JP7382019B2 - 点火プラグの摩耗量推定装置および異常判定装置 - Google Patents
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Description
往復動型エンジンにおける燃焼室の天井壁に配置されて、該燃焼室内の混合気を着火させる主点火よりも進角側において混合気を活性化させるための早期点火をエンジン運転領域における相対的に低速・低負荷域で行うようにした中心電極と接地電極とから構成される点火プラグの摩耗量推定装置であって、
前記低速・低負荷域における点火プラグの中心電極の早期点火1回あたりの摩耗量と主点火1回あたりの摩耗量とをそれぞれ推定する摩耗量推定手段と、
前記摩耗量推定手段で推定された点火プラグの早期点火1回あたりの中心電極の摩耗量と主点火1回あたりの中心電極の摩耗量とを積算して摩耗量積算値を取得する摩耗量積算手段と、
を備え、
前記摩耗量推定手段は、前記低速・低負荷域における点火プラグの中心電極の主点火1回あたりの摩耗量を、一定の放電の電流値をパラメータとする所定の計算式に基づいて算出することにより推定し、
前記摩耗量推定手段は、前記低速・低負荷域における点火プラグの中心電極の早期点火1回あたりの摩耗量を、前記一定の放電の電流値をパラメータとする前記所定の計算式に基づいて算出した値に対して所定量を加算することにより、主点火での中心電極の摩耗量よりも大きくなるように推定する、
ようにしてある(請求項1対応)。
前記摩耗量推定手段は、前記早期点火1回あたりの摩耗量について、前記第1摩耗量推定手段により推定される摩耗量と前記第2摩耗量推定手段によって推定される摩耗量との加算値に対して、あらかじめ設定された一定値を加算した値として推定する、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、容量放電に基づく摩耗と誘導放電に基づく摩耗とを考慮して、精度よく摩耗量を推定することができる。また、早期点火については、主点火に比して点火1回あたりの摩耗量の増大分を一定値として、簡便かつ精度よく摩耗量を推定することができる。すなわち、早期点火の摩耗メカニズムは、前述のとおり主点火の摩耗メカニズムとは異なり、筒内のガス流動状態によって摩耗量が大きく変化する。そこで、実験により、あらかじめ早期点火1回あたりの摩耗量を調べ、この摩耗量増大分を一定値として加算することで、簡便かつ精度よく摩耗量を推定することができる。なお、エンジンの運転状態やエンジンの環境状態に応じて一定値を変化させてもよい。
請求項1または請求項2に記載の点火プラグの摩耗量推定装置を備えた点火プラグの異常判定装置であって、
前記摩耗量積算手段で取得された摩耗量積算値に関する値に基づいて、点火プラグの異常の有無を判定する異常判定手段をさらに備えている、
ようにしてある。
前記異常判定手段は、前記ギャップ長決定手段によって決定されたギャップ長に関する値があらかじめ設定された所定値以上のときに、点火プラグが異常であると判定する、
ようにしてある(請求項5対応)。この場合、着火性に直接的に影響を与えることになるギャップ長に関する値に基づいて異常判定を行うので、異常判定を精度よく行う上で好ましいものとなる。
前記早期点火が、吸気行程で行われる、
ようにしてある(請求項7対応)。この場合、主点火を通常の点火時期としつつ、早期点火を燃焼室内圧力が極めて小さい状況でかつ主点火よりも十分に早い時期に行って、活性化された混合気が十分に燃焼室内に拡散された状態で主点火を行わせることができる。
早期点火の点火エネルギが、エンジンの運転状態にかかわらず一定とされている、
ようにしてある(請求項11対応)。この場合、特に着火性が問題となる状況で早期点火を利用して着火性を十分に向上させつつ、早期点火の点火制御を簡単化する上で好ましいものとなる。
参照)。
エンジン1には、その運転を制御するECU(Engine Control Unit)10が備えられている。ECU10は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、図5に示すように、プログラムを実行する中央演算処理装置(Central ProcessingUnit:CPU)10aと、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ10bと、電気信号の入出力をする入出力バス10cと、を備えている。ECU10は、「制御部」の一例である。
第3運転領域A3(極低速域)および第4運転領域A4(高速域)では、混合気をSI燃焼により燃焼させる制御が実行される。例えば、1燃焼サイクル中に噴射すべき燃料の全量がインジェクタ6から吸気行程中に噴射されるとともに、圧縮上死点の近傍で点火プラグ25による火花点火が実行される。そして、この火花点火をきっかけにSI燃焼が開始され、燃焼室17内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。
主点火分についての接地電極250bの摩耗量EMMが算出される(式(3)に基づく摩耗量の算出)。
Q31、Q33あるいはQ34が、主点火1回あたりの摩耗量を推定する手段に相当する。
6:インジェクタ
10:ECU
17:燃焼室
25:点火プラグ
250:電極対
250a:接地電極
250b;中心電極
251:着火装置
Sa:主点火(追加点火なし-図9のパターン(c))
Sa:断続点火(主点火に追加点火あり-図9のパターン(b))
Sb:早期点火(図9のパターン(a))
Claims (13)
