時閾値ＳＬ１に基づいて希薄燃焼制御などの燃焼制御を実施していることとなる。

この後時間が経過し、初爆から基準値を上回る運転状態に至った後は、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３５を実行する。従って、この間は閾値ＳＬに基づいて希薄燃焼制御などの燃焼制御を実施していることとなる。

従って、冷間始動における始動直後の所定サイクルは、その所定サイクル以外の場合よりも低い判定値である始動時閾値ＳＬ１を上回るイオン電流Ｉを検出している時を始動時発生期間Ｐ１として、当該始動時発生期間Ｐ１を基に燃焼状態を判定するものである。すなわち、エンジン１００の始動直後の数サイクルは燃焼室３０の壁面温度が低いことを考慮した判定値、すなわち始動時閾値ＳＬ１を設定したので、初爆直後の数サイクルにおけるイオン電流Ｉの検出値に基づいて、発生期間Ｐに対して期間及びタイミングが略等しい発生期間Ｐ１を算出することにより、当該発生期間Ｐ１に基づく燃焼状態の判定の精度を有効に向上させることができる。

そして斯かる燃焼状態の判定に基づいて失火防止制御を適宜実施すれば、エンジン１００の初爆から失火を未然に防止し得るものとなる。加えて、斯かる燃焼状態の判定に基づいて希薄燃焼制御などの排ガスに影響を及ぼす制御を適宜実施すれば、エンジン１００の初爆時において排ガスのエミッションを有効に低減したり空燃比のリッチ状態を有効に回避し燃費を向上させたりし得る始動時希薄燃焼制御を好適に成し得るものとなる。

また、ステップＳ３４では発生期間Ｐ及び始動時発生期間Ｐ１に基づいて、それぞれ同様に燃焼状態の判定を行うため、燃焼状態を判定するプログラムの単純化に供するものとなっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。

例えば、エンジンの始動時であったとしても、例えば先の運転時の燃焼に係る余熱によって、エンジン始動時からイオン電流が良好に検出し得る場合も考えられる。斯かる場合を踏まえて、以上の制御は、冷間始動時にのみ実施するものであっても良い。

また上記実施形態に係る燃焼状態の判定を始動時ＥＧＲ制御に適用する場合は、イオン電流によって燃焼状態を判定し、その判定結果によって、ＥＧＲ量を適宜変更する態様となる。そのようなものであれば、始動時においても吸気系へ循環させるＥＧＲ量を適切に設定することができるので、排気ガスにおけるＮＯｘの発生量を好適に抑制することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の参考例におけるエンジン及び電子制御装置の概略構成を示す概略構成説明図。 同参考例のイオン電流の電流波形を示すグラフ。 同上 同参考例の制御手順を示すフローチャート。 本発明の第二実施形態における制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の変形例における制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

１００…内燃機関（エンジン）
３０…燃焼室
６…電子制御装置
７…中央演算処理装置
８…記憶装置
９…入力インターフェース
１１…出力インターフェース
Ｉ…イオン電流
Ｋ…係数
ＳＬ…判定値（閾値）
ＳＬ１…判定値（始動時閾値ＳＬ１）
Ｐ…発生期間
ＫＰ…仮想発生期間
Ｐ１…始動時発生期間

Claims (4)

1. 燃焼室内に発生するイオン電流を検出して、検出したイオン電流の状態に基づいて内燃機関の運転状態を制御するものにおいて、
   内燃機関を始動した際にイオン電流の電流値の計測を開始し、
   始動における内燃機関の初爆直後から燃焼室の壁面がイオン電流を正確に検出できるまでの所定サイクルは計測した電流値を、その値を大きくするように補正するものであり、
   電流値を、始動直後においてもっとも大きく補正し、その後小さく補正する内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法。
2. 燃焼室内に発生するイオン電流を検出して、検出したイオン電流の状態に基づいて内燃機関の運転状態を制御するものにおいて、
   設定した判定値を上回るイオン電流を検出することにより燃焼を判定するものとし、
   始動における内燃機関の初爆直後から燃焼室の壁面がイオン電流を正確に検出できるまでの所定サイクルは、その所定サイクル以外の場合よりも低い判定値を上回るイオン電流を検出することにより燃焼を判定するものであり、
   判定値を、初爆直後にもっとも小さく設定し、その後大きくする内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法。
3. 運転状態の制御が、始動時希薄燃焼制御である請求項１又は２記載の内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法。
4. 運転状態の制御が、失火防止制御である請求項１又は２記載の内燃機関のイオン電流に基づく運転制御方法。

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