JP2002161841A - 点火プラグのくすぶり抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】点火プラグへのカーボンの付着の抑制及び点火
プラグに付着したカーボンの除去の少なくとも一方を可
能とする装置を提供する。 【解決手段】内燃機関１０では、運転状態に応じて成層
燃焼と均質燃焼との切り替え制御がなされる。内燃機関
１０のクランクシャフト２２は、電磁クラッチ２３を介
してプーリ３０と選択的に連結される。このプーリ３０
に付与された駆動力はベルト３１やプーリ３４を介して
モータジェネレータ４０に供給される。内燃機関１０の
運転状態に基づいて、点火プラグ１４にくすぶりが発生
すると判断されると、インバータ４１を制御することで
モータジェネレータ４０によって内燃機関１０に付与さ
れる電気負荷が増大制御される。これにより、内燃機関
１０の燃焼室１２の温度が上昇するためにくすぶりの発
生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は点火プラグのくすぶ
り抑制装置に係り、詳しくは発電機が機関出力軸に駆動
連結される内燃機関に適用される点火プラグのくすぶり
抑制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】点火プラグは、火花着火式内燃機関の点
火装置の一構成部品として、内燃機関の燃焼室内にその
発火部を直接突き出すように配置され、イグニッション
コイルにて発生した高電圧を発火部の火花ギャップ間に
放電して燃焼室内の混合気を着火させている。こうした
点火プラグの発火部に液相のまま燃料が付着すると、付
着した燃料が燃焼されずに火花に曝露されることで炭化
して、カーボンとなって火花部の火花ギャップ間に付着
する。この結果、放電のための高圧電流が漏洩して着火
不良等の不具合を招く、いわゆる点火プラグのくすぶり
が発生する。

【０００３】こうした点火プラグのくすぶりは、例えば
機関始動の直後や低負荷運転中のように、燃焼室内の温
度が低く、燃料の霧化が悪化するときに発生し易くな
る。そこで従来、点火プラグのくすぶりが発生し易いと
きには、点火噴射系の制御量等の内燃機関自体の制御量
の設定態様を燃焼室内の温度を高めるように変更して、
燃料の霧化や付着したカーボンの燃失を促進すること
で、点火プラグのくすぶりを抑制するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこの場合、点
火プラグのくすぶりは確かに抑制されるものの、内燃機
関の制御量が、エミッション等を考慮して設定された本
来の制御量から変更されてしまう。このため、上述した
ような内燃機関自体の制御量を点火プラグのくすぶり回
復を鑑みて設定する場合には、その制御量に自ずと制約
が生じることとなる。このため、好適な運転状態を保持
しつつも、点火プラグのくすぶりを抑制する技術の確立
が要望されている。

【０００５】なお、近年にあっては、例えば特開平１１
−１４７４２４号公報にみられるように、停車率の高い
市街走行時の燃費向上を目的として、信号待ち等のた
め、車両が停止したときには内燃機関を自動停止し、車
両発進時に自動的に再始動させる内燃機関の自動停止始
動を行う車両が提案されている。こうした車両に搭載さ
れる内燃機関では、機関始動の頻度が高く、点火プラグ
のくすぶりが進行し易くなっている。また内燃機関と電
動機との２つの駆動源の間で駆動配分を行うパラレル方
式のハイブリッド車両に用いられる内燃機関において
も、低負荷運転やトリップ中の機関停止頻度が高く、や
はりくすぶりが進行し易くなっている。したがって、そ
うした車両での実情も鑑みて、上記のようなくすぶり抑
制技術の確立への要望は益々強くなってきている。

【０００６】本発明は、こうした要望に応えるためにな
されたものであって、その目的は、より好適な態様で点
火プラグのくすぶりを抑制することのできる装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に記載の発明は、発電機が機関出力軸に駆動連結さ
れる火花点火式内燃機関に適用される点火プラグのくす
ぶり抑制装置であって、前記発電機により当該機関に付
与される電気負荷を可変とする可変手段と、前記点火プ
ラグのくすぶり進行度合いを判定する判定手段と、その
判定手段の判定する前記くすぶりの進行度合いに応じて
前記可変設定手段の制御指令値を変更する変更手段と、
を備えることをその要旨とする。

【０００８】上記構成では、点火プラグのくすぶり進行
度合い、換言すれば点火プラグへのカーボン付着量、あ
るいはその付着し易さに応じて発電機によって内燃機関
に付与される電気負荷の制御指令値が変更される。この
ようにくすぶりの進行度合いに応じて、燃焼室内の温度
上昇を図るべく当該機関に電気負荷が付与されること
で、点火プラグへのカーボンの付着が抑制されるととも
に、付着したカーボンが焼失され易くなって点火プラグ
のくすぶりが抑制される。

【０００９】このように上記構成では、内燃機関自体の
制御体系をそのまま維持しつつも、発電機制御の変更に
よって点火プラグのくすぶり抑制制御を行うことができ
るようになる。したがって、当該機関の制御体系からの
制約を受けることなく、くすぶり抑制制御を行うことが
できることから、より好適な態様にて点火プラグのくす
ぶり抑制制御が可能となる。

