JP2004044495A - Ignition control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同一気筒に対して1燃焼サイクルに複数回点火するようにした内燃機関の点火制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関において同一気筒に対して1燃焼サイクルに複数回の点火、いわゆる多重点火を行う技術としては、特開平7−103123号公報記載のものが知られている。この従来技術においては、最小点火進角に基づいて設定された点火時期に通常の点火を行うと共に、それに続いて複数回点火を行って着火率を増加させて内燃機関の始動時の着火性の向上などを図っている。
【0003】
さらに、上記した従来技術においては、後続する複数回の点火の通電時間を通常の点火のそれよりも短くすることで、通電時間の長大化を抑えて点火系部品の信頼性を確保するように構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術にあっては通常の点火に続いて連続的に点火して始動時の混合気の着火性を向上させているが、それとは別に、内燃機関は始動された後、アイドル時など低回転、低負荷にあっては空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されるリーンバーン制御が良く行われる。
【0005】
そのようなアイドル時を含む低回転、低負荷のリーンバーン制御領域においては、燃焼特性が必ずしも良好ではなく、よって燃費性能の面でも十分に満足し難いと共に、出力トルク特性の点でも不満が残るものであった。
【0006】
しかしながら、前記した従来技術は連続点火を行うことで内燃機関の始動時の着火性を向上させる技術を提案するに止まり、アイドル時を含む低回転、低負荷のリーンバーン制御領域での燃焼特性の改善を解決するものではなかった。
【0007】
従ってこの発明の目的は、上記した課題を解決し、アイドル時を含む低回転、低負荷のリーンバーン制御領域における燃焼特性を改善し、よって燃費性能および出力トルク特性を向上させるようにした内燃機関の点火制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、この発明は請求項1項において、同一気筒に対して1燃焼サイクルに複数回点火する内燃機関の点火制御装置において、前記複数回の点火の中の1回を、前記内燃機関の出力トルクが最大となる最小点火進角に基づいて得た第1の点火時期で実行する第1の点火実行手段、および前記複数回の点火の中の少なくとも他の1回を、前記第1の点火時期よりもクランク角度において先行する第2の点火時期で実行する第2の点火実行手段を備える如く構成した。
【0009】
複数回の点火の中の1回を、内燃機関の出力トルクが最大となる最小点火進角に基づいて得た第1の点火時期で実行し、少なくとも他の1回を第1の点火時期よりもクランク角度において先行する第2の点火時期で実行する如く構成したので、第1の点火時期で実行される本来的な点火の前に、第2の点火時期で実行される点火を行うこととなって、混合気の活性化を促進することができ、それによって本来の点火時の燃焼期間を短縮することができ、着火性を向上させることができて燃焼特性を改善することができる。また、混合気の活性化の促進によって筒内圧力や等容度を向上させることができ、出力トルク特性を向上させることができる。
【0010】
請求項2項においては、前記第2の点火実行手段は、前記内燃機関の燃焼室の混合気を着火しないように前記少なくとも他の1回の点火を実行する如く構成した。
【0011】
燃焼室の混合気を着火しないように他の1回の点火を実行する如く構成したので、第1の点火時期で実行される本来的な点火の前に、混合気の活性化を一層良く促進することができ、それによって本来の点火時の燃焼期間を短縮することができ、着火性を向上させることができて燃焼特性を改善することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置を説明する。
【0013】
図1は、その実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置を全体的に示す概略図である。尚、図1において内燃機関を透視的に示す。
【0014】
同図において、符合10はOHC型の内燃機関(以下[エンジン」という)を示す。エンジン10は直列配置された第1気筒から第4気筒までの4個の気筒(シリンダ)12を備える(図1には1個の気筒のみ示す)。エンジン10においてエアクリーナ(図示せず)から吸引された空気はスロットルボディ14の内部に収容されたスロットルバルブ(図示せず)で調量されつつインテークマニホルド16を流れ、吸気ポート20に達する。
【0015】
吸気ポート20の付近には燃料噴射弁(インジェクタ)22が配置され、開弁されるとき、図示しない燃料パイプを通じて圧送された燃料(ガソリン)を噴射する。噴射された燃料は吸引された空気と混合し、よって形成された混合気は吸気弁24が開弁するとき、燃焼室26に流入する。
【0016】
図2はエンジン10のシリンダヘッド付近の拡大説明斜視図であるが、図示の如く、エンジン10は吸気ポート20に近い位置に吸気側の点火プラグ30iを備えると共に、排気ポート32に近い位置に排気側の点火プラグ30eを備え、よって計2個の点火プラグを備えてエンジン10がリーンバーン制御されるときも十分な点火性能(着火性能)を得るように構成される。
【0017】
尚、この実施の形態においては、後述するように、点火は通常の点火(以下「本点火」という)とそれに先行するクランク角度で行われる点火(以下「プレ点火」という)の2回(換言すれば複数回)が行われるが、吸気側の点火プラグ30iも排気側の点火プラグ30eも同時に本点火とプレ点火を行う。
【0018】
図1の説明に戻ると、燃焼室26内の混合気は2個の点火プラグ30i,30eで同時に点火され、本点火によって着火されて燃焼し、ピストン34を図で下方に駆動する。ピストン34の駆動はクランクシャフト36によって回転運動に変換されて出力される。
【0019】
