JP6044370B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の点火制御装置に係り、特に、筒内に渦流（タンブル流またはスワール流）を生じさせる内燃機関のために点火を制御する装置として好適な内燃機関の点火制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、気筒内に渦流を生じさせるエンジン渦流制御装置が知られている。このエンジン渦流制御装置は、気筒内に渦流を生じさせる渦流発生バルブと、この渦流発生バルブの開度を可変させる電動アクチュエータと、この電動アクチュエータを通電制御する制御装置とを備えている。また、本特許文献１には、スロットルバルブ上流の吸気流量と渦流発生バルブ下流の吸気流量との関係を用いて推定渦流比を求め、この推定渦流比が運転状態に応じた目標渦流比に追従するように電動アクチュエータを介して渦流発生バルブの開度をフィードバック制御することが開示されている。

特開２０１２−０２１５０１号公報

上記特許文献１に記載のように推定渦流比が目標渦流比に追従するようにフィードバック制御を行っている場合において、吸気弁の開弁期間の後期（特に、吸気弁が閉じる直前の終期）において推定渦流比と目標渦流比との間に乖離（差）が生じている場合（例えば、上記の乖離をフィードバック制御によって解消し切れていないような場合）には、渦流発生バルブの制御を行ったとしても時間的な余裕がないため、推定渦流比と目標渦流比との乖離が生じたまま圧縮行程に入ってしまう可能性がある。その結果、燃焼悪化が生じてしまうことが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気弁の開弁期間の後期において実渦流比と目標渦流比との間に乖離が生じたまま圧縮行程を迎える場合であっても、燃焼悪化を抑制することのできる内燃機関の点火制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の点火制御装置であって、
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。

また、第２の発明は、第１の発明において、
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。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
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。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
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。

また、第５の発明は、第１または第２の発明において、
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。

また、第６の発明は、第２または第３の発明において、
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。

第１の発明によれば、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この比較の対象となるサイクルの点火時期を変更することにより、制御手段による制御が間に合わずに実タンブル比と目標タンブル比との間または実スワール比と目標スワール比との間に乖離が生じたまま圧縮行程を迎える場合であっても、点火時期の調整によって、燃焼悪化を抑制することが可能となる。

第２の発明によれば、上記判定タイミングにおける実タンブル比が目標タンブル比よりも小さい場合または上記判定タイミングにおける実スワール比が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により、目標タンブル比に対する実タンブル比の不足または目標スワール比に対する実スワール比の不足に起因する燃焼悪化を抑制することができる。

第３の発明によれば、実タンブル比と目標タンブル比との差、または実スワール比と目標スワール比との差が大きいために点火時期の調整だけでは燃焼悪化を抑制することが難しい状況において、燃焼悪化をより確実に抑制できるようになる。

第４の発明によれば、大きくリーン化された空燃比に制御されているために点火時期の調整だけでは燃焼悪化を抑制することが難しい状況において、燃焼悪化をより確実に抑制できるようになる。

第５の発明によれば、実タンブル比と目標タンブル比との差、または実スワール比と目標スワール比との差が大きいために点火時期の調整だけでは燃焼悪化を抑制することが難しい状況において、燃焼悪化をより確実に抑制できるようになる。

第６の発明によれば、大きくリーン化された空燃比に制御されているために点火時期の調整だけでは燃焼悪化を抑制することが難しい状況において、燃焼悪化をより確実に抑制できるようになる。

本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための模式図である。 タンブル比と吸気ポートの流量係数と吸気弁のバルブリフト量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行され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。 本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。 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。 本発明の実施の形態１において実行される点火制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２の内燃機関のシステム構成を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２において実行される点火制御ルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［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。

更に、内燃機関１０の各気筒には、筒内の混合気に点火するための点火プラグ２０ａを含む点火装置（点火プラグ２０ａ以外の構成要素の図示は省略）２０が設けられている。点火装置２０は、通常の点火時に使用する点火エネルギーよりも大きな点火エネルギーを必要に応じて点火プラグ２０ａに供給可能に構成されているものとする。このような構成は、例えば、通常の点火時に使用するメイン点火コイルとは別に追加の点火エネルギー供給のためのサブ点火コイルを備えておき、必要に応じてサブ点火コイルをも利用するようにすることで実現することができる。また、クランク軸（図示省略）の近傍には、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ２２が配置されている。

吸気通路１４の入口近傍には、吸気通路１４に吸入される空気の流量を計測するための第１流量計２４が設けられている。第１流量計２４の下流には、吸気通路１４を流れる空気の流量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられている。吸気通路１４は、スロットルバルブ２６の下流において各気筒に分岐し、各気筒の吸気ポート１４ａを形成している。