【００１０】ちなみに上記構成では、くすぶり抑制に際
しての内燃機関への負荷の付与によって燃料消費が増大
するものの、その増大分の仕事が発電に当てられ、電気
エネルギとして再利用可能となっている。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記変更手段は、前記判定手段によって前
記くすぶりの進行度合いが大きいと判定されるときには
前記電気負荷を増大させるように前記可変手段の制御指
令値を変更することをその要旨とする。

【００１２】上記構成では、判定手段によって前記くす
ぶりの進行度合いが大きいと判定されるときには、発電
機によって当該機関に付与される電気負荷が増大され
る。これにより、燃焼室内の温度が上昇し、点火プラグ
へのカーボンの付着が抑制されるとともに、付着したカ
ーボンが焼失され易くなって点火プラグのくすぶりが抑
制される。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記判定手段は、前記内燃機関の始
動時の機関温度、同内燃機関の負荷、同内燃機関の回転
速度、同内燃機関の始動回数、の少なくとも１つに基づ
いて前記点火プラグのくすぶりの進行度合いを判定する
ことをその要旨とする。

【００１４】上記構成によれば、始動時の機関温度、負
荷、回転速度、始動回数のような内燃機関の運転状態か
ら点火プラグのくすぶり進行度合いを判定しているた
め、点火プラグのカーボン付着等を検知する各別のセン
サを設けずとも、くすぶりの進行度合いに応じた適切な
くすぶり抑制制御にかかる電気負荷の変更制御をおこな
うことができるようになる。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の発明において、前記内燃機関は成層燃焼
と均質燃焼との間で燃焼形態を切り替えるものであり、
前記判定手段は少なくとも当該機関の燃焼形態に基づい
て前記くすぶりの進行度合いを判定するものであること
をその要旨とする。

【００１６】上記構成では、内燃機関の運転状態に応じ
て均質燃焼と成層燃焼との２種類の燃焼制御がなされ、
また、少なくとも前記内燃機関の負荷及び同内燃機関の
回転速度及び同内燃機関の燃焼形態に基づいて前記検出
がなされる。したがって、燃焼形態によって点火プラグ
へのカーボンの付着のし易さが異なることを考慮してい
っそう的確な検出ができるようになる。

【００１７】また、これら２種類の燃焼形態のうち、均
質燃焼においては、点火プラグにカーボンが付着しにく
いのみならず、内燃機関の運転状態によっては点火プラ
グに付着しているカーボンを除去することもできるとい
う性質がある。この点、上記構成によれば、均質燃焼時
には発電量を減らすなど、燃焼形態に応じた適切な制御
をすることもできるようになる。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１〜４記載
の発明において、前記内燃機関は、その内燃機関が搭載
される車両の停止状態に応じて自動停止され、同車両の
発進要求に応じて自動的に再始動されるものであること
をその要旨とする。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項１〜５記載
の発明において、前記内燃機関は、同内燃機関と電動機
との２つの駆動源の間で駆動伝達系への駆動力配分を切
り替える車両に搭載されるものであることをその要旨と
する。

【００２０】上記各構成では、機関停止の頻度が高くな
ったり、低負荷運転期間が長くなったりするため、点火
プラグにカーボンが付着し易いものとなっている。この
点、上記各構成によれば、これらに対して請求項１〜５
のいずれかに記載の点火プラグのくすぶり抑制装置を適
用することで、その作用効果を顕著に奏することができ
るようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
にかかる点火プラグのくすぶり抑制装置を具体化した第
１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【００２２】図１に、本実施形態の点火プラグのくすぶ
り抑制装置の全体構成を模式的に示す。同図１におい
て、内燃機関１０は、火花着火式の筒内噴射式内燃機関
であり、シリンダ１１内に燃料を直接噴射可能とすべく
燃焼室１２の上方にインジェクタ１３が設けられてい
る。更に、この燃焼室１２の上方には、混合気を点火す
るための点火プラグ１４が設けられている。

【００２３】この点火プラグ１４による混合気の点火時
期は、その上方に設けられたイグナイタ１５によって調
整される。このイグナイタ１５は、同イグナイタ１５内
のドライバ１５ａによって１次側コイル１５ｂの電流を
オン・オフ制御することで、２次側コイル１５ｃに高電
圧を発生させている。これにより、点火プラグ１４の燃
焼室１２に露呈した部位に設けられた２つの電極のう
ち、２次側コイル１５ｃに接続された側の電極が高電圧
となって、接地された側のもう一方の電極との間に大き
な電位差が生じ、両電極間で火花放電が生じて上記混合
気の点火が行われる。したがって、イグナイタ１５の１
次側コイル１５ｂに対する電流のオン・オフ時期を制御
することで、上記点火時期が調整されるようになる。

【００２４】また、上記燃焼室１２は、吸気通路１６か
ら新気を吸入するとともに、排気通路（図示略）へ排気
を排出する構造となっている。そして、この吸気通路１
６の途中には、内燃機関１０（燃焼室１２）に取り込ま
れる空気量を調整する電子制御スロットル１８が備えら
れている。

【００２５】一方、上記シリンダ１１内を往復摺動可能
に配設されたピストン２０は、コンロッド２１を介して
機関出力軸としてのクランクシャフト２２と連結されて
いる。そして、このクランクシャフト２２の一端は、電
磁クラッチ２３を介してプーリ３０と接続されている。
そして、このプーリ３０は、ベルト３１によってプーリ
３２、３３、３４との間で動力が伝達可能となってい
る。なお、プーリ３０とクランクシャフト２２との間で
動力の伝達は、前記電磁クラッチ２３の作動制御によっ
て断続されるようになっている。

