JP2006046085A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過進角によるノッキングの発生や、過遅角による発生出力の不足等を招くおそれが低減される内燃機関の点火時期制御装置を提供する。
【解決手段】 筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポート噴射用インジェクタ１２とを備える内燃機関において、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとからの燃料噴射分担率にそれぞれ対応させて適正な点火時期を設定する適正点火時期設定手段を備える。適正点火時期設定手段は、燃料噴射分担率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間は該変更の前後における適正点火時期値のうち遅角側の点火時期値を選択して設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、より詳しくは、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備える、いわゆるデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置に関する。

筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に
向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じてこれらのインジェクタを切替え使用することにより、例えば低負荷運転領域での成層燃焼と高負荷運転領域での均質燃焼を実現させたり、両者をそれらの燃料噴射分担率を変えつつ同時に使用して均質リーン燃焼や均質ストイキ燃焼を実現させて、燃費特性や出力特性の改善を図った、いわゆるデュアル噴射型の内燃機関が特許文献１等により知られている。

特開２００１−２０８３７号公報

一般に、燃料噴射式の内燃機関においては、運転状態に応じた適正な燃焼を行なわせるべく、運転状態に対応して予め設定されマップ等に保存されている基本点火時期値に対し、機関の状態に応じた種々の補正進角（ないしは遅角）値を加えて、最終的な点火時期が求められ、これに基づき点火が実行されて運転が行われる。

ところで、上述のデュアル噴射型の内燃機関においては、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射される噴射形態の場合と吸気ポート噴射用インジェクタから燃料が噴射される噴射形態の場合とでは、その噴射形態の相違に起因して燃焼室内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがあり、単に、運転状態に対応して設定された点火時期値に基づき点火が実行されて運転が行われても、適正な点火時期とならないという問題がある。

例えば、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射される場合には、吸気ポート噴射用インジェクタから燃料が噴射される場合に比べ燃焼室内の燃料分布に偏りが生じやすく、この燃料分布に偏りが生じている状態で混合気の点火が行われると、燃料濃度の低い部分で緩慢に燃焼が進むので、混合気の燃焼速度は遅くなる傾向にある。また、偏りがない場合でも噴射燃料の潜熱により、筒内の混合気の温度が下がるので燃焼速度が遅くなる。このように、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射形態と吸気ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射形態とでは混合気の燃焼速度が変化するので、点火時期を適切に設定しないと、ノッキング等の異常燃焼が発生したり、発生出力が充分に得られないからである。

また、筒内噴射用インジェクタや吸気ポート噴射用インジェクタからの噴射形態の切替えや、あるいはそれらからの噴射分担率が変更される過渡運転時においては、噴射形態や噴射分担率の変更により、ポート壁温や筒内壁温、さらにはポート壁、筒内壁およびピストン頂壁への燃料付着量が定常状態と異なるために、燃焼室内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがある。このときに、安定状態で求められた点火時期に設定すると、適正値と異なることから、過進角に起因するノッキングの発生や、過遅角に起因する発生出力の不足等を招くおそれがある。

そこで、本発明はかかる従来の問題に着目し、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、過進角によるノッキングの発生や、過遅角による発生出力の不足等を招くおそれが低減される内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御装置は、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、前記筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとからの燃料噴射分担率にそれぞれ対応させて適正な点火時期を設定する適正点火時期設定手段を備えることを特徴とする。

ここで、前記適正点火時期設定手段は、少なくとも前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が５０％を超えるときの直噴主体時基本点火時期値と、前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が５０％を超えるときのポート噴射主体時基本点火時期値とに基づいて、現在の運転状態における燃料噴射分担率に対応させて適正な点火時期を設定することが好ましい。

また、前記適正点火時期設定手段は、前記燃料噴射分担率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間は該変更の前後における適正点火時期値のうち遅角側の点火時期値を選択して設定することが好ましい。

さらに、前記適正点火時期設定手段は、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも大きくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、前記所定期間の経過後に、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定することが好ましい。

また、前記適正点火時期設定手段は、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも小さくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、多くとも所定の制限遅角量遅角させ、その後、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で遅角させつつ点火時期を設定することが好ましい。

さらに、前記適正点火時期設定手段は、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも大きくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に対し所定の制限遅角量だけ遅角された点火時期に設定し、その後、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定してもよい。

