JP6264167B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置に関し、特に内燃機関の点火装置を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device, and more particularly to a control device that controls an ignition device of an internal combustion engine.
従来、内燃機関の点火装置を制御し、燃焼室の混合気の点火を制御する制御装置が知られている。例えば、特許文献1に記載された制御装置では、燃焼室の圧力を検出する圧力センサからの信号に基づき、燃焼室における混合気の燃焼状態を推定し、推定した燃焼状態に応じて点火時期等の制御を行っている。 Conventionally, a control device that controls an ignition device of an internal combustion engine and controls ignition of an air-fuel mixture in a combustion chamber is known. For example, in the control device described in Patent Document 1, the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber is estimated based on a signal from a pressure sensor that detects the pressure in the combustion chamber, and the ignition timing or the like is determined according to the estimated combustion state. Control is performed.
しかしながら、特許文献1の制御装置の場合、燃焼室における燃料の燃焼状態を推定するために、燃焼室に圧力センサを設ける必要である。そのため、コストが増大するおそれがある。また、圧力センサが故障した場合、燃焼状態を推定できなくなるおそれがある。 However, in the case of the control device of Patent Document 1, it is necessary to provide a pressure sensor in the combustion chamber in order to estimate the combustion state of the fuel in the combustion chamber. Therefore, the cost may increase. Further, when the pressure sensor fails, there is a possibility that the combustion state cannot be estimated.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で燃焼室における混合気の燃焼状態を推定可能な制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device capable of estimating the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber with a simple configuration.
本発明は、点火プラグと点火コイルとイグナイタ部とエネルギ投入部とを備える点火装置を制御し、内燃機関の燃焼室の混合気の点火を制御可能な制御装置であって、制御部と電圧検出手段と燃焼状態推定手段とを備えている。ここで、点火プラグは、内燃機関の燃焼室に設けられ、放電することにより燃焼室の混合気に点火可能である。点火コイルは、一端が電源側に接続され他端が接地側に接続される一次コイル、および、一端が点火プラグに接続される二次コイルを有している。イグナイタ部は、一次コイルから接地側への電流の流れを許容または遮断可能に設けられている。エネルギ投入部は、点火コイルに対し電気エネルギを投入可能である。 The present invention controls an ignition device including an ignition plug, an ignition coil, an igniter unit, and an energy input unit, and can control ignition of an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine. Means and combustion state estimating means. Here, the spark plug is provided in the combustion chamber of the internal combustion engine, and can ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber by discharging. The ignition coil has a primary coil having one end connected to the power supply side and the other end connected to the ground side, and a secondary coil having one end connected to the spark plug. The igniter portion is provided so as to allow or block the flow of current from the primary coil to the ground side. The energy input unit can input electric energy to the ignition coil.
制御部は、放電制御手段、エネルギ投入制御手段、通常点火制御手段および特定点火制御手段を有し、燃焼室の混合気の点火を制御可能である。
放電制御手段は、一次コイルから接地側への電流の流れを遮断するようイグナイタ部を制御することにより二次コイルに高電圧を生じさせ、点火プラグが放電するよう点火プラグを制御する。これにより、点火プラグが放電し、混合気に点火することができる。
The control unit includes discharge control means, energy input control means, normal ignition control means, and specific ignition control means, and can control ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
The discharge control means controls the ignition plug so that a high voltage is generated in the secondary coil by controlling the igniter so as to cut off the flow of current from the primary coil to the ground side, and the ignition plug is discharged. Thereby, the spark plug is discharged, and the air-fuel mixture can be ignited.
エネルギ投入制御手段は、放電制御手段による点火プラグの制御開始後、点火コイルに対し電気エネルギを投入するようエネルギ投入部を制御する。これにより、放電制御手段の制御により生じた点火プラグの放電状態を維持することができる。そのため、混合気の着火性を向上することができる。
通常点火制御手段は、放電制御手段により点火プラグを制御することのみによって、燃焼室の混合気の点火を制御する。
特定点火制御手段は、放電制御手段により点火プラグを制御し、かつ、エネルギ投入制御手段によりエネルギ投入部を制御することによって、燃焼室の混合気の点火を制御する。
電圧検出手段は、二次コイルと点火プラグとの間の電圧を検出可能である。
The energy input control unit controls the energy input unit so as to input electric energy to the ignition coil after the ignition control control is started by the discharge control unit. Thereby, the discharge state of the spark plug generated by the control of the discharge control means can be maintained. Therefore, the ignitability of the air-fuel mixture can be improved.
The normal ignition control means controls ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber only by controlling the spark plug by the discharge control means.
The specific ignition control unit controls ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber by controlling the spark plug by the discharge control unit and controlling the energy input unit by the energy input control unit.
The voltage detection means can detect the voltage between the secondary coil and the spark plug.
燃焼状態推定手段は、内燃機関の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」の後、放電制御手段により点火プラグを制御し、かつ、エネルギ投入制御手段によりエネルギ投入部を制御し、このとき電圧検出手段により検出した電圧に対応する値である電圧値に基づき、燃焼室における混合気の燃焼状態を推定可能である。 In the combustion stroke of the internal combustion engine, the combustion state estimation means controls the ignition plug by the discharge control means after “ignition control by the normal ignition control means” or “ignition control by the specific ignition control means”, and energy input control The energy input unit is controlled by the means, and the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be estimated based on the voltage value corresponding to the voltage detected by the voltage detection means.
このように、本発明では、燃焼室における混合気の燃焼状態を推定するために、例えば圧力センサ等の圧力検出手段を燃焼室に設ける必要がない。そのため、簡単な構成で燃焼状態を推定することができ、コストを低減することができる。また、圧力センサ等の圧力検出手段を燃焼室に設ける必要がないため、「圧力検出手段の故障により燃焼状態の推定ができなくなる」といった事態を招くことがない。 Thus, in the present invention, in order to estimate the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber, it is not necessary to provide pressure detection means such as a pressure sensor in the combustion chamber. Therefore, the combustion state can be estimated with a simple configuration, and the cost can be reduced. Further, since there is no need to provide pressure detection means such as a pressure sensor in the combustion chamber, a situation such as “the combustion state cannot be estimated due to failure of the pressure detection means” is not caused.
以下、本発明の実施形態による制御装置を図面に基づき説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による制御装置を図1、2に示す。制御装置10は、エンジンシステム1に適用され、エンジンシステム1を構成する各部を制御可能である。