クランクシャフト36の回転はギヤ機構を介してカムシャフト40に伝えられ、カムシャフト40をクランクシャフトの1/2の回転で回転させる。カムシャフト40は動弁機構を介して吸気弁24と排気弁42(図2にのみ示す)を開閉する。混合気の燃焼によって生じた排出ガスは、排気弁42が開弁するとき、エキゾーストマニホルド44およびエキゾーストパイプ46を介してエンジン10の外部に放出される。
【0020】
クランクシャフト36の付近にはクランク角センサ50が配置され、クランク角度720度ごとに気筒判別信号を、4気筒のTDC付近の所定クランク角度でTDC信号を、TDC信号間を細分した15度などの所定クランク角度ごとにクランク角度信号を出力する。
【0021】
スロットルボディ14の下流でインテークマニホルド16の上流の適宜位置には絶対圧センサ52が配置され、エンジン負荷を示す吸気管内絶対圧PBAに応じた信号を出力すると共に、スロットルボディ14の内部に収容されたスロットルバルブの付近にはスロットル開度センサ54が配置され、スロットルバルブの位置(スロットル開度)THに応じた信号を出力する。
【0022】
また、シリンダの冷却水通路56には水温センサ60が配置されて冷却水温TWに応じた信号を出力すると共に、シリンダの適宜位置にはノックセンサ62が配置され、燃焼室26の振動を通じてノックの有無と強度を示す信号を出力する。さらに、エキゾーストパイプには広域空燃比センサ64が配置され、排出ガス中の酸素濃度に応じた値を出力する。
【0023】
他方、エンジン10が搭載された車両(図示せず)のエンジンルームの適宜位置にはECU(電子制御ユニット)70が配置される。ECU70はマイクロコンピュータからなり、CPU,ROM,RAM,入出力回路およびカウンタなど(全て図示せず)を備える。上記したセンサ群の出力は、ECU70に送られる。ECU70はクランク角センサ50から出力されたクランク角度信号をカウントしてエンジン回転数NEを検出する。その他のセンサ出力は、適宜な処理を経てRAMに格納される。
【0024】
図3はECU70の入出力を示すブロック図である。前記したセンサ群はECU70の入力側に接続されると共に、前記した吸、排気側の点火プラグ30i,30eは、点火装置72i,72eを介してECU70の出力側に接続される。点火装置72i,72eは同一構成であって、それぞれ一次コイル、二次コイルおよび一次コイルへのバッテリ(図示せず)からの通電・遮断を行うイグナイタなどからなる。
【0025】
この実施の形態においては点火系はディストリビュータを有しない、ディストリビュータレスであって、点火装置72i,72eは、図1に(排気側のみ)示すように、点火プラグ30i,30eの上部に収納される。
【0026】
また、燃料噴射弁22も駆動回路74を介してECU70の出力側に接続される。ECU70はセンサ出力に基づいて燃料噴射量および噴射時期を決定し、駆動回路74を介して燃料噴射弁22を開弁駆動する。
【0027】
図4は、この実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置の動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムは、前記したTDC信号で起動される。
【0028】
以下説明すると、S10で検出されたエンジン回転数NE、吸気管内絶対圧PBA、スロットル開度TH、エンジン冷却水温TWなどを読み込み、S12に進んで検出されたエンジン回転数NEが所定エンジン回転数NEL(例えば2500rpm)以下か否か判断し、肯定されるときはS14に進み、検出された吸気管内絶対圧PBAが所定吸気管内絶対圧PBAL(例えば負圧でいえば−367mmHg相当値)以下か判断する。
【0029】
S14でも肯定されるときはS16に進み、エンジン回転数NEが比較的低く、エンジン負荷(吸気管内絶対圧PBA)も比較的低い、低回転、低負荷のリーンバーン制御領域にあると判断し、検出されたエンジン回転数NEと吸気管内絶対圧PBAとから適宜設定されたマップを検索し、前記したプレ点火の点火時期と通電時間を決定する。
【0030】
プレ点火の点火時期は、例えばBTDC(上死点前)90度(degree)から50度の間に決定されると共に、その通電時間は例えば1.4msecから2.0msecの間に決定される。より具体的には、通電時間は、1.4msecから2.0msecの間においてエンジン回転数NEと吸気管内絶対圧PBAが低いほど長くなるように決定される。尚、後で述べるように、通電時間が最大値2.0msecであっても、プレ点火においては混合気が着火しないように設定される。
【0031】
尚、このリーンバーン制御領域にあっては、空燃比は理論空燃比に比してリーン側の値(例えば16.0:1から24.0:1)に制御される。スロットル開度が全閉(あるいはその付近)となってエンジン回転数NEが700rpm程度に低下するアイドル時も、このリーンバーン制御領域に含まれる。S12あるいはS14で否定されるときはS16の処理をスキップする。
【0032】
次いでS18に進み、検出されたエンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAなどから本点火の点火時期と通電時間を算出する。
【0033】
ここで、本点火とは燃焼室26の混合気を着火して燃焼させるために行われる通常の点火を意味し、その点火時期は、エンジンの出力トルクが最大となる最小点火進角(Minimum Advance for Best Torque)となるように実験を通じてマップとして設定され、エンジン回転数NEと吸気管内絶対圧PBAから検索して得られる基本点火時期を、冷却水温TWおよびノックの有無ならびに強度などから進遅角補正して得た点火時期、いわゆる通常の点火時期(エンジンの出力トルクが最大となる最小点火進角に基づいて得た第1の点火時期)を意味する。
【0034】
本点火の点火時期は、例えば、アイドル時にあってはBTDC10度から20度に、それ以外のリーンバーン制御領域にあってはBTDC20度から40度に決定される。また、アイドル時を含むリーンバーン制御領域にないときは、例えばBTDC50度からATDC15度の間に決定される。
【0035】
また、通電時間は、本点火の点火エネルギを確保するのに必要な一次コイルに通電すべき時間を意味し、同様にエンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAからマップ検索して決定される。通電時間は、具体的には2.3msec以上の値に決定される。