各吸気ポート１４ａには、気流制御弁２８が配置されている。本実施形態の気流制御弁２８は、一例として、筒内のタンブル流（縦渦流）を調整するためのタンブルコントロールバルブとして備えられている。このような気流制御弁２８によれば、バルブを立てることによってバルブ開度を小さくして吸気ポート１４ａの開口面積を小さくすることにより、筒内に生成されるタンブル流を強めることができる。

気流制御弁２８の下流側の吸気ポート１４ａ（気流制御弁２８によって流路が絞られることによって吸気の流速が高められる部位）には、その位置での吸気の流量を計測するための第２流量計３０が設けられている。第２流量計３０は各気筒の吸気ポート１４ａに配置されているため気筒毎に吸気の流量を計測することができる。また、各吸気ポート１４ａの下流端には、吸気ポート１４ａを開閉するための吸気弁３２が配置されている。吸気弁３２は、当該吸気弁３２のリフト量および作用角を変更可能とする可変動弁機構３４によって開閉駆動される。

更に、排気通路１６には、排気ガスの空燃比を検知するためのＡ／Ｆセンサ３６が取り付けられている。図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したクランク角センサ２２、第１流量計２４、第２流量計３０およびＡ／Ｆセンサ３６等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述した燃料噴射弁１８、点火装置２０、スロットルバルブ２６、気流制御弁２８および可変動弁機構３４等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサと所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、燃料噴射制御および点火制御などの所定のエンジン制御を行うものである。

［実施の形態１における特徴的制御］
（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。

渦流比フィードバック制御について図２乃至図４を用いて説明する。
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。

タンブル比と吸気ポート１４ａの流量係数とは強い相関関係があり、瞬時の（あるクランクアングルにおける）タンブル比は、この流量係数とバルブリフト量とから一意に定まる（図２）。これは、タンブル比は吸気ポート１４ａの端部の流線の絞りによって決まるからである。具体的には、流量係数が大きいほど、吸気ポート１４ａの絞りは小さくなる。一方、流量係数が小さいほど、吸気ポート１４ａの絞りは大きくなる。

吸気ポート１４ａの流量係数は、例えば、第１流量計２４を用いて計測される空気流量と第２流量計３０を用いて計測される空気流量との比に基づいて算出することができる。そのうえで、本実施形態では、シミュレーションや実験等に基づいて図２に示すようなタンブル比と流量係数とバルブリフト量との関係を定めたマップを用意しておくことで、流量計２４、３０を用いて算出される瞬時の流量係数とバルブリフト量とに対応する瞬時のタンブル比が「計測タンブル比」として算出される。図２の関係（マップ）は、同一バルブリフト量下においては流量係数が小さいほどタンブル比が大きくなり、かつ、バルブリフト量が大きいほど、同一流量係数下におけるタンブル比が大きくなるように設定されている。

（渦流比フィードバック制御ルーチン）
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。

ＥＣＵ４０は、先ず、流量計２４、３０を用いて吸気ポート１４ａの流量係数を求める（Ｓ１０）。所定クランクアングルは、吸気弁３２が開弁している期間中のクランクアングルである。次いで、ＥＣＵ４０は、図２に示すような傾向を定めたマップを用いて、Ｓ１０で求められた流量係数と現在のバルブリフト量とに対応する瞬時のタンブル比（現サイクルの吸気弁３２の開弁期間中の計測タンブル比）を取得する（Ｓ１１）。

次に、ＥＣＵ４０は、運転状態に応じた設計タンブル履歴から上記所定クランクアングルに対応する設計タンブル比を取得し、計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する（Ｓ１２）。次いで、ＥＣＵ４０は、算出した差に応じて気流制御弁２８のフィードバック制御値を決定する（Ｓ１３）。具体的には、現サイクルの吸気弁３２の開弁期間中に取得した計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、現サイクルの吸気行程中に気流制御弁２８の弁開度を下げる（タンブルコントロールバルブにおいてはバルブを立てる）方向に制御する制御値を決定する。一方、計測タンブル比が設計タンブル比よりも大きい場合には気流制御弁２８の弁開度を上げる方向に制御する制御値を決定する。制御値を決定後、ＥＣＵ４０は、Ｓ１３において設定された制御値に応じた制御信号を現サイクルの吸気行程中に気流制御弁２８に出力する（Ｓ１４）。その後、本ルーチンの処理は終了される。次サイクルにおいて再び本ルーチンは実行される。

上述した制御ルーチンによれば、気筒毎に、各サイクルの吸気弁３２の開弁期間中に計測タンブル比を設計タンブル比に一致させるように気流制御弁２８の開度を制御することができる。図４は、本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。図４には、運転状態に応じた設計タンブル履歴に比して計測タンブル比が小さい例が示されている。上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、気流制御弁２８を立ててタンブル比を増大させることで、計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させることができる。これにより、各気筒のサイクル間の気流パターン、筒内ガスの乱れの変動を低減することができる。