Hereinafter, a control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
A control device according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. The
エンジンシステム1は、内燃機関としてのエンジン20、および、点火装置11等を備えている。
エンジン20は、例えばガソリンを燃料として駆動する予混合燃焼式の4気筒エンジンである。エンジン20は、気筒21、エンジンヘッド22、吸気弁25、排気弁26、ピストン27、クランクシャフト29等を有している。
The engine system 1 includes an
The
気筒21は筒状に形成されている。本実施形態では、気筒21は、エンジン20に4つ形成されている。エンジンヘッド22は、気筒21の一端を塞ぐよう設けられている。エンジンヘッド22には、気筒21の内側空間に連通する吸気ポート23および排気ポート24が形成されている。
吸気弁25は、吸気ポート23と気筒21の内側空間との間を開閉可能に設けられている。排気弁26は、排気ポート24と気筒21の内側空間との間を開閉可能に設けられている。
The
The
ピストン27は、気筒21の内側で軸方向に往復移動可能に設けられている。気筒21の内壁とエンジンヘッド22とピストン27とにより燃焼室28が形成されている。燃料と空気とが混合した気体、すなわち、混合気が燃焼室28で燃焼すると、燃焼室28の容積が増大しピストン27がエンジンヘッド22とは反対側へ移動する。なお、燃焼室28で混合気が燃焼するとき、燃焼ガスが生じる。
The
クランクシャフト29は、ピストン27の往復移動により回転可能に設けられている。燃焼室28で燃料が燃焼し、気筒21内でピストン27が往復移動すると、クランクシャフト29が回転し、クランクシャフト29からトルクが出力される。クランクシャフト29から出力されるトルクは、図示しない車両の車輪に伝達される。これにより、車両が走行する。
The
エンジンヘッド22の吸気ポート23には、吸気管31が接続されている。吸気管31の内側には、吸気通路32が形成されている。吸気通路32は、一端が大気に開放され、他端が吸気ポート23に接続している。これにより、大気(空気)は、吸気通路32および吸気ポート23を経由して燃焼室28に供給される。以下、適宜、大気側からエンジン20の燃焼室28に供給される空気を吸気という。
An
吸気通路32には、スロットル弁2が設けられている。スロットル弁2は、アクチュエータ3により回転駆動されることで、吸気通路32を開閉可能である。すなわち、スロットル弁2は、吸気通路32を開閉することにより、燃焼室28に供給する吸気の量を変更可能である。
A
吸気管31のエンジンヘッド22近傍には、燃料噴射弁4が設けられている。燃料噴射弁4は、燃料を吸気ポート23に噴射可能である。これにより、燃料と吸気(空気)との混合気が燃焼室28に供給される。燃料噴射弁4は、噴孔の開閉を制御されることにより、噴射する燃料の量を変更可能である。すなわち、燃料噴射弁4は、燃焼室28に供給する燃料の量を変更可能である。
A fuel injection valve 4 is provided in the vicinity of the
エンジンヘッド22の排気ポート24には、排気管33が接続されている。排気管33の内側には、排気通路34が形成されている。排気通路34は、一端が排気ポート24に接続し、他端が大気に開放されている。これにより、燃焼室28で生じた燃焼ガスを含む空気は、排気ポート24および排気通路34を経由して大気側に排出される。以下、適宜、エンジン20の燃焼室28から排出される、燃焼ガスを含む空気を排気という。本実施形態では、排気通路34に三元触媒35が設けられている。三元触媒35は、排気中の炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物を酸化または還元することにより、大気側に排出される排気を浄化する。
An
本実施形態では、エンジンシステム1は、吸気管31と排気管33とを接続するEGR管36を有している。EGR管36の内側には、EGR通路37が形成されている。EGR通路37は、排気通路34と吸気通路32とを連通している。これにより、排気通路34の排気は、EGR通路37を経由して吸気通路32に還流可能である。
In the present embodiment, the engine system 1 includes an
EGR管36には、EGR弁装置5が設けられている。EGR弁装置5は、図示しないEGR弁によりEGR通路37を開閉可能である。すなわち、EGR弁装置5は、EGR通路37を開閉することにより、排気通路34から吸気通路32に還流される排気の量を変更可能である。
An
ここで、EGR管36およびEGR弁装置5は、エンジン20の燃焼室28から排出された排気を吸気とともに燃焼室28に再び供給する排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)システムを構成している。排気を吸気とともに燃焼室28に再び供給することにより、大気に排出される排気中の窒素酸化物の低減、および、燃費の向上等を図ることができる。
点火装置11は、燃焼室28に導入された混合気に点火するために設けられている。図2に示すように、点火装置11は、点火プラグ40、点火コイル50、イグナイタ部60、エネルギ投入部70等を備えている。
Here, the
The
点火プラグ40は、4つの気筒21のそれぞれに対応するよう4つ設けられている。点火プラグ40は、放電部41を有している。放電部41は、中心電極42および接地電極43を有している。中心電極42と接地電極43とは、間に所定のギャップを形成している。点火プラグ40は、放電部41が燃焼室28に露出するようエンジンヘッド22に設けられている(図1参照)。接地電極43は、エンジンヘッド22に電気的に接続されている。すなわち、接地電極43は接地されている。点火プラグ40は、印加される電圧により放電部41の中心電極42と接地電極43との間で放電し、燃焼室28の混合気に点火可能である。
Four
点火コイル50は、4つの点火プラグ40(気筒21)のそれぞれに対応するよう4つ設けられている。点火コイル50は、一端が点火プラグ40の放電部41とは反対側に接続するようエンジンヘッド22に設けられている(図1参照)。点火コイル50は、一次コイル51、二次コイル52、コア53およびダイオード54を有している(図2参照)。
Four
一次コイル51は、例えば銅線をコア53に所定回数巻くことにより形成され、一端が電源12の正極に接続されている。電源12は、正極から十数V程度の電圧を出力可能な低圧バッテリであり、負極が接地(ボディアース)されている。一次コイル51は、他端が接地されている。
The
二次コイル52は、例えば銅線をコア53に所定回数巻くことにより形成され、一端が点火プラグ40の中心電極42に接続され、他端が接地されている。ここで、二次コイル52の巻回数は、一次コイル51よりも多くなるよう設定されている。
コア53は、例えば鉄等、透磁率が所定値以上の材料により形成されている。
The
The core 53 is made of a material having a magnetic permeability of a predetermined value or more, such as iron.
ダイオード54は、二次コイル52に対し点火プラグ40とは反対側に設けられている。ダイオード54は、アノード側が二次コイル52に接続し、カソード側が接地されるよう設けられている。これにより、二次コイル52からダイオード54を経由した接地側への電流の流れは許容され、接地側からダイオード54を経由した二次コイル52側への電流の流れは遮断されている。
The diode 54 is provided on the side opposite to the
イグナイタ部60は、4つの点火コイル50(気筒21)のそれぞれに対応するよう4つ設けられている。イグナイタ部60は、点火コイル50の一次コイル51に対し電源12とは反対側に設けられている(図2参照)。イグナイタ部60は、スイッチング素子61およびダイオード62を有している。
Four
スイッチング素子61は、本実施形態では、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。スイッチング素子61は、コレクタが一次コイル51に接続され、エミッタが接地されるようにして設けられている。スイッチング素子61は、ゲートに入力される信号に基づき、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。スイッチング素子61は、オン状態のとき、一次コイル51からスイッチング素子61を経由した接地側への電流の流れを許容し、オフ状態のとき、一次コイル51からスイッチング素子61を経由した接地側への電流の流れを遮断する。
In the present embodiment, the switching
ダイオード62は、アノード側がスイッチング素子61のエミッタに接続、すなわち、接地されている。ダイオード62は、カソード側がスイッチング素子61のコレクタに接続、すなわち、一次コイル51に接続されている。これにより、接地側からダイオード62を経由した一次コイル51側への電流の流れは許容され、一次コイル51側からダイオード62を経由した接地側への電流の流れは遮断されている。
The
イグナイタ部60のスイッチング素子61がオン状態のとき、電源12からの電流は、点火コイル50の一次コイル51およびスイッチング素子61を経由して接地側へ流れる。このとき、コア53は磁化し磁気エネルギが蓄えられ、周囲に磁界が形成される。一次コイル51を電流が流れているとき、スイッチング素子61がオフ状態になると、一次コイル51から接地側への電流の流れが遮断され、コア53の周囲の磁界が変化し、自己誘導作用により一次コイル51に数百V程度の電圧が生じる。このとき、磁気回路および磁束を共有する二次コイル52にも数十kV程度の高電圧が生じる。このとき、二次コイル52に生じる電圧は、一次コイル51と二次コイル52の巻回数に比例した大きさとなる。二次コイル52に高電圧が生じると、点火プラグ40の中心電極42と接地電極43との電位差が所定値以上になる。その結果、中心電極42と接地電極43との間で絶縁破壊が生じ、点火プラグ40は、中心電極42と接地電極43との間で放電する。
When the switching
以下、適宜、一次コイル51に流れる電流を一次電流I1、二次コイル52に流れる電流を二次電流I2、二次コイル52の電圧を二次電圧V2という。また、電源12側からイグナイタ部60側へ向かう方向を一次電流I1の正方向とし、ダイオード54側から点火プラグ40側へ向かう方向を二次電流I2の正方向とする。また、二次コイル52に正方向の二次電流I2が流れるときの二次電圧V2を正の電圧とする。
本実施形態では、点火プラグ40が放電するとき、二次電圧V2は負の電圧であり、二次コイル52には負方向の二次電流I2が流れる。
Hereinafter, as appropriate, the current flowing through the
In the present embodiment, when the
エネルギ投入部70は、本実施形態では、4つの点火コイル50に対し1つ設けられている。エネルギ投入部70は、電源12とイグナイタ部60との間に一次コイル51と並列に設けられている(図2参照)。エネルギ投入部70は、コイル71、スイッチング素子72、73、ダイオード74、75、コンデンサ76、ドライバ回路77、78を有している。
コイル71は、例えば銅線を所定回数巻くことにより形成され、一端が電源12と一次コイル51との間に接続するよう設けられている。
In the present embodiment, one
The
スイッチング素子72、73は、本実施形態では、電界効果トランジスタの一種のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)である。スイッチング素子72は、ドレインがコイル71の他端に接続され、ソースが接地されるようにして設けられている。スイッチング素子73は、ドレインがコイル71とスイッチング素子72との間に接続し、ソースが点火コイル50の一次コイル51とイグナイタ部60との間に接続するよう設けられている。本実施形態では、スイッチング素子73は、4つの点火コイル50(気筒21)のそれぞれに対応し4つ設けられている。
In the present embodiment, the switching
スイッチング素子72、73は、ゲートに入力される信号に基づき、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。スイッチング素子72は、オン状態のとき、コイル71からスイッチング素子72を経由した接地側への電流の流れを許容し、オフ状態のとき、コイル71からスイッチング素子72を経由した接地側への電流の流れを遮断する。スイッチング素子73は、オン状態のとき、コイル71およびスイッチング素子72側からスイッチング素子73を経由した一次コイル51およびイグナイタ部60側への電流の流れを許容し、オフ状態のとき、コイル71およびスイッチング素子72側からスイッチング素子73を経由した一次コイル51およびイグナイタ部60側への電流の流れを遮断する。
The switching
ダイオード74は、アノード側がコイル71とスイッチング素子72との間に接続し、カソード側がスイッチング素子73のドレインに接続するよう設けられている。これにより、コイル71およびスイッチング素子72側からダイオード74を経由したスイッチング素子73側への電流の流れは許容され、スイッチング素子73側からダイオード74を経由したコイル71およびスイッチング素子72側への電流の流れは遮断されている。
The
ダイオード75は、アノード側がスイッチング素子73のソースに接続し、カソード側が一次コイル51とイグナイタ部60との間に接続するよう設けられている。これにより、スイッチング素子73側からダイオード75を経由した一次コイル51およびイグナイタ部60側への電流の流れは許容され、一次コイル51およびイグナイタ部60側からダイオード75を経由したスイッチング素子73側への電流の流れは遮断されている。本実施形態では、ダイオード75は、4つのスイッチング素子73のそれぞれに対応し4つ設けられている。