【0036】
尚、エンジン10の点火(燃焼)順を第1,第3,第4,第2気筒の順とするとき、S16およびS18で算出される点火時期と通電時間は、図4フロー・チャートが起動されるTDC信号に相当する気筒の次の気筒(点火順において)用の値である。
【0037】
図5は同様にこの実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置の動作を示すフロー・チャートで、図4フロー・チャートの処理で決定された点火時期などに基づく通電処理などの具体的な動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムは、BTDCの所定のクランク角度で起動される。
【0038】
図5の説明に入る前に、図6タイム・チャートを参照してこの実施の形態に係る点火制御を概説すると、エンジン10は同一気筒(例えば第1気筒)に対して1燃焼サイクル(吸入、圧縮、爆発、排気の4行程に相当)に複数回(2回)点火され、その複数回(2回)の1回を前記した本点火の点火時期(第1の点火時期)で実行すると共に、その複数回の点火の中の少なくとも他の1回、より正確には2回の中の他の1回を、本点火の点火時期(第1の点火時期)よりもクランク角度において先行する第2の点火時期、例えばBTDC90度から50度で実行するようにした。この第2の点火時期による点火を、前記したように「プレ点火」という。
【0039】
以下、図6タイム・チャートを参照して図5フロー・チャートの処理を説明すると、先ずS100でプレ点火の通電開始時期が到来したか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS102に進み、吸、排気側の点火プラグ30i,30eの点火装置72i,72eの一次コイルのそれぞれに通電を開始する。
【0040】
次いでS104に進んでプレ点火の点火時期が到来したか否か判断し、否定されるときは同様に以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS106に進み、一次コイルへの通電を遮断して点火(放電)を行う。尚、前記したようにプレ点火の通電時間が最大値(2.0msec)に決定されても、混合気が着火しない(換言すれば火炎核が形成されない)ように構成される。
【0041】
次いで、S108に進んで本点火の通電開始時期が到来したか否か判断する。この場合、本点火の通電に備えてプレ点火の放電時間を2.0msec以上確保することとする。従って、本点火の点火時期が進角補正されるなどしてプレ点火と本点火が接近して2.0msecのプレ放電時間が確保できないときは、図6に想像線で示す如く、決定されたプレ点火の通電時間を減少させて点火時期を早めることとする。
【0042】
S108で否定されるときは同様に以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS110に進み、吸、排気側の点火プラグ30i,30eの点火装置72i,72eの一次コイルのそれぞれに通電を開始する。次いでS112に進み、本点火の点火時期の到来を確認してS114に進み、一次コイルへの通電を遮断して点火(放電)を行う。この本点火によって燃焼室26の混合気は着火されて燃焼する。
【0043】
図7から図10は、この実施の形態に係るプレ点火を実機に適用したときの実験結果を示すデータ図である(図7から図9においてこの実施の形態に係るプレ点火を実行しない場合を白丸で示す)。
【0044】
実機としては排気量660ccの火花点火式内燃エンジンを用いた。また、運転条件は、エンジン回転数1500rpm、負荷1.9ps(−340mmHg)、空燃比22:1であった。
【0045】
図7と図8から明らかなように、この実施の形態に係るプレ点火を行った場合、行わなかった場合に比し、筒内圧力最大値Pmaxと等容度が共に向上した。この筒内圧力最大値Pmaxの向上は、進角によるものではなく、燃焼効率の改善によるものと考えられる。その結果、図9に示すように、BSFC(Brake
Specific Fuel Consumption)も平均して約1%の改善が見られた。
【0046】
尚、ここで「等容度」は、図11に示すように、指圧図において、(実際のサイクルの燃焼開始から終了までの面積(斜線で示す)/理想的なサイクルの面積(破線で囲まれた面積)×100[%]を意味する。
【0047】
さらに、図10に示すように、総燃焼期間がクランク角度において平均して6度短縮された。主として初期燃焼期間(点火(IG)から10%MBF(Mass
Burned Fraction )の短縮が顕著であり、着火性の改善が認められた。
【0048】
この実施の形態に係るプレ点火によって燃焼特性が改善された理由は、以下のように考えられる。即ち、通常の1回の点火(本点火)しか行わない場合、プラグ電極間の火花放電によって放電路中の混合気が活性化して化学反応し、その化学反応と電熱との複合現象により火炎核が形成され、火炎核の成長に伴って燃焼が進行する。
【0049】
他方、この実施の形態に係るプレ点火を行う場合、プレ点火に起因するプラグ電極間の火花放電によって放電路中の混合気が活性化して化学反応する。次いで、本点火によってプラグ電極間の火花放電を発生することで、その活性化と化学反応がさらに促進される。そして促進された化学反応と電熱との複合現象により火炎核が形成されて火炎核の成長に伴って燃焼が進行する。
【0050】
このように、プレ点火によって活性化が促進されることで、燃焼特性が改善されるものと考えられる。具体的には、本点火の前に、火炎核が形成されない程度の火花を放電することで、混合気に電界を与え、それによって混合気の活性化が促進されるものと考えられる。この活性化の促進によって本点火時の着火性の改善(初期燃焼期間の短縮)および筒内圧力最大値ならびに等容度の向上につながるものと思われる。
【0051】
この実施の形態に係る点火制御においては上記の如く、着火しない程度のプレ点火を実行した後、本点火を実行するように構成したので、アイドル時を含む低回転、低負荷のリーンバーン制御領域における燃焼特性を改善し、よって燃費性能および出力トルク特性を向上させることができる。
【0052】