【００２６】パワーステアリングポンプ３５は上記プー
リ３３に付与された回転力によって駆動され、パワース
テアリングを制御する作動油を加圧する。また、上記プ
ーリ３２に付与された回転力よって、エアーコンディシ
ョナ用のコンプレッサ（エアコン用コンプレッサ）３６
が駆動される。

【００２７】また、プーリ３４はモータジェネレータ４
０に駆動連結されている。このモータジェネレータ４０
は、プーリ３４から回転力の供給によって発電を行う発
電機としての機能と、プーリ３４へと回転力を供給する
電動機（モータ）としての機能とを併せ持っている。

【００２８】モータジェネレータ４０が発電機として機
能する場合、発電した電力はインバータ４１を介してバ
ッテリ４２へと送られる。このとき、インバータ４１の
位相制御を通じてバッテリ４２へと送られる電力量を調
整することで、モータジェネレータ４０の発電量が調整
されている。なお、モータジェネレータ４０による発電
量が多くなるほど、内燃機関１０に付与される電気負荷
は大きくなる。したがって、電気負荷はインバータ４１
の位相制御を通じたモータジェネレータ４０の発電量の
調整によって可変とされている。

【００２９】一方、モータジェネレータ４０が電動機と
して機能する場合、バッテリ４０に蓄電された電力がイ
ンバータ４１を介してモータジェネレータ４０に供給さ
れる。このときのモータジェネレータ４０の駆動制御
は、インバータ４１の位相制御によって行われている。

【００３０】上記インジェクタ１３や、イグナイタ１
５、電子制御スロットル１８、電磁クラッチ２３、イン
バータ４１等は、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）
５０によって制御される。このＥＣＵ５０には、イグニ
ッションスイッチ５１や、車速を検出する車速センサ５
２、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセ
ンサ５３、ブレーキの踏み込みの有無を検出するブレー
キセンサ５４、クランクシャフト２２の回転速度を検出
する回転速度センサ５５、吸気通路１６へ吸入される空
気流量を検出するエアフローメータ５６、内燃機関１０
の冷却水温を検出する水温センサ５７等からの各種検出
結果や、モータジェネレータ４０の発電量、バッテリ４
２の電圧等が入力される。

【００３１】このＥＣＵ５０では、上記各センサの検出
結果に基づき、内燃機関１０の運転状態に応じてその燃
焼形態の切り替え制御を行っている。すなわち、低負荷
低回転速度領域においては、主に燃費の向上を目的とし
て成層燃焼を行い、高負荷高回転速度領域では燃料噴射
量をより増大させることのできる均質燃焼を行ってい
る。このように、内燃機関１０の運転状態に応じてその
燃焼形態を切り替えることで、燃費の向上を図りつつも
内燃機関１０に要求される出力特性を満足する燃焼制御
が可能となる。

【００３２】更に、本実施形態においては、いっそうの
燃費の向上を図るべく、内燃機関１０の搭載される車両
の停止状態を検知して内燃機関１０の自動停止制御を行
い、且つ運転者の発進の意志に基づいて内燃機関１０の
再始動制御を行うようにしている。以下、これについて
説明する。

【００３３】まず、本実施形態における内燃機関１０の
自動停止制御について説明する。本実施形態のおいて
は、（イ）イグニッションスイッチ５１がオンされてい
る（ロ）車速センサ５２によって車速が「０」であるこ
とが検出されている（ハ）アクセルセンサ５３によって
アクセルペダルが踏み込まれていないことが検出されて
いる（ニ）ブレーキセンサ５４によってブレーキが踏み
込まれていることが確認されている、などの条件がすべ
て所定時間以上満たされたときに内燃機関１０の自動停
止制御がなされる。

【００３４】内燃機関１０の自動停止制御がなされる
と、インジェクタ１３からの燃料噴射が停止されるとと
もに、点火プラグ１４の火花放電も停止され、内燃機関
１０が停止される。

【００３５】一方、内燃機関１０が停止されると、上記
電磁クラッチ２３によってクランクシャフト２２とプー
リ３０との接続が解除され、そのプーリ３０とベルト３
１を通じて互いに連結されたパワーステアリングポンプ
３５、エアコン用コンプレッサ３６、及びモータジェネ
レータ４０等からなる補機系は、エンジン１０から駆動
輪に至るまでの動力伝達系より分離される。そしてそれ
とともに、モータジェネレータ４０が電動機として機能
し、エンジン１０の再始動がなされるまでの間、それら
各補機を駆動する。

【００３６】次に、本実施形態における自動始動制御に
ついて説明する。本実施形態においては、上記条件
（ロ）〜（ニ）のいずれか一つでも満たされなくなるこ
とを条件に、内燃機関１０の自動始動制御がなされる。

【００３７】この自動始動制御に際しては、電磁クラッ
チ２３によってクランクシャフト２２とプーリ３０とを
再接続することで、このとき電動機として機能している
モータジェネレータ４０によってクランクシャフト２２
に駆動力を付与し、内燃機関１０を再始動させる。そし
て、内燃機関１０が自力運転されるようになると、イン
バータ４１の制御によってモータジェネレータ４０を発
電機として機能させるようにする。