コンデンサ76は、一端がダイオード74とスイッチング素子73との間に接続され、他端が接地されるよう設けられている。
The
The
ドライバ回路77は、入力される信号に基づき、スイッチング素子72のスイッチング作動に関するスイッチング信号SWcを生成し、生成したスイッチング信号SWcをスイッチング素子72のゲートに出力する。ここで、スイッチング信号SWcは、オフ(Lo)またはオン(Hi)を示す信号である。スイッチング信号SWcがオフのとき、スイッチング素子72はオフ状態になり、スイッチング信号SWcがオンのとき、スイッチング素子72はオン状態になる。このように、スイッチング素子72は、ドライバ回路77から入力されるスイッチング信号SWcに基づき、スイッチング作動する。
The
ドライバ回路78は、入力される信号に基づき、スイッチング素子73のスイッチング作動に関するスイッチング信号SWdを生成し、生成したスイッチング信号SWdをスイッチング素子73のゲートに出力する。ここで、スイッチング信号SWdは、オフ(Lo)またはオン(Hi)を示す信号である。スイッチング信号SWdがオフのとき、スイッチング素子73はオフ状態になり、スイッチング信号SWdがオンのとき、スイッチング素子73はオン状態になる。このように、スイッチング素子73は、ドライバ回路78から入力されるスイッチング信号SWdに基づき、スイッチング作動する。本実施形態では、ドライバ回路78は、4つのスイッチング素子73のそれぞれに対応し4つ設けられているが、これに限らない。
The
スイッチング素子73がオフ状態でスイッチング素子72がオン状態のとき、電源12からの電流は、コイル71およびスイッチング素子72を経由して接地側へ流れる。このとき、コイル71には電気エネルギが蓄えられる。コイル71を電流が流れているとき、スイッチング素子72がオフ状態になると、コイル71から接地側への電流の流れが遮断される。これにより、コイル71から電気エネルギが放出され、ダイオード74を経由してコンデンサ76に電気エネルギが供給される。そのため、スイッチング素子73がオフ状態でスイッチング素子72がオン状態またはオフ状態を交互に繰り返すようスイッチング作動すると、コイル71からコンデンサ76に電気エネルギが徐々に蓄積される。このとき、コンデンサ76の一端側の電圧Vdcは、徐々に高くなる。コンデンサ76に電気エネルギが蓄積された状態、かつ、イグナイタ部60のスイッチング素子61がオフ状態で、スイッチング素子73がオン状態になると、コンデンサ76の電気エネルギがスイッチング素子73およびダイオード75を経由して、対応する点火コイル50の一次コイル51に供給(投入)される。このように、エネルギ投入部70は、電源12からの電気エネルギをコンデンサ76に蓄積し、点火コイル50に対し投入可能である。本実施形態では、エネルギ投入部70は、点火プラグ40が放電するときに二次コイル52に流れる二次電流I2の極性と同じ、すなわち、負方向の二次電流I2が重畳されるよう、点火コイル50に対し電気エネルギを投入する。
本実施形態では、上述したイグナイタ部60およびエネルギ投入部70は、点火回路ユニット13の筐体に収容されている(図2参照)。
When the switching
In the present embodiment, the
図2に示すように、制御装置10は、制御部81、電流検出回路91、電圧検出回路95等を備えている。
制御部81は、本実施形態では、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)80の筐体に収容されている。
制御部81は、例えばマイコンであり、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM、RAM、時間計測手段としてのタイマ、入出力手段としてのI/O等を有している。制御部81は、車両の各部に設けられたセンサからの信号等に基づき、ROMに格納されたプログラムに従い演算を行い、車両の各部の装置および機器の作動を制御することで、車両を統合的に制御可能である。
As shown in FIG. 2, the
In the present embodiment, the
The
図1に示すように、本実施形態では、吸気管31のスロットル弁2の近傍にスロットル開度センサ6が設けられている。スロットル開度センサ6は、吸気通路32におけるスロットル弁2の開度を検出し、検出した開度に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、スロットル弁2の開度を検出することができる。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
また、吸気管31のスロットル弁2に対しエンジン20とは反対側にエアフローメータ7が設けられている。エアフローメータ7は、吸気通路32を流れる吸気の量、すなわち、エンジン20の燃焼室28に供給される吸気の量を検出し、検出した吸気の量に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、燃焼室28に供給される吸気の量を検出することができる。
An
また、吸気管31のスロットル弁2とエンジン20との間のサージタンクに吸気圧センサ8が設けられている。吸気圧センサ8は、吸気通路32を流れる吸気の圧力(吸気圧)を検出し、検出した圧力に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、吸気圧を検出することができる。
An
また、エンジンヘッド22のカムシャフトの近傍にカムポジションセンサ9が設けられている。カムポジションセンサ9は、排気弁26または吸気弁25を開閉駆動するカムシャフトの回転位置を検出し、検出した回転位置に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、カムシャフトの回転位置を検出することができる。そのため、制御部81は、カム角度の算出、および、気筒判別等を行うことができる。
A
また、エンジン20には、クランクシャフト29の近傍にクランクポジションセンサ14が設けられている。クランクポジションセンサ14は、クランクシャフト29の回転位置を検出し、検出した回転位置に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、クランクシャフト29の回転位置を検出することができる。そのため、制御部81は、クランク角の算出、および、クランクシャフト29の回転数、すなわち、エンジン20の回転数の算出等を行うことができる。
The
また、エンジン20には、気筒21に水温センサ15が設けられている。水温センサ15は、気筒21を冷却する冷却水の温度(水温)を検出し、検出した温度に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、冷却水の温度を検出することができる。
Further, the
また、排気管33のエンジン20と三元触媒35との間にA/Fセンサ16が設けられている。A/Fセンサ16は、排気通路34を流れる排気中の酸素濃度と未燃焼ガス濃度とから、エンジン20内の空燃比を検出し、検出した空燃比に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、エンジン20内の空燃比を検出することができる。
An A /
また、排気管33の三元触媒35に対しエンジン20とは反対側にO2センサ17が設けられている。O2センサ17は、大気中の酸素濃度と排気通路34を流れる排気中の酸素濃度との差で発生する起電力から、エンジン20内の空燃比が理論空燃比(ストイキオメトリ)に対し濃い(リッチ)状態か薄い(リーン)状態かを検出し、検出した状態に対応する信号(リッチ信号またはリーン信号)を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、エンジン20内の空燃比が理論空燃比に対し濃い状態か薄い状態かを検出することができる。
An O 2 sensor 17 is provided on the opposite side of the
また、電源12には、電圧センサ18が設けられている。電圧センサ18は、電源12の電圧を検出し、検出した電圧に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、電源12の電圧を検出することができる。
なお、EGR弁装置5は、EGR通路37におけるEGR弁の開度に相関する信号を制御部81に出力する。これにより、制御部81は、EGR弁の開度を検出することができる。
The
The
制御部81は、上述した各種センサからの信号等に基づき、点火プラグ40および点火コイル50を含む点火装置11、スロットル弁2のアクチュエータ3、燃料噴射弁4、および、EGR弁装置5等の作動を制御することで、エンジン20の運転を制御することができる。
The
電流検出回路91は、本実施形態では、点火回路ユニット13の筐体に収容されている(図2参照)。点火回路ユニット13には、抵抗92が設けられている。抵抗92は、一端が点火コイル50のダイオード54のカソード側に接続し、他端が接地されるよう設けられている。電流検出回路91は、ダイオード54と抵抗92との間に接続するよう設けられている。これにより、電流検出回路91は、ダイオード54から接地側に流れる電流、すなわち、二次コイル52を流れる二次電流I2を検出することができる。
In this embodiment, the
電圧検出回路95は、本実施形態では、点火回路ユニット13の筐体に収容されている(図2参照)。点火回路ユニット13には、抵抗96、97が設けられている。抵抗96は、一端が二次コイル52と点火プラグ40との間に接続するよう設けられている。抵抗97は、一端が抵抗96の他端に接続し、他端が接地されるよう設けられている。電圧検出回路95は、抵抗96と抵抗97との間に接続するよう設けられている。これにより、電圧検出回路95は、二次コイル52と点火プラグ40との間の電圧、すなわち、二次コイル52に生じる電圧である二次電圧V2を検出することができる。ここで、電圧検出回路95は、特許請求の範囲における「電圧検出手段」に対応する。
In this embodiment, the
次に、制御部81による点火装置11の制御、および、燃焼室28の混合気の点火制御について説明する。
制御部81は、一次コイル51から接地側への電流の流れを遮断するようイグナイタ部60を制御することにより二次コイル52に高電圧を生じさせ、点火プラグ40が放電するよう点火プラグ40を制御する。具体的には、制御部81は、点火信号IGtをイグナイタ部60のスイッチング素子61のゲートに出力することにより、点火プラグ40を制御する。ここで、点火信号IGtは、オフ(Lo)またはオン(Hi)を示す信号である。点火信号IGtがオフのとき、スイッチング素子61はオフ状態になり、一次コイル51からスイッチング素子61を経由した接地側への電流(一次電流I1)の流れは遮断される。一方、点火信号IGtがオンのとき、スイッチング素子61はオン状態になり、一次コイル51からスイッチング素子61を経由した接地側への電流の流れは許容される。
Next, control of the
The
点火信号IGtがオンからオフに変化すると、一次コイル51を流れていた一次電流I1の流れが遮断され、二次コイル52に高電圧が生じる。これにより、点火プラグ40は、放電部41の中心電極42と接地電極43との間で放電する。その結果、燃焼室28の混合気に火がつく(着火する)。
When the ignition signal IGt changes from on to off, the flow of the primary current I1 flowing through the
このように、制御部81は、点火信号IGtを生成しイグナイタ部60のスイッチング素子61に出力することにより、点火信号IGtのオンからオフへの立ち下りのタイミングで点火プラグ40が放電するよう点火プラグ40を制御可能である。ここで、制御部81は、特許請求の範囲における「放電制御手段」に対応する。なお、点火信号IGtがオンからオフに立ち下がるタイミングを、「放電制御手段」による点火プラグ40の制御開始時(制御期間の始期)とする。
In this way, the
また、制御部81は、「放電制御手段」による点火プラグ40の制御開始後、点火コイル50に対し電気エネルギを投入するようエネルギ投入部70を制御する。具体的には、制御部81は、エネルギ投入期間信号IGwをドライバ回路78に出力することによりスイッチング素子73を制御することでエネルギ投入部70を制御する。ここで、エネルギ投入期間信号IGwは、オフ(Lo)またはオン(Hi)を示す信号である。エネルギ投入期間信号IGwは、点火信号IGtがオンからオフに立ち下がった後、すなわち、「放電制御手段」による点火プラグ40の制御開始後、オフからオンに立ち上がるよう生成される。
Further, the
ドライバ回路78は、エネルギ投入期間信号IGwがオンの期間、スイッチング信号SWdをスイッチング素子73のゲートに出力する。これにより、スイッチング素子73は、エネルギ投入期間信号IGwがオンの期間、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。
The
スイッチング素子73がオン状態のとき、コンデンサ76に蓄積されていた電気エネルギがスイッチング素子73およびダイオード75を経由して点火コイル50の一次コイル51の接地側に投入される。ここで、制御部81は、特許請求の範囲における「エネルギ投入制御手段」に対応する。
When the switching
「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御し、点火コイル50の一次コイル51の接地側に電気エネルギを投入すると、点火コイル50の二次コイル52に誘導電流が生じる。この誘導電流は、「放電制御手段」の制御により生じた点火プラグ40の放電状態を維持可能な電気エネルギに対応する。すなわち、「エネルギ投入部70は、点火プラグ40に対し電気エネルギを投入する」と考えることもできる。
