JP6044370B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents
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Description
筒内の混合気に点火するための点火プラグと、
筒内に生成されるタンブル流またはスワール流を調整する調整手段と、
筒内の実タンブル比または実スワール比を推定する推定手段と、
目標タンブル比または目標スワール比を設定する設定手段と、
前記実タンブル比が前記目標タンブル比になるように、または前記実スワール比が前記目標スワール比になるように前記調整手段を制御する制御手段と、
吸気弁の閉じ時期直前の所定期間内の判定タイミングにおける前記実タンブル比と前記目標タンブル比との差に応じて、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比と前記目標スワール比との差に応じて、当該差を検出したサイクルと同じサイクルの点火時期を変更する点火時期調整手段と、
を備えることを特徴とする。
前記点火時期調整手段は、前記判定タイミングにおける前記実タンブル比が前記目標タンブル比よりも小さい場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比が前記目標スワール比よりも小さい場合に、点火時期を遅角することを特徴とする。
前記判定タイミングにおける前記実タンブル比と前記目標タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比と前記目標スワール比との差が所定値よりも大きい場合に、前記点火プラグに追加の点火エネルギーを供給する追加点火エネルギー供給手段を更に備えることを特徴とする。
前記判定タイミングにおける前記実タンブル比が前記目標タンブル比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比が前記目標スワール比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、前記点火プラグに追加の点火エネルギーを供給する追加点火エネルギー供給手段を更に備えることを特徴とする。
筒内の混合気に点火するための第2の点火プラグと、
前記判定タイミングにおける前記実タンブル比と前記目標タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比と前記目標スワール比との差が所定値よりも大きい場合に、前記点火プラグによる点火に加えて前記第2の点火プラグによる点火を実行する点火エネルギー増大手段と、
を更に備えることを特徴とする。
筒内の混合気に点火するための第2の点火プラグと、
前記判定タイミングにおける前記実タンブル比が前記目標タンブル比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比が前記目標スワール比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、前記点火プラグによる点火に加えて前記第2の点火プラグによる点火を実行する点火エネルギー増大手段と、
を更に備えることを特徴とする。
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関(ここでは、一例としてガソリンエンジンであるものとする)10を備えている。内燃機関10では、所定の運転領域において、均質リーン燃焼運転が行われる。内燃機関10の各気筒の燃焼室12には、吸気通路14および排気通路16が連通している。内燃機関10の各気筒には、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁18が設けられている。
(気流制御弁を用いた渦流比フィードバック制御)
筒内の気流や圧縮上死点近傍のガスの乱れには、サイクル間でばらつきが生じる。そこで、本実施形態のシステムでは、1サイクル内で実タンブル比を運転状態(例えば、エンジン負荷とエンジン回転数とで規定)に応じた目標タンブル比に一致させるべく、計測タンブル比と設計タンブル比との差を気流制御弁28の制御値にフィードバックする渦流比フィードバック制御を実行する。ここでいう計測タンブル比とは、図2を参照して後述する手法によって算出される値であり、実タンブル比の推定値に相当するものである。また、設計タンブル比とは、運転状態に応じて事前に設定されたタンブル比であり、本実施形態では、これが目標タンブル比として用いられる。
図2は、タンブル比と吸気ポート14aの流量係数と吸気弁32のバルブリフト量との関係を示す図である。渦流比(タンブル比)は、ピストンが1往復する間に燃焼室12内で気流(タンブル流)がどれだけ回転するかを無次元化した値である。
本実施形態のシステムにおいてEUC40が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンについて説明する。
図3は、本発明の実施の形態1においてECU40が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。渦流比フィードバック制御ルーチンは各気筒においてサイクル毎に実行される。ECU40には、図2に示すような流量係数とタンブル比との関係を定めたマップや、運転状態に応じた設計タンブル履歴が記憶されている。具体的には、設計タンブル履歴として、クランクアングル毎の設計タンブル比が記憶されている。
図5は、本発明の実施の形態1における特徴的な点火制御を説明するための図である。尚、計測タンブル比の算出自体は、上述したように吸気弁32の開弁期間中において行われるものであり、図5において吸気弁32の開弁期間の経過後の期間中に破線で示す波形は、吸気弁32の開弁期間の終了時の図5中の計測タンブル比の強さであったタンブル流がその後の圧縮行程において示すタンブル比として想定される値の履歴である。
図6は、本発明の実施の形態1においてECU40が実行する点火制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、上記図3に示す渦流比フィードバック制御ルーチンと並行して実行されるものとする。