さらに、減速時の燃料供給停止(フューエルカット)から燃料供給を再開するときの負荷条件を低負荷側に設定することができ、燃費性能を向上させることができる。
【0053】
さらに、吸気側と排気側に2個の点火プラグ30i,30eを備えるようにしたので、エンジン10がリーンバーン制御されるときも、十分な点火性能と着火性能を得ることができる。
【0054】
この実施の形態は上記の如く、同一気筒12に対して(吸入、圧縮、爆発、排気の4行程からなる)1燃焼サイクルに複数回(具体的には2回)点火する内燃機関(エンジン10)の点火制御装置において、前記複数回の点火の中の1回(本点火)を、前記内燃機関の出力トルクが最大となる最小点火進角に基づいて得た第1の点火時期で実行する第1の点火実行手段(S108からS114)、および前記複数回の点火の中の少なくとも他の1回(プレ点火)を、前記第1の点火時期よりもクランク角度において(上死点前側に)先行する第2の点火時期で実行する第2の点火実行手段(S100からS106)を備えるように構成した。
【0055】
また、前記第2の点火実行手段は、前記内燃機関の燃焼室26の混合気を着火しないように前記少なくとも他の1回の点火を実行する如く構成した。
【0056】
尚、この発明の実施の形態を同一気筒に対して1燃焼サイクルに2回点火するエンジンを例にとって説明したが、それに限られるものではなく、3回以上点火するエンジンにも同様に妥当する。
【0057】
また、この発明の実施の形態を1個の気筒に2個の点火プラグを備えるエンジンを例にとって説明したが、それに限られるものではなく、1個の気筒に1個の点火プラグのみ備えるエンジンにも同様に妥当する。
【0058】
さらに、1個の気筒に2個の点火プラグを備えるエンジンを例にとって説明すると共に、その2個の点火プラグでの点火(本点火とプレ点火)を同時に行うようにしたが、2個の点火プラグでの点火を適宜な位相差をもって時間的にずらせるようにしても良い。
【0059】
【発明の効果】
請求項1項にあっては、複数回の点火の中の1回を、内燃機関の出力トルクが最大となる最小点火進角に基づいて得た第1の点火時期で実行し、少なくとも他の1回を第1の点火時期よりもクランク角度において先行する第2の点火時期で実行する如く構成したので、第1の点火時期で実行される本来的な点火の前に、第2の点火時期で実行される点火を行うこととなり、混合気の活性化を促進することができ、それによって本来の点火時の燃焼期間を短縮することができ、着火性を向上させることができて燃焼特性を改善することができる。また、混合気の活性化の促進によって筒内圧力や等容度を向上させることができ、出力トルク特性を向上させることができる。
【0060】
請求項2項においては、燃焼室の混合気を着火しないように他の1回の点火を実行する如く構成したので、第1の点火時期で実行される本来的な点火の前に、混合気の活性化を一層良く促進することができ、それによって本来の点火時の燃焼期間を短縮することができ、着火性を向上させることができて燃焼特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の点火制御装置を全体的に示す概略図である。
【図2】図1に示すエンジンのシリンダへッド付近の拡大説明斜視図である。
【図3】図1に示す装置の中のECUの入出力を示すブロック図である。
【図4】図1に示す内燃機関の点火制御装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図5】同様に、図1に示す内燃機関の点火制御装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図6】図4および図5に示す内燃機関の点火制御装置の動作を示すタイム・チャートである。
【図7】図4および図5に示す装置の動作に基づくプレ点火を実機に適用したときの実験結果を示すデータ図である。
【図8】同様に図4および図5に示す装置の動作に基づくプレ点火を実機に適用したときの実験結果を示すデータ図である。
【図9】同様に図4および図5に示す装置の動作に基づくプレ点火を実機に適用したときの実験結果を示すデータ図である。
【図10】同様に図4および図5に示す装置の動作に基づくプレ点火を実機に適用したときの実験結果を示すデータ図である。
【図11】図8に示す等容度の定義を示す説明図である。
【符号の説明】
10 内燃機関(エンジン)
12 気筒
26 燃焼室
30 点火プラグ
50 クランク角センサ
52 絶対圧センサ
70 ECU(電子制御ユニット)
72 点火装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ignition control device for an internal combustion engine in which the same cylinder is ignited a plurality of times in one combustion cycle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-103123 discloses a technique for performing a plurality of ignitions, i.e., multiple ignitions, in one combustion cycle for the same cylinder in an internal combustion engine. In this conventional technique, normal ignition is performed at an ignition timing set based on the minimum ignition advance angle, and subsequently, ignition is performed a plurality of times to increase the ignition rate, thereby improving the ignitability at the time of starting the internal combustion engine. We are trying to improve it.
[0003]