When the
本実施形態では、「エネルギ投入制御手段」は、電流検出回路91により検出される二次電流I2の値をフィードバックすることにより、所定の電流値である電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるよう、例えばスイッチング信号SWdのデューティー比(スイッチング周期に対するオン期間の割合)等を制御することによりエネルギ投入部70を制御する。これにより、エネルギ投入部70が点火コイル50に電気エネルギを投入する期間、二次コイル52には、概ね電流狙い値IGaに対応する二次電流I2が流れる。
In the present embodiment, the “energy input control unit” feeds back the value of the secondary current I2 detected by the
なお、制御部81は、「エネルギ投入制御手段」により点火コイル50に電気エネルギを投入するのに先立ち、ドライバ回路77を経由してスイッチング素子72を制御することにより、コンデンサ76に電気エネルギを蓄積する。具体的には、ドライバ回路77は、エネルギ投入期間信号IGwがオンになる前の、例えば点火信号IGtがオンの期間等、スイッチング信号SWcをスイッチング素子72のゲートに出力する。これにより、スイッチング素子72は、例えば点火信号IGtがオンの期間、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。その結果、コンデンサ76に電気エネルギが蓄積される。
The
本実施形態では、制御部81は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御することのみによって、燃焼室28の混合気の点火を制御する「通常点火制御手段」を有している。「通常点火制御手段」による混合気の点火制御では、エネルギ投入部70による点火コイル50に対する電気エネルギの投入は行われないため、点火プラグ40の放電は比較的短時間で終了する。よって、「通常点火制御手段」による混合気の点火制御は、燃焼室28の混合気に火がつき(着火し)易い状況の場合に適している。
In the present embodiment, the
また、制御部81は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御し、かつ、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御することによって、燃焼室28の混合気の点火を制御する「特定点火制御手段」を有している。「特定点火制御手段」による混合気の点火制御では、エネルギ投入部70による点火コイル50に対する電気エネルギの投入が行われるため、点火プラグ40の放電は比較的長時間持続する。よって、「特定点火制御手段」による混合気の点火制御は、燃焼室28の混合気に火がつき(着火し)難い状況の場合に適している。
Further, the
制御部81は、例えばエンジン20の運転状態や環境条件等に応じて燃焼室28における混合気の点火し易さを判定し、判定結果に基づき、「通常制御手段」による混合気の点火制御と「特定点火制御手段」による混合気の点火制御とを切り替え可能である。
次に、制御部81による、燃焼室28における混合気の燃焼状態の推定について説明する。
The
Next, estimation of the combustion state of the air-fuel mixture in the
本実施形態では、制御部81は、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」の後、および、「特定点火制御手段による点火制御」の後、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御し、かつ、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御し、このとき電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である電圧値に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定する。ここで、制御部81は、特許請求の範囲における「燃焼状態推定手段」に対応する。
In the present embodiment, the
具体的には、「燃焼状態推定手段」(制御部81)は、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」の後、および、「特定点火制御手段による点火制御」の後、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているとき電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である第1電圧値Vd1に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼時の圧力である燃焼圧を推定する。また、「燃焼状態推定手段」(制御部81)は、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」の後、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているとき電圧検出回路95により検出した電圧に対応する値である第2電圧値Vd2に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼の速度である燃焼速度を推定する。
Specifically, the “combustion state estimating means” (the control unit 81) performs “after ignition control by the normal ignition control means” and after “ignition control by the specific ignition control means” in the combustion stroke of the
より具体的には、「燃焼状態推定手段」は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているときの第1電圧値Vd1の絶対値の最大値に基づき、燃焼圧を推定する。また、「燃焼状態推定手段」は、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているときの第2電圧値Vd2の絶対値の最大値と、第2電圧値Vd2の傾きとに基づき、燃焼速度を推定する。
そして、「燃焼状態推定手段」(制御部81)は、推定した燃焼圧および燃焼速度に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定する。
More specifically, the “combustion state estimating means” estimates the combustion pressure based on the maximum absolute value of the first voltage value Vd1 when the
Then, the “combustion state estimation means” (control unit 81) estimates the combustion state of the air-fuel mixture in the
次に、制御装置10、および、制御装置10により制御される点火装置11の作動例を図3に基づき説明する。この作動例では、制御部81が「特定点火制御手段による点火制御」を行う場合の例を示す。
エンジン20の圧縮行程において、時刻t1で制御部81が点火コイル50の一次コイル51への通電を開始すべきと判断すると、点火信号IGtがオンになる。これにより、一次コイル51への通電(一次電流I1)が開始される。また、本実施形態では、エネルギ投入部70のドライバ回路77は、点火信号IGtがオンの期間(時刻t1〜2)、オンまたはオフに変化するスイッチング信号SWcをスイッチング素子72に出力する。そのため、スイッチング素子72は、点火信号IGtがオンの期間、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。これにより、コンデンサ76に電気エネルギが蓄積される。
Next, an operation example of the
In the compression stroke of the
時刻t2で制御部81が混合気に点火すべきタイミング(「放電制御手段」により点火プラグ40の制御を開始すべきタイミング)であると判断すると、点火信号IGtがオフになる。これにより、二次コイル52には負の電圧である二次電圧V2が生じ、二次電圧V2の絶対値が時刻t3で所定値以上になり、点火プラグ40は、放電部41の中心電極42と接地電極43との間で放電する。これにより、燃焼室28の混合気に火がつく(着火する)。このとき、二次コイル52には負方向の二次電流I2が流れ、二次電流I2の絶対値は、所定値以上になる。なお、時刻t3で点火プラグ40が放電すると、これに伴い、二次電圧V2の絶対値は、速やかに所定値以下になる。なお、点火プラグ40が放電し混合気に点火する時刻t3(点火時期)以降が、エンジン20の燃焼行程に対応する。
If it is determined that it is the timing when the
「放電制御手段」による点火プラグ40の制御が終了する時刻t4で制御部81がエネルギ投入期間信号IGwをオンにすると、エネルギ投入部70のドライバ回路78は、オンまたはオフに変化するスイッチング信号SWdをスイッチング素子73に出力する。これにより、エネルギ投入部70から点火コイル50に対する電気エネルギの投入が開始される。スイッチング素子73は、エネルギ投入期間信号IGwがオンの期間(時刻t4〜5)、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。そのため、時刻t4〜5の期間、エネルギ投入部70から点火コイル50に対し電気エネルギが投入される。これにより、点火プラグ40が放電するときに二次コイル52に流れる二次電流I2の極性と同じ、すなわち、負方向の二次電流I2が重畳される。その結果、時刻t3で生じた点火プラグ40の放電状態が維持される。
When the
本実施形態では、「エネルギ投入制御手段」が、電流検出回路91により検出される二次電流I2の値をフィードバックすることにより、電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるようエネルギ投入部70を制御するため、図3に示すように、エネルギ投入期間信号IGwがオンの期間(時刻t4〜5)、二次コイル52には、概ね電流狙い値IGaに対応する二次電流I2(平均値がIGa)が流れる。
In the present embodiment, the “energy input control means” feeds back the value of the secondary current I2 detected by the
時刻t5で制御部81がエネルギ投入期間信号IGwをオフにすると、スイッチング素子73のスイッチング作動が停止し、エネルギ投入部70から点火コイル50に対する電気エネルギの投入が停止する。これにより、時刻t5で点火プラグ40の放電が停止し、二次電流I2および二次電圧V2が0になる。
このように、制御部81は、時刻t2〜5の期間、「特定点火制御手段による点火制御」を行う。
When the
In this way, the
「特定点火制御手段による点火制御」が終了する時刻t5から所定期間経過後の時刻t6で制御部81が点火コイル50の一次コイル51への通電を開始すべきと判断すると、点火信号IGtがオンになる。これにより、一次コイル51への通電(一次電流I1)が開始される。エネルギ投入部70のドライバ回路77は、点火信号IGtがオンの期間(時刻t6〜7)、オンまたはオフに変化するスイッチング信号SWcをスイッチング素子72に出力する。これにより、コンデンサ76に電気エネルギが蓄積される。
When the
時刻t7で制御部81が「放電制御手段」により点火プラグ40の制御を開始すべきタイミングであると判断すると、点火信号IGtがオフになる。これにより、二次コイル52には負の電圧である二次電圧V2が生じ、二次電圧V2の絶対値が時刻t8で所定値以上になり、点火プラグ40は、放電部41の中心電極42と接地電極43との間で放電する。
When the
ここで、本実施形態では、制御部81が「放電制御手段」により点火プラグ40の制御を開始すべきタイミングは、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位したとき(時刻t7)に設定されている。
Here, in the present embodiment, the timing at which the
燃焼室28の混合気は、時刻t2〜5の「特定点火制御手段による点火制御」により燃焼を開始し、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位した時刻t7、および、点火プラグ40が放電を開始した時刻t8では、燃焼の途中である。よって、時刻t8で点火プラグ40が放電しても、点火は生じない。すなわち、このときの点火プラグ40の放電は、混合気の点火に寄与しない。
The air-fuel mixture in the
図5に実線で示すように、燃焼室28における混合気の燃焼状態が「正常燃焼」の場合、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位したとき、燃焼室28における混合気の燃焼時の圧力である燃焼圧、すなわち、気筒21(燃焼室28)内の圧力(筒内圧)は、所定値以上になる。筒内圧が大きい場合、点火プラグ40が放電を開始するのに必要な二次電圧V2(ブレイク電圧)の絶対値は大きくなる。