本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御装置によれば、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、適正点火時期設定手段によって筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとからの燃料噴射分担率にそれぞれ対応させた適正な点火時期が設定され、点火が実行されることになる。従って、噴射形態や燃料噴射分担率の相違に起因して燃焼室内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがあっても、その運転状態に対応させた適正な点火時期に設定された点火時期値に基づき点火が実行されて運転が行われるので、過進角によるノッキングの発生や、過遅角による発生出力の不足等を招くおそれが低減される。

ここで、前記適正点火時期設定手段が、少なくとも前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が５０％を超えるときの直噴主体時基本点火時期値と、前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が５０％を超えるときのポート噴射主体時基本点火時期値とに基づいて、現在の運転状態における燃料噴射分担率に対応させて適正な点火時期を設定する形態によれば、メモリへのデータ保存量を少なくすることができ、小容量のメモリでの対応が可能となる。

また、前記適正点火時期設定手段が、前記燃料噴射分担率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間は該変更の前後における適正点火時期値のうち遅角側の点火時期値を選択して設定する形態によれば、ノッキングの発生を確実に防止できると共に、発生出力の変化が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

さらに、前記適正点火時期設定手段が、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも大きくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、前記所定期間の経過後に、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定する形態によれば、発生出力の変化が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

また、前記適正点火時期設定手段が、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも小さくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、多くとも所定の制限遅角量遅角させ、その後、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で遅角させつつ点火時期を設定する形態によれば、発生出力の低下が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

さらに、前記適正点火時期設定手段が、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも大きくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に対し所定の制限遅角量だけ遅角された点火時期に設定し、その後、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定する形態によれば、上記形態と同様に、発生出力の低下が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係る点火時期制御装置が適用されるデュアル噴射型内燃機関の概略構成が示されている図１を参照するに、エンジン１は４つの気筒１ａを備えている。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に接続されている。サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアフローメータ４ａに接続され、エアフローメータ４ａはエアクリーナ５に接続されている。吸気ダクト４内にはステップモータ６によって駆動されるスロットル弁７が配置されている。このスロットル弁７はアクセルペダル１０の踏み込みにほぼ連動して吸気ダクト４を開閉する。一方、各気筒１ａは共通の排気マニホルド８に連結され、この排気マニホルド８は三元触媒コンバータ９に連結されている。

各気筒１ａには、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポートまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気ポート噴射用インジェクタ１２とがそれぞれ取り付けられている。これらインジェクタ１１、１２は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各筒内噴射用インジェクタ１１は共通の燃料分配管１３に接続されており、この燃料分配管１３は燃料分配管１３に向けて流通可能な逆止弁１４を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５に接続されている。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５の吐出側はスピル電磁弁１５ａを介して高圧燃料ポンプ１５の吸入側に連結されており、このスピル電磁弁１５ａの開度が小さいとき程、高圧燃料ポンプ１５から燃料分配管１３内に供給される燃料量が増大され、スピル電磁弁１５ａが全開にされると、高圧燃料ポンプ１５から燃料分配管１３への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、スピル電磁弁１５ａは電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。

一方、各吸気ポート噴射用インジェクタ１２は共通の燃料分配管１６に接続されており、燃料分配管１６および高圧燃料ポンプ１５は共通の燃料圧レギュレータ１７を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８は燃料フィルタ１９を介して燃料タンク２０に接続されている。燃料圧レギュレータ１７は低圧燃料ポンプ１８から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８から吐出された燃料の一部を燃料タンク２０に戻すように構成されており、したがって吸気ポート噴射用インジェクタ１２に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。さらに、図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５と燃料圧レギュレータ１７との間には流通弁２１が設けられている。この流通弁２１は通常開弁されており、この流通弁２１が閉弁されると低圧燃料ポンプ１８から高圧燃料ポンプ１５への燃料供給が停止される。なお、この流通弁２１の開閉は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。

さらに、図２には気筒１ａの側断面図が示されている。図２を参照するに、６１はシリンダブロック、６２は頂面上に凹部６２ａが形成されたピストン、６３はシリンダブロック６１上に固締されたシリンダヘッド、６４はピストン６２とシリンダヘッド６３間に形成された燃焼室、６５は吸気バルブ、６６は排気バルブ、６７は吸気ポート、６８は排気ポート、６９は点火プラグ、および７０はイグナイタをそれぞれ示している。吸気ポート６７は燃焼室６４内に流入した空気がシリンダ軸線周りの旋回流を発生するように形成されている。凹部６２ａは筒内噴射用インジェクタ１１側に位置するピストン６２の周縁部からピストン６２中央部に向かって延び、また点火プラグ６９の下方において上方に延びるように形成されている。なお、４６は機関出力軸であるクランクシャフトの回転角、ひいては機関回転速度ないしは機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサである。