Further, in the above-described conventional technology, the energization time of a plurality of subsequent ignitions is set shorter than that of normal ignition, so that the energization time is suppressed from being lengthened and the reliability of the ignition system components is ensured. Make up.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, the ignitability of the air-fuel mixture at the time of starting is improved by continuously igniting subsequent to the normal ignition. At low rotation speed and low load, lean burn control in which the air-fuel ratio is set to a leaner side than the stoichiometric air-fuel ratio is performed well.
[0005]
In the low-burn, low-load lean-burn control region including the idling time, the combustion characteristics are not always good, and thus it is difficult to sufficiently satisfy the fuel consumption performance and the dissatisfaction also remains in the output torque characteristics. Was something.
[0006]
However, the above-mentioned conventional technology only proposes a technology for improving the ignitability at the time of starting the internal combustion engine by performing continuous ignition, and the combustion characteristics in the low-speed, low-load, lean-burn control region including the idling time are reduced. It did not solve the improvement.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and improve the combustion characteristics in a low-burn, low-load lean-burn control region including an idling state, thereby improving the fuel consumption performance and the output torque characteristics. To provide an ignition control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to the present invention, in the ignition control device for an internal combustion engine that ignites the same cylinder a plurality of times in one combustion cycle according to
[0009]
One of the plurality of ignitions is executed at a first ignition timing obtained based on a minimum ignition advance at which the output torque of the internal combustion engine is maximized, and at least another is performed at a first ignition timing higher than the first ignition timing. Is also configured to be performed at the second ignition timing preceding at the crank angle, so that the ignition performed at the second ignition timing is performed before the original ignition performed at the first ignition timing. As a result, the activation of the air-fuel mixture can be promoted, whereby the actual combustion period at the time of ignition can be shortened, the ignitability can be improved, and the combustion characteristics can be improved. Further, by promoting the activation of the air-fuel mixture, the in-cylinder pressure and isocapacity can be improved, and the output torque characteristics can be improved.