As shown by a solid line in FIG. 5, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
そのため、図3に実線で示すように、燃焼状態が「正常燃焼」の場合、時刻t8で点火プラグ40が放電を開始するときの二次電圧V2の絶対値は、「特定点火制御手段」による「放電制御」時に点火プラグ40が放電を開始するとき(時刻t3)の二次電圧V2の絶対値より大きくなる。
Therefore, as indicated by a solid line in FIG. 3, when the combustion state is “normal combustion”, the absolute value of the secondary voltage V2 when the
一方、図5に破線で示すように、燃焼室28における混合気の燃焼状態が「失火」の場合、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位したとき、筒内圧は、「正常状態」の場合より小さくなる。よって、図3に破線で示すように、燃焼状態が「失火」の場合、時刻t8で点火プラグ40が放電を開始するときの二次電圧V2(ブレイク電圧)の絶対値は、燃焼状態が「正常燃焼」の場合より小さくなる。
On the other hand, as shown by a broken line in FIG. 5, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
なお、図5に一点鎖線で示すように、燃焼室28における混合気の燃焼状態が「緩慢燃焼」の場合、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位したとき、筒内圧は、「正常状態」の場合より小さく、「失火」の場合より大きくなる。
As shown by the one-dot chain line in FIG. 5, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
「放電制御手段」による点火プラグ40の制御が終了する時刻t9で制御部81がエネルギ投入期間信号IGwをオンにすると、エネルギ投入部70のドライバ回路78は、オンまたはオフに変化するスイッチング信号SWdをスイッチング素子73に出力する。これにより、エネルギ投入部70から点火コイル50に対する電気エネルギの投入が開始される。スイッチング素子73は、エネルギ投入期間信号IGwがオンの期間(時刻t9〜11)、オン状態またはオフ状態になるようスイッチング作動する。そのため、時刻t9〜11の期間、エネルギ投入部70から点火コイル50に対し電気エネルギが投入される。これにより、時刻t8で生じた点火プラグ40の放電状態が維持される。
When the
図5に実線で示すように、燃焼室28における混合気の燃焼状態が「正常燃焼」の場合、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位したとき、燃焼室28における混合気の燃焼の速度である燃焼速度は、所定値以上になる。燃焼室28における燃焼速度が大きい場合、点火プラグ40が放電しているときの放電の経路(中心電極42と接地電極43との間における放電時の電子の通り道)は、長くなる。また、このときの二次電圧V2の絶対値の最大値、および、傾きの絶対値は、大きくなる。
As shown by a solid line in FIG. 5, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
そのため、燃焼状態が「正常燃焼」の場合、エネルギ投入部70から点火コイル50に対し電気エネルギを投入し点火プラグ40の放電を維持しているとき(時刻t9〜11)の放電の経路は、「特定点火制御手段」による「エネルギ投入制御」時に点火プラグ40の放電を維持しているとき(時刻t4〜5)の経路より長くなる。また、図3に実線で示すように、燃焼状態が「正常燃焼」の場合、時刻t9〜11で点火プラグ40の放電を維持しているときの二次電圧V2(放電維持電圧)の絶対値の最大値、および、傾きの絶対値は、「特定点火制御手段」による「エネルギ投入制御」時に点火プラグ40の放電を維持しているとき(時刻t4〜5)の二次電圧V2(放電維持電圧)の絶対値の最大値、および、傾きの絶対値より大きくなる。
Therefore, when the combustion state is “normal combustion”, the electrical discharge path when the electric energy is input from the
一方、図5に破線で示すように、燃焼室28における混合気の燃焼状態が「失火」の場合、クランク角が上死点(TDC)に対応する角度から所定角度変位したとき、燃焼室28における混合気の燃焼速度は、「正常状態」の場合より小さくなる。よって、図3に破線で示すように、燃焼状態が「失火」の場合、時刻t9〜11で点火プラグ40の放電を維持しているときの二次電圧V2(放電維持電圧)の絶対値の最大値、および、傾きの絶対値は、燃焼状態が「正常燃焼」の場合より小さくなる。
On the other hand, as shown by a broken line in FIG. 5, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
本実施形態では、図4に示すように、「燃焼状態推定手段」(制御部81)は、エンジン20の燃焼行程において、「特定点火制御手段による点火制御」(時刻t2〜5)の後、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているとき(時刻t7〜9)電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である第1電圧値Vd1に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼時の圧力である燃焼圧を推定する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the “combustion state estimation means” (control unit 81) performs “ignition control by specific ignition control means” (
具体的には、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているとき(時刻t7〜9)の第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が大きい場合、燃焼圧は「大きい」と推定し、このときの第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が小さい場合、燃焼圧は「小さい」と推定する。例えば、図4に実線で示すように、時刻t7〜9の第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が大きい(|a4|)場合、燃焼圧は「大きい」と推定する。一方、図4に破線で示すように、時刻t7〜9の第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が小さい(|a3|)場合、燃焼圧は「小さい」と推定する。
Specifically, when the maximum value of the absolute value of the first voltage value Vd1 when the
また、図4に示すように、「燃焼状態推定手段」(制御部81)は、エンジン20の燃焼行程において、「特定点火制御手段による点火制御」(時刻t2〜5)の後、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているとき(時刻t9〜11)電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である第2電圧値Vd2に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼の速度である燃焼速度を推定する。
Further, as shown in FIG. 4, the “combustion state estimation means” (control unit 81) performs “energy input” after “ignition control by specific ignition control means” (
具体的には、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているとき(時刻t9〜11)の第2電圧値Vd2の絶対値の最大値が大きく、第2電圧値Vd2の傾きの絶対値が大きい場合、燃焼速度は「大きい」と推定し、このときの第2電圧値Vd2の絶対値の最大値が小さく、第2電圧値Vd2の傾きの絶対値が小さい場合、燃焼速度は「小さい」と推定する。例えば、図4に実線で示すように、時刻t9〜11の第2電圧値Vd2の絶対値の最大値が大きく(|a2|)、第2電圧値Vd2の傾きの絶対値が大きい(|(a2−a1)/(t10−t9)|)場合、燃焼速度は「大きい」と推定する。一方、図4に破線で示すように、時刻t9〜11の第2電圧値Vd2の絶対値の最大値が小さく(|a1|)、第2電圧値Vd2の傾きの絶対値が小さい(|(a1−a1)/(t10−t9)|)場合、燃焼速度は「小さい」と推定する。
Specifically, the maximum value of the absolute value of the second voltage value Vd2 when the
そして、「燃焼状態推定手段」(制御部81)は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているとき(時刻t7〜9)、および、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているとき(時刻t9〜11)(推定期間)に推定した燃焼圧および燃焼速度に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定する。
The “combustion state estimation means” (control unit 81) controls the
具体的には、図6に示すように、検出した第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が大きいため燃焼圧は「大きい」と推定し、検出した第2電圧値Vd2の絶対値の最大値が大きく、算出した第2電圧値Vd2の傾きの絶対値が大きいため燃焼速度は「大きい」と推定した場合、燃焼室28における混合気の燃焼状態は「正常燃焼」であると推定する。
Specifically, as shown in FIG. 6, since the maximum absolute value of the detected first voltage value Vd1 is large, the combustion pressure is estimated to be “large” and the maximum absolute value of the detected second voltage value Vd2 is estimated. When the value is large and the calculated absolute value of the slope of the second voltage value Vd2 is large, and it is estimated that the combustion speed is “high”, it is estimated that the combustion state of the air-fuel mixture in the
一方、検出した第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が小さいため燃焼圧は「小さい」と推定し、検出した第2電圧値Vd2の絶対値の最大値が大きく、算出した第2電圧値Vd2の傾きの絶対値が小さいため燃焼速度は「小さい」と推定した場合、燃焼室28における混合気の燃焼状態は「緩慢燃焼または失火」であると推定する。
On the other hand, since the detected absolute value of the first voltage value Vd1 is small, the combustion pressure is estimated to be “small”, and the detected absolute value of the second voltage value Vd2 is large, and the calculated second voltage value When it is estimated that the combustion speed is “small” because the absolute value of the slope of Vd2 is small, it is estimated that the combustion state of the air-fuel mixture in the
なお、本実施形態では、「燃焼状態推定手段」により燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定するとき、「エネルギ投入制御手段」が、電流検出回路91により検出される二次電流I2の値をフィードバックすることにより、電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるようエネルギ投入部70を制御するため、図3に示すように、エネルギ投入期間信号IGwがオンの期間(時刻t9〜11)、二次コイル52には、概ね電流狙い値IGaに対応する二次電流I2(平均値がIGa)が流れる。