また、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備している。エアフローメータ４ａは吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４ａの出力電圧はＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。エンジン１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８が取付けられ、この水温センサ３８の出力電圧はＡＤ変換器３９を介して入力ポート３５に入力される。燃料分配管１３には燃料分配管１３内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４０が取付けられ、この燃料圧センサ４０の出力電圧はＡＤ変換器４１を介して入力ポート３５に入力される。触媒９上流の排気マニホルド８には排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２が取付けられ、この空燃比センサ４２の出力電圧はＡＤ変換器４３を介して入力ポート３５に入力される。

アクセルペダル１０はアクセルペダル１０の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４に接続され、アクセル開度センサ４４の出力電圧はＡＤ変換器４５を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５には上述の機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ４６が接続されており、電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２には、上述のアクセル開度センサ４４ないしはエアフローメータ４ａにより得られる機関負荷率および回転数センサ４６により得られる機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている基本燃料噴射量や後述する点火時期の値や機関冷却水温に基づく補正値等が予めマップ化されて記憶されている。

ここで、電子制御ユニット３０の出力ポート３６は対応する駆動回路４７を介して、ステップモータ６、各筒内噴射用インジェクタ１１、各吸気ポート噴射用インジェクタ１２、点火プラグ６９のイグナイタ７０等に接続されている。

なお、本実施の形態におけるエンジン１では、例えば、図３に示すような運転領域ないしは条件マップに対応して、燃焼形態ないしは噴射形態が設定されると共に、筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポート噴射用インジェクタ１２とによる噴射の分担率αおよびβが定められている。ここで、分担率αとは、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１から噴射される燃料量の割合、分担率βとは、全燃料噴射量に対する吸気ポート噴射用インジェクタ１２から噴射される燃料量の割合の意味で用い、α＋β＝１００％となる。そして、図３において、直噴１００％とは、筒内噴射用インジェクタ１１のみから噴射が行なわれる分担率α＝１００％、すなわちβ＝０％領域であることを意味し、直噴０％とは、吸気ポート噴射用インジェクタ１２のみからの噴射が行なわれる分担率β＝１００％、すなわちα＝０％領域であることを意味している。さらに、蛇足ながら直噴４０〜８０％とは、α＝４０〜８０％、β＝６０〜２０％であることを意味しているが、これらの分担率αおよびベータの値は、用いられるエンジン１に要求される運転条件に応じて、適度に変えられるものである。

次に、上記電子制御ユニット３０により実行される燃料噴射制御や点火時期制御を含む各種制御のうち、本発明の一実施形態に係る点火時期の適正点火時期設定ルーチンについて、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この適正点火時期設定ルーチンは例えば、クランク角度が所定角度進む毎に実行される。そこで、そのステップＳ４０１では、エンジン１の運転状態を表すパラメータとして、回転数センサ４６から算出される機関回転数およびアクセル開度センサ４４から検出されるアクセル開度に基づく機関負荷率が読み込まれる。次に、ステップＳ４０２において、噴射形態Ａに対応して電子制御ユニット３０のメモリにあらかじめ記憶されている基本マップＡから、上記運転状態における基本点火時期値が求められる。さらに、ステップＳ４０３において、噴射形態Ｂに対応して電子制御ユニット３０のメモリにあらかじめ記憶されている基本マップＢから、上記運転状態における基本点火時期値が求められる。

本実施の形態では、上述の噴射形態Ａは筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率α＝１００％（以下、直噴１００％とも云う）の場合であり、噴射形態Ｂは吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射分担率β＝１００％（以下、ポート噴射１００％とも云う）の場合である。これらの噴射形態Ａおよび噴射形態Ｂにそれぞれ対応する基本マップＡおよび基本マップＢは、図５の（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すように、縦軸に負荷率、横軸に機関回転数を取った二次元マップであり、運転状態に対応させてそれぞれ基本点火時期値が保存されている。より詳しくは、基本マップＡには直噴１００％時における基本点火時期値Ｄij、基本マップＢにはポート噴射１００％時における基本点火時期値Ｐijのデータが保存されている。ここで、基本点火時期値ＤijおよびＰijは圧縮上死点を基準とするクランク角で表したものである。