【００３８】このように、内燃機関１０の自動停止制御
がなされることで、燃費の向上が図られる。また、この
内燃機関１０の自動停止制御中においても、モータジェ
ネレータ４０によってエアコン用コンプレッサ３６やパ
ワーステアリングポンプ３５等の作動が維持される。

【００３９】ところで、上記内燃機関１０の自動停止制
御を行う場合、この内燃機関１０の自動停止後の再始動
時においては、点火プラグ１４付近の温度が比較的低く
なることがある。このように、点火プラグ１４近傍の温
度が低い状態でインジェクタ１３から燃料噴射がなされ
ると、この燃料が霧化せず液相のまま点火プラグ１４に
吹き付けられる。そして、この液相のまま吹き付けられ
た燃料が、燃焼されず火炎に曝されることで炭化して、
カーボンとなり点火プラグ１４の上述した２つの電極間
に付着する。そして、この付着したカーボンによって２
つの電極間の絶縁抵抗が低下することによって、イグナ
イタ１５の２次側コイル１５ｃの電圧が低下し、両電極
間での火花放電が生じなくなることがある。

【００４０】この点火プラグ１４のくすぶりを抑制する
ために、本実施形態においては、モータジェネレータ４
０の発電量を調整することで、内燃機関１０に付与され
る電気負荷を制御するようにしている。すなわち、内燃
機関１０に電気負荷をかけることで、燃焼室１２内の昇
温を促し、点火プラグ１４へのカーボンの付着が抑制さ
れる。ちなみに、内燃機関の定常運転時における点火プ
ラグ１４近傍の温度は、同図２の等温曲線に示されるよ
うに、内燃機関１０の回転速度が高いほど、また内燃機
関１０の負荷が高いほど高くなる。したがって、点火プ
ラグ近傍温度が低く、くすぶりが発生し易いときには内
燃機関１０の負荷を増大させることで、同点火プラグ１
４近傍の温度を上昇させることができる。しかも、この
くすぶり抑制制御は、インバータ４１によってモータジ
ェネレータ４０の発電量を調整することで行われるため
に、内燃機関１０自体の制御体系をそのまま維持しつ
つ、くすぶり抑制を行うことができる。

【００４１】具体的には、本実施形態においては、内燃
機関１０の始動の度に、その始動時における機関温度を
検出して、その検出結果に基づいてくすぶりが進行し易
い状態にあるか否かを判断するようにしている。そし
て、くすぶりが進行し易い状態にあると判断されたとき
には、内燃機関１０の自力運転開始後に、インバータ４
１によってモータジェネレータ４０の発電量を調整する
ことで、電気負荷を高めて内燃機関１０の負荷を増大す
る。

【００４２】ここで、本実施形態にかかる点火プラグの
くすぶり抑制の制御手順について、図３に基づいて説明
する。図３は、上記点火プラグのくすぶり抑制の制御ル
ーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、
内燃機関１０の始動時にＥＣＵ５０によって実行され
る。

【００４３】この一連の処理においては、ますステップ
１００において、水温センサ５７によって検出される内
燃機関１０の冷却水温が所定温度未満であるか否かが判
断される。そして、冷却水温が所定温度以上であると判
断されると、このルーチンは、一旦終了される。

【００４４】一方、ステップ１００において所定温度未
満であると判断されると、内燃機関１０がくすぶりの発
生しやすい状態にあるとして、ステップ１１０に移行す
る。このステップ１１０においては、点火プラグ１４へ
のカーボンの付着を抑制すべくモータジェネレータ４０
によって内燃機関１０に付与される電気負荷の増大制御
が行われる。ここでは、インバータ４１の制御にかかる
制御指令値をモータジェネレータ４０の発電量を増量す
る側に補正することで、モータジェネレータ４０によっ
て内燃機関１０に付与される電気負荷を増大させてい
る。

【００４５】こうした電気負荷の増大制御は、予め定め
られた所定時間行われる。この所定時間は、点火プラグ
１４へカーボンが付着しやすい状態でなくなる温度まで
点火プラグ１４が昇温されるのに十分な時間に設定され
ている。これにより、内燃機関１０が低温において始動
された場合であれ、速やかに点火プラグ１４近傍の温度
を高めることができるようになる。

【００４６】また、この所定時間は、上述したカーボン
が付着しやすい状態でなくなる温度まで点火プラグ１４
が昇温される期間よりも長く設定してもよい。例えば冷
間始動時などには、上記電気負荷の増大制御を行うにせ
よ、点火プラグ１４近傍の温度が十分に昇温されるまで
には時間がかかる。このため、十分な昇温がなされるま
での期間に点火プラグ１４にカーボンが付着するおそれ
がある。そこで、内燃機関１０が十分に昇温され、カー
ボンの付着しやすい運転状態を抜け出した後にも、内燃
機関１０にかかる電気負荷を増大した状態を保持するこ
とで、そうしたカーボンを早期に除去することができる
ようになる。

【００４７】そして所定時間が経過すると（ステップ１
２０：ＹＥＳ）、ステップ１３０において、上記の電気
負荷の増大制御を停止し、機関始動時のくすぶり抑制に
かかる処理を終了する。