（実施の形態１における点火制御）
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。

気流制御弁２８を用いた上述の渦流比フィードバック制御を行っている場合であっても、図５に示すように、吸気弁３２の開弁期間の後期（特に、吸気弁３２が閉じる直前の終期）において計測タンブル比（実タンブル比）と設計タンブル比（目標タンブル比）との間に乖離（差）が残存することもあり得る。このような場合に、気流制御弁２８の制御を行ったとしても時間的な余裕がないため、計測タンブル比と設計タンブル比との乖離が生じたまま圧縮行程に入ってしまう可能性がある。その結果、計測タンブル比が設計タンブル比と乖離している状態で点火時期を迎える状況が生じ得る。図５に示すように、吸気弁３２の開弁期間の後期において計測タンブル比が設計タンブル比を下回っている場合に、運転状態に応じた通常の点火時期で点火を行うこととすると、点火の実行時に点火プラグ２０ａ周りの筒内ガスの流速を十分に確保できなくなり、燃焼悪化、更には失火が生じてしまうことが懸念される。このような課題は、理論空燃比よりもリーンな空燃比の下で行うリーン運転時において顕著となる。

そこで、本実施形態では、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、点火時期を変更するようにした。より具体的には、吸気弁３２の開弁期間の後期（例えば、吸気弁３２の閉じ時期に対して５°ＣＡだけ早いタイミング）における計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、運転状態に応じた通常の点火時期（すなわち、計測タンブル比と設計タンブル比との差が実質的に無い時に用いる点火時期）に対して点火時期を遅角するようにした。より具体的には、点火時期の遅角は、当該遅角を行うことによって点火実行時の筒内温度がより高くなる範囲内で実行される。すなわち、この場合には、圧縮上死点よりも進角側のクランク角度に設定される通常時の点火時期に対して、圧縮上死点に近づくように点火時期が遅角される。

更に、本実施形態では、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい（つまり、計測タンブル比が設計タンブル比を大きく下回る）場合には、点火プラグ２０ａに対して追加の点火エネルギーを供給するようにした。

（点火制御ルーチン）
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。

図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、先ず、現時点における計測タンブル比が設計タンブル比を下回るか否かを判定する（Ｓ１５）。その結果、計測タンブル比が設計タンブル比を下回ると判定された場合には、ＥＣＵ４０は、次いで、今回の判定タイミングが吸気弁３２の閉じ時期直前の所定期間（ここでは、５°ＣＡ）内であるか否かを判定する（Ｓ１６）。

上記Ｓ１６における判定が不成立となる場合、つまり、気流制御弁２８の制御によって計測タンブル比を設計タンブル比に近づけるための時間的余裕がある状況であると判断できる場合には、本ルーチンに基づく処理は行われず、上記図３に示す渦流比フィードバック制御が実行されることとなる。一方、上記Ｓ１６の判定が成立する場合、つまり、気流制御弁２８の制御によって計測タンブル比を設計タンブル比に近づけるための時間的余裕がない状況であると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、次いで、設計タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１７）。

上記Ｓ１７における判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ４０は、次いで、今回のサイクルにおいて用いられる点火時期を、より筒内温度が高くなるタイミングで点火が実行されるように、運転状態に応じた通常の点火時期に対して所定値だけ遅角させる処理を実行する（Ｓ１８）。一方、上記Ｓ１８における判定が成立する場合、つまり、計測タンブル比と設計タンブル比との差が大きいために上記の点火時期の遅角だけでは燃焼悪化や失火を抑制することが難しい状況にあると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、今回のサイクルにおける点火の実行時に、点火エネルギーを通常の点火エネルギーよりも増加させるための処理（サブコイルを用いて追加の点火エネルギーを供給する処理）を実行する（Ｓ１９）。

以上説明した図６に示す点火制御ルーチンによれば、吸気弁３２の開弁期間の後期（上記判定タイミング）における計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、同一サイクルの点火時期を遅角することにより、筒内温度がより高くなるタイミングで点火が行われるように点火時期が遅角されるようになる。これにより、設計タンブル比に対する実タンブル比（計測タンブル比）の不足に起因する燃焼悪化や失火を抑制することができる。

更に、上記点火制御ルーチンによれば、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きいために点火時期の遅角だけでは燃焼悪化や失火を抑制することが難しい状況にあると判断できる場合には、点火プラグ２０ａへの点火エネルギーの供給量を増やすことにより、点火時期の遅角を行う場合と比べ、燃焼悪化や失火をより確実に抑制できるようになる。