また、上述した実施の形態1においては、ECU40が上記S15〜S17の判定がすべて成立する場合に上記S19の処理を実行することにより前記第3の発明における「追加点火エネルギー供給手段」が実現されている。また、前記第4の発明における「追加点火エネルギー供給手段」は、ECU40が、上記S17の判定に代え、空燃比が所定値よりもリーンであると判定された場合に上記S19の処理を実行することにより実現することができる。
次に、図7および図8を主に参照して本発明の実施の形態2について説明する。
[実施の形態2のシステム構成]
図7は、本発明の実施の形態2の内燃機関50のシステム構成を説明するための模式図である。図7において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図7に示すシステムの構成は、点火装置52の構成が点火装置20と異なっている点を除き、上述した実施の形態1のシステムの構成と同様である。すなわち、本実施形態の点火装置52は、図7に示すように、第1(メイン)の点火プラグ52aとともに、第2(サブ)の点火プラグ52bを備えている。第2の点火プラグ52bの配置場所は、ここでは、一例として排気ポート16aの近傍としている。点火装置52は上述したECU40により制御される。
本実施形態においても、上述した渦流比フィードバック制御が行われている点については、実施の形態1と同様である。以下、本実施形態における特徴的な点火制御について説明する。
本実施形態においても、吸気弁32の開弁期間の後期における計測タンブル比(実タンブル比)と設計タンブル比(目標タンブル比)との差に応じて、点火時期の変更を行う点は、実施の形態1と同様である。
図8は、本発明の実施の形態2においてECU40が実行する点火制御ルーチンのフローチャートである。尚、図8において、実施の形態1における図6に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
12 燃焼室
14 吸気通路
14a 吸気ポート
16 排気通路
16a 排気ポート
18 燃料噴射弁
20、52 点火装置
20a、52a 点火プラグ
22 クランク角センサ
24 第1流量計
26 スロットルバルブ
28 気流制御弁
30 第2流量計
32 吸気弁
34 可変動弁機構
36 A/Fセンサ
40 ECU(Electronic Control Unit)
52b 第2点火プラグ
Claims (6)
- 筒内の混合気に点火するための点火プラグと、
筒内に生成されるタンブル流またはスワール流を調整する調整手段と、
筒内の実タンブル比または実スワール比を推定する推定手段と、
目標タンブル比または目標スワール比を設定する設定手段と、
前記実タンブル比が前記目標タンブル比になるように、または前記実スワール比が前記目標スワール比になるように前記調整手段を制御する制御手段と、
吸気弁の閉じ時期直前の所定期間内の判定タイミングにおける前記実タンブル比と前記目標タンブル比との差に応じて、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比と前記目標スワール比との差に応じて、当該差を検出したサイクルと同じサイクルの点火時期を変更する点火時期調整手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。 - 前記点火時期調整手段は、前記判定タイミングにおける前記実タンブル比が前記目標タンブル比よりも小さい場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比が前記目標スワール比よりも小さい場合に、点火時期を遅角することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火制御装置。
- 前記判定タイミングにおける前記実タンブル比と前記目標タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比と前記目標スワール比との差が所定値よりも大きい場合に、前記点火プラグに追加の点火エネルギーを供給する追加点火エネルギー供給手段を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の点火制御装置。
- 前記判定タイミングにおける前記実タンブル比が前記目標タンブル比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比が前記目標スワール比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、前記点火プラグに追加の点火エネルギーを供給する追加点火エネルギー供給手段を更に備えることを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の点火制御装置。
- 筒内の混合気に点火するための第2の点火プラグと、
前記判定タイミングにおける前記実タンブル比と前記目標タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比と前記目標スワール比との差が所定値よりも大きい場合に、前記点火プラグによる点火に加えて前記第2の点火プラグによる点火を実行する点火エネルギー増大手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の点火制御装置。 - 筒内の混合気に点火するための第2の点火プラグと、
前記判定タイミングにおける前記実タンブル比が前記目標タンブル比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、または前記判定タイミングにおける前記実スワール比が前記目標スワール比よりも小さい場合において空燃比が所定値よりもリーンである場合に、前記点火プラグによる点火に加えて前記第2の点火プラグによる点火を実行する点火エネルギー増大手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の点火制御装置。
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