【００４８】こうした上記実施形態によれば、以下の効
果が得られるようになる。 （１）上記実施形態によれば、冷間始動時等、始動時の
機関温度が低く、点火プラグ１４にカーボンが付着し易
い状態にあるときに、電気負荷を増大することで内燃機
関１０の負荷が増大されるようになる。これにより、燃
焼室１１内の昇温を促進し、くすぶりの進行を抑制する
ことができる。

【００４９】なお、上記実施形態は、以下のように変更
して実施してもよい。 ・上記実施形態において電気負荷の増大制御を行う期間
を、例えば冷却水温度等に応じて可変設定するようにし
てもよい。また電気負荷の増大制御における上記制御指
令値の補正量を、冷却水温等に応じて可変設定するよう
にしてもよい。そして例えば、機関始動時の冷却水温が
低温であるほど、上記期間を長く設定したり、電気負荷
をより増大させたりすることで、冷間時の内燃機関１０
の暖気状態に応じて、点火プラグ１４近傍の昇温を過不
足なく行うことができる。

【００５０】（第２の実施形態）以下、本発明にかかる
点火プラグのくすぶり抑制装置を具体化した第２の実施
形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に
説明する。

【００５１】本実施形態では、内燃機関１０の運転状態
に基づいて、点火プラグ１４に付着するカーボンの付着
量を推定算出し、この推定算出された付着量に基づいて
モータジェネレータ４０によって内燃機関１０に付与さ
れる電気負荷の増大制御を行う。本実施形態ではこの運
転状態として、回転速度センサ５５によって検出される
内燃機関１０の回転速度を用いるとともに、エアフロー
メータ５６によって検出される吸入空気量を同機関１０
の負荷に相当する状態量として用いる。

【００５２】また、本実施形態では、内燃機関１０にお
いて成層燃焼が行われているか、均質燃焼が行われてい
るかによってカーボンの付着のしやすさが異なることを
も考慮するようにしている。

【００５３】すなわち、点火時期に近い圧縮工程の後半
にインジェクタ１３から燃料噴射が行われる成層燃焼で
は、点火プラグ１４近傍のみで燃焼が限定的に行われる
ために同点火プラグ１４の火炎曝露時間が短くなること
や、空気による断熱効果の影響などのために、点火プラ
グ１４近傍の温度が上昇しにくくなる。したがって、成
層燃焼時においては、点火プラグ１４へカーボンが付着
し易くなっている。

【００５４】一方、吸気行程の前半にインジェクタ１３
から燃料噴射が行われる均質燃焼では、内燃機関１０の
燃焼室１２全体で燃焼が行われるため、点火プラグ１４
の火炎曝露時間も長くなり、成層燃焼と比較して点火プ
ラグ１４近傍の温度は上昇し易くなっている。したがっ
て、カーボンの付着もし難いものとなっている。

【００５５】このため、本実施形態では、成層燃焼と均
質燃焼とで、点火プラグ１４に付着するカーボンの付着
量を各別に推定算出している。具体的には、本実施形態
では、図４及び図５に例示されるような燃焼毎に設けら
れたそれぞれ別の算出マップを、成層燃焼と均質燃焼と
で使い分けてカーボンの付着量を推定算出するようにし
ている。こうした各燃焼毎の算出マップは、ＥＣＵ５０
のメモリに予め設定されている。

【００５６】各算出マップにはそれぞれ、内燃機関１０
の運転状態（回転速度及び負荷）に基づき区分けされた
各運転領域におけるカウント値が示されている。このカ
ウント値は、単位時間当たりのカーボンの推定付着量に
相当する値であり、単位時間当たりのカーボンの付着量
或いは燃失量を、所定量を「１単位」と規定して無次元
化した値となっている。また、ここではそのカウント値
を、カーボンが付着するときには正の値で、燃失して除
去されるときには負の値で、それぞれ示すようにしてい
る。

【００５７】なお、各運転領域のカウント値は、予め実
験等によって求めておくことができる。ここではその値
は、各運転領域における点火プラグ１４近傍の温度に基
づいて推定することで予め求めるようにしている。

【００５８】図４に例示する成層燃焼用の算出マップで
は、高負荷側、或いは高回転側ほど上記カウント値が小
さくなるように設定されている。ここでは、最も低負荷
低回転の運転領域ではカウント値が「＋５」に、最も高
負荷高回転の運転領域ではその値が「＋１」に、それぞ
れ設定されている。

【００５９】一方、図５に例示する均質燃焼用の算出マ
ップにおいても同様に、高負荷側、或いは高回転側ほど
カウント値が小さくなるように設定されている。ただし
均質燃焼用の算出マップでは、燃焼毎のカーボンの付着
のし易さの違いを反映して、成層燃焼用の算出マップに
比して、同じ運転領域でのカウント値には、より小さな
値が設定されている。例えば最も低負荷低回転の運転領
域においても、均質燃焼用の算出マップでは、カウント
値が「＋１」に設定されている。なお、均質燃焼では、
内燃機関１０の回転速度或いは負荷がある程度高くなる
と、点火プラグ１４に付着したカーボンが焼失により除
去されるようになる。このため、この均質燃焼用の算出
マップでは、そうした運転領域よりも高負荷高回転側で
は、カウント値には負の値が設定されている。