[0010]
In the second aspect, the second ignition execution means is configured to execute the at least one other ignition so as not to ignite the mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine.
[0011]
Since another ignition is performed so as not to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber, the activation of the air-fuel mixture is further promoted before the actual ignition performed at the first ignition timing. Accordingly, the combustion period at the time of the original ignition can be shortened, the ignitability can be improved, and the combustion characteristics can be improved.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an ignition control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire ignition control device for an internal combustion engine according to the embodiment. FIG. 1 shows the internal combustion engine in a perspective view.
[0014]
In FIG. 1,
[0015]
A fuel injection valve (injector) 22 is disposed near the
[0016]
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the vicinity of the cylinder head of the
[0017]
In this embodiment, as will be described later, ignition is performed twice (in other words, normal ignition (hereinafter referred to as “main ignition”) and ignition performed at a crank angle preceding the ignition (hereinafter referred to as “pre-ignition”). The ignition plug 30i on the intake side and the
[0018]
Returning to the description of FIG. 1, the air-fuel mixture in the
[0019]
The rotation of the
[0020]
A
[0021]
At an appropriate position downstream of the
[0022]
A
[0023]
On the other hand, an ECU (electronic control unit) 70 is disposed at an appropriate position in an engine room of a vehicle (not shown) in which the
[0024]
FIG. 3 is a block diagram showing input and output of the
[0025]
In this embodiment, the ignition system has no distributor and has no distributor, and the
[0026]
Further, the
[0027]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the ignition control device for an internal combustion engine according to this embodiment. The illustrated program is started by the TDC signal described above.
[0028]
In the following description, the engine speed NE, the intake pipe absolute pressure PBA, the throttle opening TH, the engine coolant temperature TW, etc. detected in S10 are read, and the program proceeds to S12 in which the detected engine speed NE is converted to the predetermined engine speed NEL. (For example, 2500 rpm) or less, and when affirmative, the process proceeds to S14, and it is determined whether or not the detected intake pipe absolute pressure PBA is equal to or less than a predetermined intake pipe absolute pressure PBAL (for example, a negative pressure equivalent to −367 mmHg). I do.
[0029]
If the result in S14 is also affirmative, the program proceeds to S16, in which it is determined that the engine speed NE is relatively low and the engine load (absolute pressure PBA in the intake pipe) is relatively low, that is, the engine is in the lean burn control region of low rotation and low load. An appropriately set map is retrieved from the detected engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA to determine the pre-ignition ignition timing and energizing time.
[0030]
The ignition timing of the pre-ignition is determined, for example, between 90 degrees (between BTDC (before top dead center)) and 50 degrees, and the energization time is determined, for example, between 1.4 msec and 2.0 msec. More specifically, the energization time is determined to be longer as the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA are lower between 1.4 msec and 2.0 msec. Note that, as described later, even if the energization time is the maximum value of 2.0 msec, the mixture is set so as not to ignite in the pre-ignition.
[0031]
In this lean burn control region, the air-fuel ratio is controlled to a value on the lean side (for example, 16.0: 1 to 24.0: 1) compared to the stoichiometric air-fuel ratio. The lean burn control region also includes the idling state in which the throttle opening is fully closed (or in the vicinity thereof) and the engine speed NE decreases to about 700 rpm. When the result in S12 or S14 is NO, the process in S16 is skipped.
[0032]
Next, the program proceeds to S18, where the ignition timing and energizing time of the main ignition are calculated from the detected engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA.
[0033]
Here, the main ignition means a normal ignition performed to ignite and burn the air-fuel mixture in the
[0034]
The ignition timing of the main ignition is determined, for example, from 10 degrees to 20 degrees BTDC during idling and from 20 degrees to 40 degrees BTDC in other lean burn control regions. When the vehicle is not in the lean burn control region including the idling time, for example, it is determined between 50 degrees BTDC and 15 degrees ATDC.
[0035]
The energization time means the time during which the primary coil must be energized to secure the ignition energy of the main ignition, and is similarly determined by searching a map from the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA. The energization time is specifically determined to be a value of 2.3 msec or more.