In this embodiment, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
本実施形態では、制御部81は、「燃焼状態推定手段」により推定した燃焼状態が「緩慢燃焼または失火」であった場合、電流狙い値IGaを所定値以上の値に変更する。これにより、以降、「特定点火制御手段による点火制御」を行うときの「エネルギ投入制御」時の点火コイル50に対し投入する電気エネルギが増大する。その結果、点火プラグ40の放電状態をより良好に維持でき、燃焼室28における燃焼状態を「正常燃焼」に近づけることができる。
また、本実施形態では、車両のイグニッションキーがオンの間、「通常点火制御手段による点火制御」および「特定点火制御手段による点火制御」を行う度に「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を行う。
In the present embodiment, when the combustion state estimated by the “combustion state estimation unit” is “slow combustion or misfire”, the
In the present embodiment, the combustion state estimation by the “combustion state estimation unit” is performed every time “ignition control by the normal ignition control unit” and “ignition control by the specific ignition control unit” are performed while the ignition key of the vehicle is on. I do.
なお、点火プラグ40の放電部41が消耗すると、中心電極42と接地電極43との間のギャップが大きくなる。中心電極42と接地電極43との間のギャップが大きくなると、点火プラグ40が放電を開始するのに必要な二次電圧V2(ブレイク電圧)の絶対値は大きくなる。本実施形態では、制御部81は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているとき電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である第1電圧値Vd1の絶対値の最大値が所定値以上であった場合、点火プラグ40の異常を検出する。制御部81は、点火プラグ40の異常を検出したとき、例えば、当該異常に関しダイアグ情報として記憶するとともに、車両の運転席の表示部に報知灯を点灯させたり報知音を発生させたりすることで「点火装置11の点火プラグ40に異常が生じていること」を運転者に報知可能である。
In addition, when the
以上説明したように、(1)本実施形態では、制御部81は、「放電制御手段」、「エネルギ投入制御手段」、「通常点火制御手段」および「特定点火制御手段」を有し、燃焼室28の混合気の点火を制御可能である。
「放電制御手段」は、一次コイル51から接地側への電流の流れを遮断するようイグナイタ部60を制御することにより二次コイル52に高電圧を生じさせ、点火プラグ40が放電するよう点火プラグ40を制御する。これにより、点火プラグ40が放電し、混合気に点火することができる。
As described above, (1) In the present embodiment, the
The “discharge control means” generates a high voltage in the
「エネルギ投入制御手段」は、「放電制御手段」による点火プラグ40の制御開始後、点火コイル50に対し電気エネルギを投入するようエネルギ投入部70を制御する。これにより、「放電制御手段」の制御により生じた点火プラグ40の放電状態を維持することができる。そのため、混合気の着火性を向上することができる。
「通常点火制御手段」は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御することのみによって、燃焼室28の混合気の点火を制御する。
The “energy input control unit” controls the
The “normal ignition control means” controls the ignition of the air-fuel mixture in the
「特定点火制御手段」は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御し、かつ、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御することによって、燃焼室28の混合気の点火を制御する。「特定点火制御手段」により点火制御を行うとき、「エネルギ投入制御手段」により点火プラグ40の放電状態を維持できるため、混合気の着火性を向上することができる。
電圧検出回路95は、二次コイル52と点火プラグ40との間の電圧を検出可能である。
The “specific ignition control means” controls ignition of the air-fuel mixture in the
The
制御部81(「燃焼状態推定手段」)は、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」の後、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御し、かつ、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御し、このとき電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である電圧値(第1電圧値Vd1、第2電圧値Vd2)に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定可能である。
In the combustion stroke of the
このように、本実施形態では、燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定するために、例えば圧力センサ等の圧力検出手段を燃焼室28に設ける必要がない。そのため、簡単な構成で燃焼状態を推定することができ、コストを低減することができる。また、圧力センサ等の圧力検出手段を燃焼室28に設ける必要がないため、「圧力検出手段の故障により燃焼状態の推定ができなくなる」といった事態を招くことがない。
Thus, in this embodiment, in order to estimate the combustion state of the air-fuel mixture in the
また、(2)本実施形態では、エネルギ投入部70は、一次コイル51の接地側から点火コイル50に対し電気エネルギを投入する。本実施形態は、点火装置11(エネルギ投入部70)の構成の一例を示すものである。本実施形態では、点火装置11は、1つの点火プラグ40に対し点火コイル50を1つ備えている。エネルギ投入部70が、一次コイル51の接地側から点火コイル50に対し電気エネルギを継続的に投入することにより、点火プラグ40で生じた放電状態を所定期間(エネルギ投入期間)、維持することができる。
(2) In the present embodiment, the
また、(3)本実施形態では、制御部81(「燃焼状態推定手段」)は、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」の後、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているとき電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である第1電圧値Vd1に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼時の圧力である燃焼圧を推定する。また、制御部81(「燃焼状態推定手段」)は、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」の後、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているとき電圧検出回路95により検出した電圧(二次電圧V2)に対応する値である第2電圧値Vd2に基づき、燃焼室28における混合気の燃焼の速度である燃焼速度を推定する。そして、制御部81(「燃焼状態推定手段」)は、推定した燃焼圧および燃焼速度に基づき、燃焼室28における燃焼状態を推定する。これは、燃焼室28における燃焼状態の推定の仕方を具体的に示すものである。
(3) In the present embodiment, the control unit 81 (“combustion state estimation means”) performs “ignition control by the normal ignition control means” or “ignition control by the specific ignition control means” in the combustion stroke of the
また、(4)本実施形態では、制御部81(「燃焼状態推定手段」)は、「放電制御手段」により点火プラグ40を制御しているときの第1電圧値Vd1の絶対値の最大値に基づき、燃焼圧を推定する。これは、燃焼室28における燃焼圧の推定の仕方を具体的に示すものである。
(4) In the present embodiment, the control unit 81 (“combustion state estimating means”) is the maximum absolute value of the first voltage value Vd1 when the
また、(5)本実施形態では、制御部81(「燃焼状態推定手段」)は、「エネルギ投入制御手段」によりエネルギ投入部70を制御しているときの第2電圧値Vd2の絶対値の最大値と、第2電圧値Vd2の傾きの絶対値とに基づき、燃焼速度を推定する。これは、燃焼室28における燃焼速度の推定の仕方を具体的に示すものである。
このように、本実施形態では、第1電圧値Vd1および第2電圧値Vd2に基づき、燃焼室28における燃焼圧および燃焼速度を推定する。そのため、燃焼室28における燃焼状態を高精度に推定することができる。
(5) In the present embodiment, the control unit 81 (“combustion state estimation means”) is the absolute value of the second voltage value Vd2 when the
Thus, in the present embodiment, the combustion pressure and the combustion speed in the
また、(6)本実施形態では、「エネルギ投入制御手段」は、所定の電流値である電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるようエネルギ投入部70を制御する。これにより、エネルギ投入部70が点火コイル50に電気エネルギを投入する期間、二次コイル52には、概ね電流狙い値IGaに対応する二次電流I2が流れる。その結果、点火プラグ40で生じた放電状態を所定期間(エネルギ投入期間)、安定して維持することができる。
(6) In the present embodiment, the “energy input control unit” controls the
また、本実施形態では、「燃焼状態推定手段」により燃焼室28における混合気の燃焼状態を推定するとき、「エネルギ投入制御手段」が、電流検出回路91により検出される二次電流I2の値をフィードバックすることにより、電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるようエネルギ投入部70を制御するため、燃焼室28における燃焼速度をより高精度に推定することができる。したがって、燃焼室28における燃焼状態をより高精度に推定することができる。
Further, in this embodiment, when the combustion state of the air-fuel mixture in the
また、(7)本実施形態では、制御部81は、「燃焼状態推定手段」により推定した燃焼状態が「緩慢燃焼または失火」であった場合、電流狙い値IGaを所定値以上の値に変更する。これにより、以降、「特定点火制御手段による点火制御」を行うときの「エネルギ投入制御」時の点火コイル50に対し投入する電気エネルギが増大する。その結果、点火プラグ40の放電状態をより良好に維持でき、燃焼室28における燃焼状態を「正常燃焼」に近づけることができる。
(7) In the present embodiment, when the combustion state estimated by the “combustion state estimation means” is “slow combustion or misfire”, the
(他の実施形態)
上述の実施形態では、エンジン20の燃焼行程において、「特定点火制御手段による点火制御」の後、「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を行う例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、エンジン20の燃焼行程において、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」のいずれか一方の後にのみ、「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を行うこととしてもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, an example in which the combustion state is estimated by the “combustion state estimation unit” after “ignition control by the specific ignition control unit” in the combustion stroke of the