そして、上記ステップＳ４０２およびＳ４０３の後はステップＳ４０４に進み、ステップＳ４０１にて読み込まれた機関回転数および機関負荷率に基づき、図３に示したマップから現在の運転状態における燃料噴射分担率αおよび／またはβが求められる。そして、ステップＳ４０５に進み、この現在の運転状態における燃料噴射分担率αおよび／またはβに対応させた適正点火時期値（Ｄ＋Ｐ）ijが、上述の基本マップＡおよび基本マップＢから、そこにそれぞれ設定されていた基本点火時期値ＤijおよびＰijを補間計算することにより求められる。

かくて、電子制御ユニット３０において、上述のステップＳ４０１ないしＳ４０５を実行する機能部位が、本発明における、筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポート噴射用インジェクタ１２とからの燃料噴射分担率にそれぞれ対応させて適正な点火時期を設定する適正点火時期設定手段を構成することになる。

なお、上述の実施形態において用いた、直噴１００％のときの基本マップＡおよびポート噴射１００％のときの基本マップＢに代えて、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率αが５０％を超えるときの直噴主体時基本点火時期値が保存された基本マップＡ１、および吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射分担率βが５０％を超えるときのポート噴射主体時基本点火時期値が保存された基本マップＢ１を用いるようにしてもよい。あるいは、上記の基本マップＡと基本マップＢ１との組合せ、または、基本マップＡ１と基本マップＢとの組合せにより、この現在の運転状態における燃料噴射分担率αおよび／またはβに対応させた適正点火時期値を同じく補間計算により求めるようにしてもよい。このようにすると、いずれにしても、メモリ３２へのデータ保存量を少なくすることができ、小容量のメモリでの対応が可能となる。

なお、本明細書で云う適正点火時期とは、エンジン１が所定の燃料噴射分担率（α＝０またはβ＝０の場合も含む）で運転されているときに、良好な着火燃焼が行われる点火時期を意味し、その具体的な値は適用されるエンジンにより異なる。また、この適正点火時期に対しては、周知のようにエンジン１の冷却水温や空燃比制御等に基づいて各種の補正が行なわれ得、そして、最終点火時期が設定されて点火が実行される。但し、本明細書においてはかかる補正に関しては周知であるので詳述しない。

このように、本実施の形態では、燃料噴射分担率の相違に起因して燃焼室６４内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがあっても、その運転状態に対応させた適正な点火時期に設定された点火時期値に基づき点火が実行されて運転が行われるので、過進角によるノッキングの発生や、過遅角による発生出力の不足等を招くおそれが低減される。

次に、本発明の他の実施の形態１につき図６のフローチャートを参照して説明する。この他の実施の形態１は、エンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたとき、例えば、上述の直噴１００％の噴射形態Ａからポート噴射１００％の噴射形態Ｂへ、またはその逆へ変更された場合や、噴射形態Ａ＋Ｂのうちのある燃料噴射分担率α（このとき、β＝１００−αとなること上述の通りであるから、以下の説明においては筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率αのみを用いることにする）から他の燃料噴射分担率αへ変更された場合に対処するものである。

そこで、制御がスタートすると、まずステップＳ６０１において、上述の実施形態における図４のフローチャートの適正点火時期設定ルーチンの手順により、燃料噴射分担率に対する適正点火時期値が、点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２として算出される。そして、次のステップＳ６０２において、現在の運転状態における燃料噴射分担率αとステップＳ６０１における点火時期計算用の燃料噴射分担率α１とが等しくないか否かが判定される。等しくない、すなわち「ＹＥＳ」のときは、運転状態が変化している、換言すると過渡状態にあるとして、ステップＳ６０３に進む。

一方、等しい、すなわち「ＮＯ」のときは、運転状態が変化していない定常状態にあるとしてステップＳ６１１に進み、最終点火時期値が点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２とされて、このルーチンは終了される。なお、ここで上記の点火時期計算用の燃料噴射分担率α１は点火時期を算出するために用いられる仮の噴射分担率であり、点火時期が所定の遅れの後に目標の点火時期に修正されるまでに用いられ、目標の点火時期に近づくとα１＝αとされるものである。

そこで、過渡状態にあるときに実行されるステップＳ６０３においては、現在の運転状態における燃料噴射分担率αに対する適正点火時期値ＳＡ１が求められる。そして、次のステップＳ６０４において、現在の運転状態における燃料噴射分担率αに対する適正点火時期値ＳＡ１と点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２とが比較され、いずれの点火時期値がより遅角側にあるかが判断される。