[0036]
When the order of ignition (combustion) of the
[0037]
FIG. 5 is a flow chart showing the operation of the ignition control device for the internal combustion engine according to this embodiment, and specific operations such as energization processing based on the ignition timing determined in the processing of the flow chart of FIG. It is a flowchart which shows. The illustrated program is started at a predetermined crank angle of BTDC.
[0038]
Prior to the description of FIG. 5, the ignition control according to the present embodiment will be briefly described with reference to the time chart of FIG. 6, in which the
[0039]
Hereinafter, the processing of the flow chart of FIG. 5 will be described with reference to the time chart of FIG. 6. First, it is determined in S100 whether or not the energization start timing of the pre-ignition has come. If the determination is negative, the subsequent processing is skipped. At the same time, when the result is affirmative, the process proceeds to S102, in which the energization of each of the primary coils of the
[0040]
Next, the program proceeds to S104, in which it is determined whether or not the ignition timing of the pre-ignition has arrived. If the result is negative, the subsequent processing is also skipped. To perform ignition (discharge). As described above, even if the energization time of the pre-ignition is determined to be the maximum value (2.0 msec), the mixture is not ignited (in other words, no flame kernel is formed).
[0041]
Next, the routine proceeds to S108, in which it is determined whether or not the main ignition start timing has come. In this case, a pre-ignition discharge time of 2.0 msec or more is secured in preparation for energization of the main ignition. Accordingly, when the pre-ignition and the main ignition approach each other due to the advance correction of the ignition timing of the main ignition and the pre-discharge time of 2.0 msec cannot be secured, the pre-ignition time is determined as shown by the imaginary line in FIG. The pre-ignition energizing time is reduced to advance the ignition timing.
[0042]
When the result in S108 is negative, the subsequent processing is similarly skipped, and when the result is affirmative, the process proceeds to S110, in which the primary coils of the
[0043]
FIGS. 7 to 10 are data diagrams showing experimental results when the pre-ignition according to this embodiment is applied to an actual machine (the case where the pre-ignition according to this embodiment is not executed in FIGS. 7 to 9). (Shown by white circles).
[0044]
As the actual machine, a spark ignition type internal combustion engine having a displacement of 660 cc was used. The operating conditions were an engine speed of 1500 rpm, a load of 1.9 ps (−340 mmHg), and an air-fuel ratio of 22: 1.
[0045]
As is clear from FIGS. 7 and 8, when the pre-ignition according to this embodiment was performed, both the maximum in-cylinder pressure value Pmax and the isocapacity improved compared to the case where the pre-ignition was not performed. This improvement in the in-cylinder pressure maximum value Pmax is not due to the advance angle but to the improvement in combustion efficiency. As a result, as shown in FIG. 9, the BSFC (Brake
Specific Fuel Consumption also showed an average improvement of about 1%.
[0046]
As shown in FIG. 11, the "equal capacity" means the area (the area from the start to the end of the actual cycle combustion (shown by oblique lines)) / the area of the ideal cycle (enclosed by broken lines) in the acupressure diagram. Area) × 100 [%].
[0047]
Further, as shown in FIG. 10, the total combustion period was reduced by an average of 6 degrees at the crank angle. Mainly from the initial combustion period (ignition (IG) to 10% MBF (Mass
(Burned Fraction) was remarkably shortened, and improvement in ignitability was observed.
[0048]
The reason why the combustion characteristics are improved by the pre-ignition according to this embodiment is considered as follows. That is, when only one normal ignition (main ignition) is performed, the air-fuel mixture in the discharge path is activated by spark discharge between the plug electrodes and chemically reacts, and the flame nucleus is formed by a combined phenomenon of the chemical reaction and electric heating. Are formed, and combustion proceeds with the growth of the flame kernel.
[0049]
On the other hand, when performing the pre-ignition according to the present embodiment, the air-fuel mixture in the discharge path is activated by a spark discharge between the plug electrodes due to the pre-ignition, causing a chemical reaction. Next, by generating spark discharge between the plug electrodes by the main ignition, the activation and the chemical reaction are further promoted. Then, a flame nucleus is formed by a combined phenomenon of the promoted chemical reaction and electric heat, and combustion proceeds with the growth of the flame nucleus.
[0050]
It is considered that the activation is promoted by the pre-ignition, so that the combustion characteristics are improved. Specifically, it is considered that an electric field is applied to the air-fuel mixture by discharging sparks to such an extent that no flame nucleus is formed before the main ignition, thereby promoting the activation of the air-fuel mixture. It is thought that the promotion of this activation leads to improvement of ignitability at the time of main ignition (shortening of the initial combustion period) and improvement of the maximum value of the in-cylinder pressure and the equal capacity.