【００６０】そして、上記算出マップを用いて所定時間
毎にカウント値を算出してくすぶり進行度カウンタに積
算していくことで、そのカウンタの値から、そのときの
点火プラグ１４のカーボン付着量を推定することができ
るようになる。

【００６１】以下、こうして点火プラグ１４のカーボン
付着量を求めて行われる本実施形態のくすぶり抑制制御
について、その処理手順を、図６を併せ参照して説明す
る。図６は、本実施形態のくすぶり回復の制御ルーチン
を示すフローチャートである。このルーチンは、ＥＣＵ
５０によって所定時間毎に割り込み起動され、実行され
る。

【００６２】この点火プラグのくすぶり回復制御におい
ては、まずステップ２００において、清浄実行フラグが
立っているか否かが判断される。この判断は、モータジ
ェネレータ４０によって内燃機関１０へ付与される負荷
の増大制御を行うか否かを判断するためのものである。
そして、清浄実行フラグが立っていると判断されると、
ステップ２１０へ移行してモータジェネレータ４０によ
って内燃機関１０に付与される電気負荷がくすぶり回復
を行うのに十分な量となるように、インバータ４１が制
御される。

【００６３】このステップ２１０において電気負荷の増
大制御が行われた後、又はステップ２００において清浄
実行フラグが立っていないと判断された場合には、ステ
ップ２２０に移行する。このステップ２２０において
は、先の図４又図５に示したマップを用いてカウント値
が算出され、その値がくすぶり進行度カウンタに加算さ
れる。

【００６４】そして続くステップ２３０及びステップ２
５０において、ここで更新されたくすぶり進行度カウン
タの値が、予め定められた２つの判定値、すなわち「回
復判定値」及び「くすぶり判定値」と比較され、その結
果によってそのときの点火プラグ１４のくすぶり状態が
判断される。

【００６５】ステップ２３０での比較に用いられる回復
判定値は、くすぶり抑制のための電気負荷の増大制御の
停止判定に用いられる判定値であり、その値は、点火プ
ラグ１４に付着したカーボンが十分に除去されたときの
くすぶり進行度カウンタの値に対応して設定されてい
る。したがって、電気負荷の増大制御の実施中に、この
ステップ２３０において、上記カウンタの値が回復判定
値を下回ったと判断されたときは、ステップ２４０にお
いて、清浄実行フラグがオフされ、ステップ２４５にお
いて電気負荷の増大制御が停止される。すなわち、イン
バータ４１によるモータジェネレータ４０の発電量の制
御が通常の制御に戻される。

【００６６】一方、ステップ２５０での比較に用いられ
るくすぶり判定値は、上記電気負荷の増大制御の開始判
定に用いられる判定値である。このくすぶり判定値の値
は、くすぶりを発生させるおそれのある量の近くまで点
火プラグ１４のカーボン付着量が増大して、それ以上の
カーボン付着の進行を抑制する必要が生じたときのくす
ぶり進行度カウンタの値に対応して設定されている。し
たがって、このステップ２５０において、上記カウンタ
の値がくすぶり判定値を超えたと判断されたときには、
ステップ２６０において清浄実行フラグがオンされる。
これにより、次回、本ルーチンの処理が起動されたとき
に、ステップ２１０の処理において電気負荷の増大制御
が開始される。

【００６７】以上説明した上記第２の実施形態によれ
ば、以下の効果が得られるようになる。 （１）内燃機関１０の運転状態に基づいて点火プラグ１
４へのカーボンの付着量を推定算出することで、くすぶ
りの進行度合いを的確に把握してくすぶり回復制御を行
うことができる。

【００６８】（２）内燃機関１０に対してなされる燃焼
制御が均質燃焼制御か成層燃焼制御かによって点火プラ
グ１４へのカーボンの付着のしやすさが変化することを
考慮してくすぶりの進行度合いを推定算出することで、
くすぶりの進行度合いをいっそう的確に推定することが
できる。

【００６９】（３）くすぶり進行度カウンタの値が回復
判定値を下回ることを条件に電気負荷の増大制御を停止
するようにしているため、電気負荷の増大制御を行う期
間を、点火プラグ１４のカーボンの推定付着量の推移に
応じて適切に設定することができる。

【００７０】なお、上記第２の実施形態は、以下のよう
に変更して実施してもよい。 ・くすぶり進行度カウンタを、更に内燃機関の１０自動
停止時の状態を加味して操作するようにしてもよい。例
えば、自動停止中に、単位時間が経過する毎にくすぶり
進行度カウンタを所定量インクリメントするなどすれ
ば、点火プラグ１４近傍の温度の低下に伴う再始動時の
くすぶりの生じ易さを適切に評価することができる。

【００７１】・電気負荷の増大制御における電気負荷の
増大量を、内燃機関１０の運転状態や上記カウンタの値
等に基づいて可変設定するようにしてもよい。例えば、
電気負荷の増大によっても点火プラグ１４へのカーボン
付着が十分に抑制できない運転領域にあるとき、或いは
上記カウンタの値がくすぶり判定値を超えて更に増加さ
れたときなどに、電気負荷を更に増大させるように上記
可変設定を行えば、より適切なくすぶり抑制が図られる
ようになる。