また、(8)本発明の他の実施形態では、制御部81は、「燃焼状態推定手段」により推定した燃焼状態が「緩慢燃焼または失火」であった場合、燃焼室28における空燃比が所定値以下になるようスロットル弁2および燃料噴射弁4を制御することとしてもよい。これにより、以降、燃焼室28の混合気は火がつき(着火し)易い状態になり、燃焼室28における燃焼状態を「正常燃焼」に近づけることができる。
(8) In another embodiment of the present invention, when the combustion state estimated by the “combustion state estimating means” is “slow combustion or misfire”, the
また、(9)本発明の他の実施形態では、制御部81は、「燃焼状態推定手段」により推定した燃焼状態が「緩慢燃焼または失火」であった場合、燃焼室28に供給される吸気の量が所定値以下になるようスロットル弁2を制御することとしてもよい。これにより、エンジン20の回転数を低減しつつ、車両を退避走行させることができる。
(9) In another embodiment of the present invention, when the combustion state estimated by the “combustion state estimating means” is “slow combustion or misfire”, the
また、上述の実施形態では、車両のイグニッションキーがオンの間、「通常点火制御手段による点火制御」または「特定点火制御手段による点火制御」を行う度に「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を行う例を示した。これに対し、(10)本発明の他の実施形態では、「燃焼状態推定手段」は、燃焼室28における空燃比が所定値以上のとき、燃焼状態を推定することとしてもよい。このように、「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を、緩慢燃焼または失火が生じ易い「燃焼室28における空燃比が所定値以上のとき」に限定することにより、燃焼状態を効果的に推定しつつ、燃焼状態推定に伴うエネルギ投入部70による電気エネルギの消費を抑え、点火プラグ40の放電部41の消耗を抑制することができる。
Further, in the above-described embodiment, every time “ignition control by the normal ignition control means” or “ignition control by the specific ignition control means” is performed while the ignition key of the vehicle is on, the combustion state estimation means by the “combustion state estimation means” An example of estimation is given. On the other hand, (10) In another embodiment of the present invention, the “combustion state estimation means” may estimate the combustion state when the air-fuel ratio in the
また、(11)本発明の他の実施形態では、「燃焼状態推定手段」は、燃焼室28に還流される排気の吸気に対する割合であるEGR率が所定値以上のとき、燃焼状態を推定することとしてもよい。このように、「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を、緩慢燃焼または失火が生じ易い「EGR率が所定値以上のとき」に限定することにより、燃焼状態を効果的に推定しつつ、燃焼状態推定に伴うエネルギ投入部70による電気エネルギの消費を抑え、点火プラグ40の放電部41の消耗を抑制することができる。
(11) In another embodiment of the present invention, the “combustion state estimation means” estimates the combustion state when the EGR rate, which is the ratio of the exhaust gas recirculated to the
また、(12)本発明の他の実施形態では、「燃焼状態推定手段」は、燃焼室28に供給される燃料のアルコール濃度が所定値以上のとき、燃焼状態を推定することとしてもよい。この場合、例えば、燃料のアルコール濃度を検出し、検出したアルコール濃度に相関する信号を制御部81に出力する濃度センサを備えることが考えられる。このように、「燃焼状態推定手段」による燃焼状態の推定を、緩慢燃焼または失火が生じ易い「燃焼室28に供給される燃料のアルコール濃度が所定値以上のとき」に限定することにより、例えばエンジン20に供給する燃料としてガソリンとアルコールとの混合燃料であるフレックス燃料等を用いる場合においても、燃焼状態を効果的に推定しつつ、燃焼状態推定に伴うエネルギ投入部70による電気エネルギの消費を抑え、点火プラグ40の放電部41の消耗を抑制することができる。
(12) In another embodiment of the present invention, the “combustion state estimation means” may estimate the combustion state when the alcohol concentration of the fuel supplied to the
また、上述の実施形態では、1つの点火プラグに対し点火コイルを1つ備え、エネルギ投入部が一次コイルの接地側から点火コイルに対し電気エネルギを投入する点火装置に制御装置を適用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば1つの点火プラグに対し点火コイルを複数備え、点火プラグの放電制御後にエネルギ投入部から複数の点火コイルに対し電気エネルギを継続的に投入することにより点火プラグの放電状態を維持可能な点火装置に制御装置を適用することもできる。 Further, in the above-described embodiment, an example in which one ignition coil is provided for one ignition plug and the control device is applied to an ignition device in which the energy input unit inputs electric energy to the ignition coil from the ground side of the primary coil. Indicated. On the other hand, in another embodiment of the present invention, for example, a plurality of ignition coils are provided for one ignition plug, and electric energy is continuously input from the energy input unit to the plurality of ignition coils after discharge control of the ignition plug. Accordingly, the control device can be applied to an ignition device capable of maintaining the discharge state of the ignition plug.
また、上述の実施形態では、「エネルギ投入制御手段」が、二次電流I2の値をフィードバックすることにより、所定の電流値である電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるようエネルギ投入部70を制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、「エネルギ投入制御手段」は、二次電流I2の値をフィードバックせず、電流狙い値IGaに対応する電流が二次コイル52を流れるようエネルギ投入部70を制御しなくてもよい。
In the above-described embodiment, the “energy input control unit” feeds back the value of the secondary current I2, so that the current corresponding to the current target value IGa that is a predetermined current value flows through the
また、本発明の他の実施形態では、制御部81は、「燃焼状態推定手段」により推定した燃焼状態が「緩慢燃焼または失火」であった場合、電流狙い値IGaを所定値以上の値に変更しないこととしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、制御部81は、第1電圧値Vd1の絶対値の最大値に基づき点火プラグ40の異常を検出しないこととしてもよい。
In another embodiment of the present invention, when the combustion state estimated by the “combustion state estimation unit” is “slow combustion or misfire”, the
In another embodiment of the present invention, the
また、本発明の他の実施形態では、エネルギ投入部70は、コンデンサ76を備えない構成であってもよい。コンデンサ76を備えない構成であっても、スイッチング素子72、73を適宜スイッチング作動させることにより、点火コイルに対し電気エネルギを投入することができる。
Further, in another embodiment of the present invention, the
また、本発明の他の実施形態では、エネルギ投入部は、例えば、電源12とは別の高圧の電源からの電気エネルギを点火コイルに対し投入可能な部位であってもよい。この場合、上述の実施形態と比べ、エネルギ投入部を構成する部材の点数を削減することができる。
In another embodiment of the present invention, the energy input unit may be, for example, a part that can input electric energy from a high-voltage power supply different from the
また、本発明の他の実施形態では、イグナイタ部60のスイッチング素子61は、IGBTに限らず、例えばMOSFETやトランジスタ等、他の半導体スイッチング素子により構成してもよい。また、MOSFETは一般に寄生ダイオードを有するため、スイッチング素子61をMOSFETにより構成する場合、ダイオード62を省略することができる。
また、本発明の他の実施形態では、エネルギ投入部70のスイッチング素子72、73は、MOSFETに限らず、例えばIGBTやトランジスタ等、他の半導体スイッチング素子により構成してもよい。
In another embodiment of the present invention, the switching
In another embodiment of the present invention, the switching
また、上述の実施形態では、イグナイタ部60を点火回路ユニット13の筐体に収容する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、イグナイタ部60を、点火回路ユニット13の筐体に収容せず、点火コイル50の近傍に設けることとしてもよい。
また、上述の実施形態では、電流検出回路91および電圧検出回路95を、点火回路ユニット13の筐体に収容する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、電流検出回路91または電圧検出回路95の少なくとも一方を、ECU80の筐体に収容することとしてもよい。また、ECU80の制御部81は、電流検出回路91または電圧検出回路95の少なくとも一方を含むこととしてもよい。
また、本発明の制御装置は、排気再循環(EGR)システムを備えないエンジンシステムの点火装置に適用することもできる。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the example which accommodates the
In the above-described embodiment, the example in which the
The control device of the present invention can also be applied to an ignition device for an engine system that does not include an exhaust gas recirculation (EGR) system.