[0051]
In the ignition control according to the present embodiment, as described above, the main ignition is executed after performing the pre-ignition to such an extent that no ignition occurs. , The fuel consumption performance and the output torque characteristics can be improved.
[0052]
Further, the load condition when the fuel supply is restarted from the fuel supply stop (fuel cut) at the time of deceleration can be set to the low load side, and the fuel efficiency can be improved.
[0053]
Further, since the two
[0054]
As described above, this embodiment ignites the same cylinder 12 a plurality of times (specifically, twice) in one combustion cycle (consisting of four strokes of intake, compression, explosion, and exhaust) (engine 10). ), One of the multiple ignitions (main ignition) is executed at a first ignition timing obtained based on a minimum ignition advance at which the output torque of the internal combustion engine becomes maximum. The first ignition execution means (S108 to S114) and at least one of the plurality of ignitions (pre-ignition) are performed at a crank angle (to the front of the top dead center) with respect to the first ignition timing. A second ignition executing means (S100 to S106) for executing at the preceding second ignition timing is provided.
[0055]
The second ignition executing means is configured to execute the at least one other ignition so as not to ignite the air-fuel mixture in the
[0056]
Although the embodiment of the present invention has been described by taking an engine that ignites twice in one combustion cycle for the same cylinder as an example, the present invention is not limited to this, and is equally applicable to an engine that ignites three or more times.
[0057]
Further, the embodiment of the present invention has been described by taking an engine having two spark plugs in one cylinder as an example. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to an engine having only one spark plug in one cylinder. Is equally valid.
[0058]
Further, an engine having two ignition plugs in one cylinder will be described as an example, and ignition (main ignition and pre-ignition) by the two ignition plugs will be performed simultaneously. The ignition at the plug may be shifted in time with an appropriate phase difference.
[0059]
【The invention's effect】
According to the first aspect, one of the plurality of ignitions is executed at a first ignition timing obtained based on a minimum ignition advance angle at which the output torque of the internal combustion engine becomes maximum, and at least another ignition timing is obtained. Since the first ignition timing is performed at the second ignition timing preceding the first ignition timing by the crank angle, the second ignition timing is performed before the original ignition performed at the first ignition timing. It is possible to promote the activation of the air-fuel mixture, thereby shortening the combustion period at the time of the original ignition, improving the ignitability and improving the combustion characteristics. Can be improved. Further, by promoting the activation of the air-fuel mixture, the in-cylinder pressure and isocapacity can be improved, and the output torque characteristics can be improved.
[0060]
According to the second aspect of the present invention, another ignition is performed so as not to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber. Activation can be further promoted, whereby the actual combustion period at the time of ignition can be shortened, ignitability can be improved, and combustion characteristics can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic diagram showing an ignition control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the vicinity of a cylinder head of the engine shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing input and output of an ECU in the device shown in FIG. 1;
4 is a flowchart showing the operation of the ignition control device for an internal combustion engine shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the ignition control device for the internal combustion engine shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a time chart showing the operation of the ignition control device for the internal combustion engine shown in FIGS. 4 and 5;
FIG. 7 is a data diagram showing experimental results when pre-ignition based on the operation of the apparatus shown in FIGS. 4 and 5 is applied to an actual machine.
8 is a data diagram showing an experimental result when preignition based on the operation of the apparatus shown in FIGS. 4 and 5 is similarly applied to an actual machine.
9 is a data diagram showing an experimental result when pre-ignition based on the operation of the apparatus shown in FIGS. 4 and 5 is similarly applied to an actual machine.
10 is a data diagram showing an experimental result when pre-ignition based on the operation of the apparatus shown in FIGS. 4 and 5 is similarly applied to an actual machine.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a definition of equal capacity shown in FIG. 8;
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine (engine)
12
72 Ignition device
Claims (2)
a.前記複数回の点火の中の1回を、前記内燃機関の出力トルクが最大となる最小点火進角に基づいて得た第1の点火時期で実行する第1の点火実行手段、
および
b.前記複数回の点火の中の少なくとも他の1回を、前記第1の点火時期よりもクランク角度において先行する第2の点火時期で実行する第2の点火実行手
段、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。In an ignition control device for an internal combustion engine that ignites the same cylinder a plurality of times in one combustion cycle,
a. First ignition execution means for executing one of the plurality of ignitions at a first ignition timing obtained based on a minimum ignition advance at which the output torque of the internal combustion engine becomes maximum;
And b. Second ignition execution means for executing at least another one of the plurality of ignitions at a second ignition timing preceding the first ignition timing at a crank angle,
An ignition control device for an internal combustion engine, comprising:
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