ところで、上述した実施の形態１においては、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、点火プラグ２０ａに対して追加の点火エネルギーを供給するようにしている。しかしながら、このような追加の点火エネルギーの供給は、上記の判断結果に基づく場合の実行に代え、或いは当該判断結果に基づく場合の実行とともに、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比が設計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、実行されるものであってもよい。更に、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、或いは、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比が設計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、上記の追加の点火エネルギーの供給とともに、上述した点火時期の遅角をも行うようにしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、気流制御弁２８が前記第１の発明における「調整手段」に相当している。また、ＥＣＵ４０が上記Ｓ１０およびＳ１１の処理を実行することにより前記第１の発明における「推定手段」が実現されており、ＥＣＵ４０が上記図３に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「制御手段」が実現されており、ＥＣＵ４０が上記Ｓ１５およびＳ１６の判定がともに成立し、かつ上記Ｓ１７の判定が不成立となる場合に上記Ｓ１８の処理を実行することにより前記第１の発明における「点火時期調整手段」が実現されている。
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。

実施の形態２．
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。

[実施の形態２における特徴的な制御]
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。

（実施の形態２における点火制御）
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。

そのうえで、本実施形態では、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい（計測タンブル比が設計タンブル比を大きく下回る）場合には、第１の点火プラグ５２ａとともに第２の点火プラグ５２ｂをも用いて多点点火を行うことにより、通常の点火エネルギーよりも大きな点火エネルギーの供給を行うようにした。

（点火制御ルーチン）
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。

図８に示すルーチンでは、Ｓ１５〜Ｓ１７の判定がすべて成立する場合、すなわち、計測タンブル比が設計タンブル比を下回ると判定され、当該判定タイミングが吸気弁３２の閉じ時期の直前であり、かつ、計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい場合には、ＥＣＵ４０は、今回のサイクルにおける点火の実行時に、複数の点火プラグ（本実施形態では、第１の点火プラグ５２ａと第２の点火プラグ５２ｂ）を用いた点火を行う処理を実行する（Ｓ２０）。

以上説明した図８に示すルーチンによれば、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きいために点火時期の遅角だけでは燃焼悪化や失火を抑制することが難しい状況にあると判断できる場合には、同一気筒内に備えられている複数の点火プラグ５２ａ、５２ｂを用いた点火を行うことによって点火エネルギーの供給を増やすという手法により、燃焼悪化や失火を抑制できるようになる。

ところで、上述した実施の形態２においては、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、複数の点火プラグ５２ａ、５２ｂを用いた点火を行うことによって点火エネルギーを増大させている。しかしながら、このような点火エネルギーの増大は、上記の判断結果に基づく場合の実行に代え、或いは当該判断結果に基づく場合の実行とともに、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比が設計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、実行されるものであってもよい。更に、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比と設計タンブル比との差が所定値よりも大きい場合に、或いは、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比が設計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、上記の点火エネルギーの増大とともに、上述した点火時期の遅角をも行うようにしてもよい。

また、上述した実施の形態２においては、第１の点火プラグ５２ａとともに、第２の点火プラグとして１つの点火プラグ５２ｂを備える点火装置５２を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における「第２の点火プラグ」は、１つに限らず、２つ以上であってもよい。そして、本発明における「点火エネルギー増大手段」は、２つ以上備えられる第２の点火プラグのうちの少なくとも１つ以上の点火プラグを点火エネルギーの増大のために追加的に使用するものであってもよい。

尚、上述した実施の形態２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Ｓ２０の処理を実行することにより前記第５の発明における「点火エネルギー増大手段」が実現されている。また、前記第６の発明における「点火エネルギー増大手段」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Ｓ２０の処理を実行することにより実現することができる。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、渦流比としてタンブル比を用いることとしているが、スワール比を用いることとしてもよい。スワール比を用いる場合には、上記気流制御弁２８に代えて、バルブ開度を絞ることによりスワール流を強めることのできるスワールコントロールバルブとして機能する気流制御弁を備えることにより、上述した渦流比フィードバック制御と同様の制御を行うことができる。また、渦流比を制御するために用いるアクチュエータ（調整手段）は、タンブルコントロールバルブもしくはスワールコントロールバルブとして機能する気流制御弁を用いたものに限らず、例えば、上記可変動弁機構３４を用いた吸気弁３２のバルブリフト量の調整によるもの、更には、例えば、同一気筒内の複数の吸気弁の開き時期に位相差を設けることが可能な可変動弁機構（図示省略）を用いたものであってもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、図２のマップに示す流量係数とバルブリフト量とタンブル比（渦流比）との関係を用いて制御を実行しているが、これに限定されるものではない。例えば、流量係数に代えて第２流量計３０の出力値から算出される流量を直接的に用いてもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合に、運転状態に応じた通常の点火時期に対して点火時期を遅角するようにしている。このような点火遅角制御に代え、或いはこれとともに、吸気弁３２の開弁期間の後期における計測タンブル比が設計タンブル比以上となる場合に、運転状態に応じた通常の点火時期に対して点火時期を進角するようにしてもよい。

１０、５０ 内燃機関
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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