【００７２】・また、燃焼形態の切り替えを行わない内
燃機関についても、上記実施形態に準じた点火プラグの
くすぶり抑制装置を適用することができる。その場合、
燃焼形態毎に算出マップを設ける必要はなく、また内燃
機関の回転速度及び負荷等のみに基づいてカウント値を
求めるようにすることで、上記実施形態に準じた作用効
果を奏することができる。

【００７３】（第３の実施形態）以下、本発明にかかる
点火プラグのくすぶり抑制装置を具体化した第３の実施
形態について、上記第２の実施形態との相違点を中心に
説明する。

【００７４】内燃機関の始動時には、通常の運転中に比
して点火プラグにカーボンが付着し易い状態となってい
る。このため、上述した自動停止始動制御を行う内燃機
関のように、機関始動の頻度が高い場合には、上述した
図４及び図５の算出マップを用いた推定では、点火プラ
グのカーボン付着量を必ずしも適切に把握できなくなる
ことがある。そしてこの結果、把握できなかった分のカ
ーボンが、上述したくすぶり回復の制御にも拘わらず、
除去されずに付着したままとなって、くすぶりの発生を
招くおそれがある。

【００７５】そこで、本実施形態では、更に内燃機関１
０の再始動回数にも応じて電気負荷の増大制御を実行す
るようにしている。以下、こうした本実施形態の制御に
ついて、図７を併せ参照して説明する。

【００７６】図７は、再始動回数に応じた電気負荷の増
大制御を実行するための制御ルーチンを示すフローチャ
ートである。このルーチンの処理は、先の図６に示した
くすぶり回復の制御ルーチンの処理と併せて行われる処
理として、ＥＣＵ５０によって所定時間毎に割り込み起
動される。

【００７７】このくすぶり回復制御にかかる一連の処理
においては、まず図７のステップ３００において、内燃
機関１０の自動停止後になされる再始動時か否かが判断
される。そして、再始動時と判断されると、ステップ３
１０において再始動回数をカウントするカウンタがイン
クリメントされる。

【００７８】ステップ３１０の処理の実行後には、ステ
ップ３２０において再始動回数が所定値αより大きいか
否かが判断される。ここで所定値αは、内燃機関１０の
始動回数が同所定値を超えたときには、点火プラグ１４
へのカーボンの付着量が増大して、くすぶり回復制御を
行う必要があると判断される値として設定される。

【００７９】ステップ３２０において、内燃機関１０の
再始動回数が所定値αを超えていると判断されると、ス
テップ３３０において、先の第２の実施形態において示
したくすぶり進行度カウンタの値が、同第２の実施形態
において示したくすぶり判定値に所定値βを加えた値に
設定される。また、同時に再始動回数が「０」に初期化
される。更に、ステップ３４０において清浄実行フラグ
をオンとしてこの処理は一旦終了される。

【００８０】この結果、再始動回数が所定値αを超えた
場合には、くすぶり判定値に所定値βを換算した値に設
定されたくすぶり進行度カウンタの値が、回復判定値を
下回るまでの期間、電気負荷の増大制御が実行されるよ
うになる。そしてこれにより、上述の算出マップを用い
た推定では十分に把握できなかった分のカーボン、すな
わち内燃機関１０の始動時に余分に付着した分のカーボ
ンについても、好適に除去できるようになる。そして上
記所定値βの値を適宜設定することで、電気負荷の増大
制御を実行条件となる再始動回数（＝判定値α）に応じ
て、適切な期間、そうした増大制御を実行することがで
きるようになる。

【００８１】以上説明した本実施形態によれば、更に以
下の効果が得られるようになる。 （１）内燃機関１０の再始動回数に基づいて電気負荷の
増大制御を行うことで、機関始動の頻度が高いために作
動時の運転状態からの推定では点火プラグのカーボン付
着量を適切に把握できない場合であれ、くすぶりの抑制
をより好適に行うことができる。

【００８２】なお、上記第３の実施形態は以下のように
変更して実施してもよい。 ・上記実施形態では、再始動回数が所定回数を超えたと
きに、くすぶり判定値に所定値βを加算した値をくすぶ
り進行度カウンタに設定するようにしているが、単に、
そのときの同カウンタの値に所定値を加算するようにし
てもよい。この場合にも、カーボンが付着し易い機関始
動時の状況を加味して、より適切にくすぶりを抑制でき
る。また、再始動の都度、上記カウンタの値に所定値を
加算するようにしても、同様に適切なくすぶり抑制を行
うことができる。

【００８３】・上記実施形態における内燃機関１０の燃
焼形態、回転速度、及び負荷に基づく電気負荷の増大制
御の実行判定を行わず、再始動回数のみに基づいて電気
負荷の増大制御を実行するようにしてもよい。

【００８４】その他、上記各実施形態に共通して変更可
能な要素として以下のものがある。 ・上記第１〜第３の実施形態及びそれらの変形例におけ
るくすぶり抑制又はくすぶり回復制御は、適宜組み合わ
せて実施してもよい。その際、例えば第１の実施形態を
第２の実施形態と組み合わせる場合には、始動時の暖気
態様に基づいてくすぶり進行度カウンタ値を設定するな
ど適宜変更して実施してもよい。