また、上述の実施形態では、点火プラグの放電時、点火コイルの二次コイルに負方向の二次電流が流れる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、点火プラグの放電時、点火コイルの二次コイルに正方向の二次電流が流れる構成であってもよい。
また、上述の実施形態では、エネルギ投入部が、負方向の二次電流が重畳されるよう点火コイルに対し電気エネルギを投入する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、エネルギ投入部は、正方向の二次電流が重畳されるよう点火コイルに対し電気エネルギを投入する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, an example in which a negative secondary current flows through the secondary coil of the ignition coil when the spark plug is discharged has been described. On the other hand, in another embodiment of the present invention, a secondary current in the positive direction may flow through the secondary coil of the ignition coil when the spark plug is discharged.
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the energy injection | throwing-in part showed the example which inputs electric energy with respect to an ignition coil so that the secondary current of a negative direction may be superimposed. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the energy input unit may be configured to input electric energy to the ignition coil such that a secondary current in the positive direction is superimposed.
また、本発明の制御装置は、4気筒の内燃機関に限らず、気筒数が4以外の内燃機関の点火装置に適用することもできる。
また、本発明の制御装置は、各気筒に点火コイル、点火プラグを1つずつ備える内燃機関に限らず、各気筒に点火コイルまたは点火プラグを複数備える内燃機関の点火装置に適用することもできる。
また、本発明の制御装置は、予混合燃焼式の内燃機関に限らず、直噴式の内燃機関の点火装置に適用することもできる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
Further, the control device of the present invention is not limited to a four-cylinder internal combustion engine, and can be applied to an ignition device for an internal combustion engine having a number of cylinders other than four.
The control device of the present invention is not limited to an internal combustion engine having one ignition coil and one ignition plug in each cylinder, but can also be applied to an ignition device for an internal combustion engine having a plurality of ignition coils or ignition plugs in each cylinder. .
The control device of the present invention is not limited to a premixed combustion type internal combustion engine, but can also be applied to an ignition device for a direct injection type internal combustion engine.
Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
10 ・・・制御装置
11 ・・・点火装置
12 ・・・電源
20 ・・・エンジン(内燃機関)
28 ・・・燃焼室
40 ・・・点火プラグ
50 ・・・点火コイル
51 ・・・一次コイル
52 ・・・二次コイル
60 ・・・イグナイタ部
70 ・・・エネルギ投入部
81 ・・・制御部(放電制御手段、エネルギ投入制御手段、通常点火制御手段、特定点火制御手段、燃焼状態推定手段)
95 ・・・電圧検出回路(電圧検出手段)
DESCRIPTION OF
28 ...
95 ... Voltage detection circuit (voltage detection means)
Claims (12)
一端が電源(12)側に接続され他端が接地側に接続される一次コイル(51)、および、一端が前記点火プラグに接続される二次コイル(52)を有する点火コイル(50)と、
前記一次コイルから接地側への電流の流れを許容または遮断可能に設けられるイグナイタ部(60)と、
前記点火コイルに対し電気エネルギを投入可能なエネルギ投入部(70)と、を備える点火装置(11)を制御し、前記燃焼室の混合気の点火を制御可能な制御装置(10)であって、
前記一次コイルから接地側への電流の流れを遮断するよう前記イグナイタ部を制御することにより前記二次コイルに高電圧を生じさせ、前記点火プラグが放電するよう前記点火プラグを制御する放電制御手段(81)、
前記放電制御手段による前記点火プラグの制御開始後、前記点火コイルに対し電気エネルギを投入するよう前記エネルギ投入部を制御するエネルギ投入制御手段(81)、
前記放電制御手段により前記点火プラグを制御することのみによって、前記燃焼室の混合気の点火を制御する通常点火制御手段(81)、および、
前記放電制御手段により前記点火プラグを制御し、かつ、前記エネルギ投入制御手段により前記エネルギ投入部を制御することによって、前記燃焼室の混合気の点火を制御する特定点火制御手段(81)を有し、
前記燃焼室の混合気の点火を制御可能な制御部(81)と、
前記二次コイルと前記点火プラグとの間の電圧を検出可能な電圧検出手段(95)と、
前記内燃機関の燃焼行程において、「前記通常点火制御手段による点火制御」または「前記特定点火制御手段による点火制御」の後、前記放電制御手段により前記点火プラグを制御し、かつ、前記エネルギ投入制御手段により前記エネルギ投入部を制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に対応する値である電圧値(Vd1、Vd2)に基づき、前記燃焼室における混合気の燃焼状態を推定可能な燃焼状態推定手段(81)と、
を備える制御装置。 An ignition plug (40) provided in the combustion chamber (28) of the internal combustion engine (20) and capable of igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber by discharging;
An ignition coil (50) having a primary coil (51) having one end connected to the power source (12) and the other end connected to the ground side, and a secondary coil (52) having one end connected to the spark plug; ,
An igniter section (60) provided to allow or block the flow of current from the primary coil to the ground side;
And a control device (10) capable of controlling an ignition device (11) including an energy input unit (70) capable of supplying electric energy to the ignition coil, and controlling ignition of an air-fuel mixture in the combustion chamber. ,
A discharge control means for controlling the ignition plug so as to cause the secondary coil to discharge by causing the secondary coil to generate a high voltage by controlling the igniter unit so as to cut off the flow of current from the primary coil to the ground side. (81),
After starting the control of the spark plug by the discharge control means, energy input control means (81) for controlling the energy input unit to input electric energy to the ignition coil;
Normal ignition control means (81) for controlling ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber only by controlling the spark plug by the discharge control means; and
Specific ignition control means (81) for controlling the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber by controlling the spark plug by the discharge control means and controlling the energy input portion by the energy input control means. And
A control unit (81) capable of controlling ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber;
Voltage detection means (95) capable of detecting a voltage between the secondary coil and the spark plug;
In the combustion stroke of the internal combustion engine, after the “ignition control by the normal ignition control means” or “ignition control by the specific ignition control means”, the discharge control means controls the spark plug, and the energy input control The energy input unit is controlled by means, and the combustion state capable of estimating the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber based on voltage values (Vd1, Vd2) corresponding to the voltage detected by the voltage detecting means at this time State estimation means (81);
A control device comprising:
前記内燃機関の燃焼行程において、「前記通常点火制御手段による点火制御」または「前記特定点火制御手段による点火制御」の後、
前記放電制御手段により前記点火プラグを制御しているとき前記電圧検出手段により検出した電圧に対応する値である第1電圧値(Vd1)に基づき、前記燃焼室における混合気の燃焼時の圧力である燃焼圧を推定し、
前記エネルギ投入制御手段により前記エネルギ投入部を制御しているとき前記電圧検出手段により検出した電圧に対応する値である第2電圧値(Vd2)に基づき、前記燃焼室における混合気の燃焼の速度である燃焼速度を推定し、
推定した前記燃焼圧および前記燃焼速度に基づき、前記燃焼状態を推定することを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 The combustion state estimating means includes
In the combustion stroke of the internal combustion engine, after “ignition control by the normal ignition control means” or “ignition control by the specific ignition control means”,
Based on the first voltage value (Vd1), which is a value corresponding to the voltage detected by the voltage detecting means when the spark plug is controlled by the discharge control means, the pressure at the time of combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber Estimate a certain combustion pressure,
The speed of combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber based on the second voltage value (Vd2) that is a value corresponding to the voltage detected by the voltage detection means when the energy input control means is controlling the energy input control means. Estimate the burning rate,
The control device according to claim 1, wherein the combustion state is estimated based on the estimated combustion pressure and the combustion speed.
前記燃焼室に供給する吸気の量を変更可能なスロットル弁(2)、および、前記燃焼室に供給する燃料の量を変更可能な燃料噴射弁(4)を制御可能であり、
前記燃焼状態推定手段により推定した前記燃焼状態が緩慢燃焼または失火であった場合、前記燃焼室における空燃比が所定値以下になるよう前記スロットル弁および前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の制御装置。 The controller is
A throttle valve (2) capable of changing the amount of intake air supplied to the combustion chamber, and a fuel injection valve (4) capable of changing the amount of fuel supplied to the combustion chamber are controllable;
When the combustion state estimated by the combustion state estimation means is slow combustion or misfiring, the throttle valve and the fuel injection valve are controlled so that the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes a predetermined value or less. The control apparatus as described in any one of Claims 1-7.
前記燃焼室に供給する吸気の量を変更可能なスロットル弁(2)を制御可能であり、
前記燃焼状態推定手段により推定した前記燃焼状態が緩慢燃焼または失火であった場合、前記燃焼室に供給される吸気の量が所定値以下になるよう前記スロットル弁を制御することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の制御装置。 The controller is
A throttle valve (2) capable of changing the amount of intake air supplied to the combustion chamber is controllable;
The throttle valve is controlled such that when the combustion state estimated by the combustion state estimation means is slow combustion or misfiring, the amount of intake air supplied to the combustion chamber becomes a predetermined value or less. Item 8. The control device according to any one of Items 1 to 7.
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