- 往復動型エンジンにおける燃焼室の天井壁に配置されて、該燃焼室内の混合気を着火させる主点火よりも進角側において混合気を活性化させるための早期点火をエンジン運転領域における相対的に低速・低負荷域で行うようにした中心電極と接地電極とから構成される点火プラグの摩耗量推定装置であって、
前記低速・低負荷域における点火プラグの中心電極の早期点火1回あたりの摩耗量と主点火1回あたりの摩耗量とをそれぞれ推定する摩耗量推定手段と、
前記摩耗量推定手段で推定された点火プラグの早期点火1回あたりの中心電極の摩耗量と主点火1回あたりの中心電極の摩耗量とを積算して摩耗量積算値を取得する摩耗量積算手段と、
を備え、
前記摩耗量推定手段は、前記低速・低負荷域における点火プラグの中心電極の主点火1回あたりの摩耗量を、一定の放電の電流値をパラメータとする所定の計算式に基づいて算出することにより推定し、
前記摩耗量推定手段は、前記低速・低負荷域における点火プラグの中心電極の早期点火1回あたりの摩耗量を、前記一定の放電の電流値をパラメータとする前記所定の計算式に基づいて算出した値に対して所定量を加算することにより、主点火での中心電極の摩耗量よりも大きくなるように推定する、
ことを特徴とする点火プラグの摩耗量推定装置。
- 請求項1において、
前記摩耗量推定手段は、点火プラグの容量放電に基づく第1摩耗量推定手段と、点火プラグの誘導放電に基づく第2摩耗量推定手段と、を有し、
前記摩耗量推定手段は、前記早期点火1回あたりの摩耗量について、前記第1摩耗量推定手段により推定される摩耗量と前記第2摩耗量推定手段によって推定される摩耗量との加算値に対して、あらかじめ設定された一定値を加算した値として推定する、
ことを特徴とする点火プラグの摩耗量推定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の点火プラグの摩耗量推定装置を備えた点火プラグの異常判定装置であって、
前記摩耗量積算手段で取得された摩耗量積算値に関する値に基づいて、点火プラグの異常の有無を判定する異常判定手段をさらに備えている、
ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3において、
前記異常判定手段は、前記摩耗量積算値があらかじめ設定された所定値以上のときに、点火プラグが異常であると判定する、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3において、
前記異常判定手段は、前記摩耗量積算値に基づいて電極対のギャップ長に関する値を決定するギャップ長決定手段を有し、
前記異常判定手段は、前記ギャップ長決定手段によって決定されたギャップ長に関する値があらかじめ設定された所定値以上のときに、点火プラグが異常であると判定する、
ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3において、
前記異常判定手段は、前記摩耗量積算値に関する値が所定値以上のときに、点火プラグを通常時によりも着火性が悪くなる状態で判定用点火を実行させて、そのときの燃焼性があらかじめ設定された基準値よりも悪化しているときに、点火プラグが異常であると判定する、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3ないし請求項6のいずれか1項において、
前記主点火が、圧縮行程後期に行われ、
前記早期点火が、吸気行程で行われる、
ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3ないし請求項7のいずれか1項において、
エンジンが、少なくとも一部の運転領域において、点火プラグによる着火によってSI燃焼(拡散燃焼)が行われた後、燃焼室内に残っている未燃成分をCI燃焼(自己着火による燃焼)させるSPCCI燃焼を行うエンジンとされている、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項8において、
早期点火が、前記SPCCI燃焼が行われると共に、低回転・低負荷でかつ理論空燃比よりもリーンな空燃比での運転状態のときに実行される、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3ないし請求項9のいずれか1項において、
早期点火の点火エネルギが、エンジンの運転状態にかかわらず一定とされている、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項8において、
早期点火が、前記SPCCI燃焼が行われる領域のうち、低回転・低負荷でかつ理論空燃比よりもリーンな空燃比での運転状態のときにのみ実行され、
早期点火の点火エネルギが、エンジンの運転状態にかかわらず一定とされている、
ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3ないし請求項11のいずれか1項において、
前記異常判定手段は、点火プラグが異常であると判定したときに、点火プラグの交換を促す旨の報知を乗員に対して行う、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。 - 請求項3ないし請求項12のいずれか1項において、
エンジンが、幾何学的圧縮比が16以上の高圧縮比エンジンとされている、ことを特徴とする点火プラグの異常判定装置。
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