【００８５】・上記各実施形態においては、筒内噴射式
内燃機関１０に本発明を適用したが、吸気ポート噴射式
の内燃機関に適用してもよい。 ・自動停止始動制御を行わない内燃機関についても、上
記各実施形態と同様或いはそれに準じた点火プラグのく
すぶり抑制装置を適用することができる。ただし、内燃
機関と電動機との２つの駆動源の間で駆動伝達系への駆
動力配分を切り替える車両に搭載される内燃機関の場合
には、当該機関の始動及び停止の頻度が増大したり、低
負荷運転期間が増加したりすることでくすぶりも発生し
やすくなるため、これに対して本発明にかかる装置を搭
載する場合に、その作用効果が最も顕著となる。

【００８６】・上記各実施形態においては、点火プラグ
１４へのカーボンの付着量を内燃機関１０の運転状態か
ら推定算出するようにしたが、直接的な検出を行っても
よい。例えば、上述したようにくすぶりが発生すると点
火プラグ１４の２つの電極間の絶縁抵抗が低下するため
に、イグナイタ１５内の２次側コイルの電圧が低下す
る。したがって、この２次側コイルの電圧の低下を検出
することで、カーボンの堆積量を検出することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる点火プラグのくすぶり抑制装置
の第１の実施形態について、その全体構成を示す図。

【図２】点火プラグ近傍の温度と内燃機関の運転状態と
の関係を示す図。

【図３】上記第１の実施形態にかかるくすぶり抑制の制
御手順を示すフローチャート。

【図４】成層燃焼時の内燃機関運転状態とくすぶりの発
生のしやすさとの関係を示す図。

【図５】均質燃焼時の内燃機関運転状態とくすぶりの発
生のしやすさとの関係を示す図。

【図６】本発明にかかる点火プラグのくすぶり抑制装置
の第２の実施形態について、その制御手順を示すフロー
チャート。

【図７】本発明にかかる点火プラグのくすぶり抑制装置
の第３の実施形態について、その制御手順を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１１…シリンダ、１２…燃焼室、１３
…インジェクタ、１４…点火プラグ、１５…イグナイ
タ、１５ａ…ドライバ、１５ｂ…１次側コイル、１５ｃ
…２次側コイル、１６…吸気通路、１８…電子制御スロ
ットル、２０…ピストン、２１…コンロッド、２２…ク
ランクシャフト、２３…電磁クラッチ、３０、３２、３
３、３４…プーリ、３１…ベルト、３５…パワーステア
リングポンプ、３６…エアコン用コンプレッサ、４０…
モータジェネレータ、４１…インバータ、４２…バッテ
リ、５０…電子制御装置、５１…イグニッションスイッ
チ、５２…車速センサ、５３…アクセルセンサ、５４…
ブレーキセンサ、５５…回転速度センサ、５６…エアフ
ローメータ、５７…水温センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｐ 17/12 Ｆ０２Ｐ 17/00 Ｆ (72)発明者 広瀬 清夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G019 AA08 AA09 AB00 AC01 CA01 GA05 GA08 GA11 GA16 LA13 3G092 AA06 AA09 AC02 AC03 EA17 FA15 FA30 GA01 GA10 HA01Z HC06Z HE01Z HE08Z 3G093 AA07 BA21 BA22 CA02 DA01 DA05 DA09 DB23 EA12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発電機が機関出力軸に駆動連結される火花
   点火式内燃機関に適用される点火プラグのくすぶり抑制
   装置であって、前記発電機により当該機関に付与される
   電気負荷を可変とする可変手段と、前記点火プラグのく
   すぶり進行度合いを判定する判定手段と、その判定手段
   の判定する前記くすぶりの進行度合いに応じて前記可変
   設定手段の制御指令値を変更する変更手段と、を備える
   点火プラグのくすぶり抑制装置。
2. 【請求項２】前記変更手段は、前記判定手段によって前
   記くすぶりの進行度合いが大きいと判定されるときには
   前記電気負荷を増大させるように前記可変手段の制御指
   令値を変更する請求項１記載の点火プラグのくすぶり抑
   制装置。
3. 【請求項３】前記判定手段は、前記内燃機関の始動時の
   機関温度、同内燃機関の負荷、同内燃機関の回転速度、
   同内燃機関の始動回数、の少なくとも１つに基づいて前
   記点火プラグのくすぶりの進行度合いを判定する請求項
   １又は２記載の点火プラグのくすぶり抑制装置。
4. 【請求項４】前記内燃機関は成層燃焼と均質燃焼との間
   で燃焼形態を切り替えるものであり、前記判定手段は少
   なくとも当該機関の燃焼形態に基づいて前記くすぶりの
   進行度合いを判定するものである請求項１〜３のいずれ
   かに記載の点火プラグのくすぶり抑制装置。
5. 【請求項５】前記内燃機関は、その内燃機関の搭載され
   る車両の停止状態の検知に応じて自動停止され、同車両
   の発進要求に応じて自動的に再始動されるものである請
   求項１〜４のいずれかに記載の点火プラグのくすぶり抑
   制装置。
6. 【請求項６】前記内燃機関は、同内燃機関と電動機との
   ２つの駆動源の間で駆動伝達系への駆動力配分を切り替
   える車両に搭載されるものである請求項１〜５のいずれ
   かに記載の点火プラグのくすぶり抑制装置。