そして、現在の運転状態における燃料噴射分担率αに対する適正点火時期値ＳＡ１よりも点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２がより遅角側にあるときにはステップＳ６０５に進み、点火時期固定用カウンタが所定の設定値を超えているか否かが判断される。

この点火時期固定用カウンタは、上述のように燃料噴射分担率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間において該変更の前後における適正点火時期値のうち遅角側の点火時期値を選択して設定するためのものであり、その設定値としては、例えば十数回の点火回数や経過時間に相当する所定期間とすることができる。

なお、ステップＳ６０５における判断で、カウント値が所定の設定値を超えていないときはステップＳ６１３に進み、上記点火時期固定用カウンタのカウントアップを行なった後、ステップＳ６１１に進む。このステップＳ６１１では、前述のように、最終点火時期値が点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２とされて、このルーチンは終了される。

一方、ステップＳ６０４における判断で、現在の運転状態における燃料噴射分担率αに対する適正点火時期値ＳＡ１よりも点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２がより進角側、換言すると、現在の運転状態における燃料噴射分担率αに対する適正点火時期値ＳＡ１が点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２よりも遅角側にあるとき、すなわち「ＮＯ」のときにはステップＳ６１２に進み、現在の運転状態における燃料噴射分担率αを点火時期計算用の燃料噴射分担率α１と等しくする。そして、ステップＳ６１４に進み、最終点火時期値が現在の運転状態における燃料噴射分担率αに対する適正点火時期値ＳＡ１とされて、このルーチンは終了される。

さらに、上述のステップＳ６０５における判断で、カウント値が所定の設定値を超えているとき、すなわち燃料噴射分担率の変更後に所定期間が経過しているときはステップＳ６０６に進み、それ以下における、その変更後の現在の燃料噴射分担率αに対応する適正点火時期値ＳＡ１に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定するルーチンが実行されることになる。これを詳述すると、まずステップＳ６０６において、点火時期計算用の燃料噴射分担率α１が下式により求められる。
点火時期計算用の燃料噴射分担率α１＝点火時期計算用の燃料噴射分担率α１＋（現在の運転状態における燃料噴射分担率α−点火時期計算用の燃料噴射分担率α１）×なまし係数
なお、このなまし係数は一定値であってもよく、機関の冷却水温変化に対応する二次曲線値や吸入空気量に比例する直線値であってもよい。

そして、次のステップＳ６０７では、上述の現在の燃料噴射分担率αに対応する適正点火時期値ＳＡ１に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定するルーチンを終了させるための判定が行なわれる。具体的には、現在の燃料噴射分担率αと点火時期計算用の燃料噴射分担率α１との差の絶対値が所定値より小さいか否かが判定される。この差の絶対値が所定値より小さくないとき、すなわち「ＮＯ」のときは、ステップＳ６１０に進み、点火時期計算用の燃料噴射分担率α１に対する適正点火時期値ＳＡ２が算出される。そして、ステップＳ６１１に進み、この適正点火時期値ＳＡ２が最終点火時期値として設定されること前述の通りである。

しかしながら、ステップＳ６０７での判定で、現在の燃料噴射分担率αと点火時期計算用の燃料噴射分担率α１との差の絶対値が所定値より小さいとき、すなわち「ＹＥＳ」のときは、ステップＳ６０８に進み、上述の現在の燃料噴射分担率αに対応する適正点火時期値ＳＡ１に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定するルーチンを終了させるべく、現在の燃料噴射分担率αと点火時期計算用の燃料噴射分担率α１とが等しくされる。そして、ステップＳ６０９において、上述の点火時期固定用カウンタのカウント値がクリアされる。

なお、このステップＳ６０９を通過した後のステップＳ６１０およびステップＳ６１１においては、図６に示されると共に上述した適正点火時期値ＳＡ２に代えて、現在の燃料噴射分担率αに対応する適正点火時期値ＳＡ１が算出されて、これが最終点火時期値として設定されることになる。但し、これは表現の違いのみで、実質の点火時期値としては同一である。

さらに、上述の図６のフローチャートの制御ルーチンによる他の実施の形態１の理解の容易化を図るべく、エンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による変化の様子を図７のタイムチャートを参照して説明する。図７において、左側には、燃料噴射分担率αが０％であるポート噴射１００％の噴射形態Ｂから時刻ｔ１において直噴１００％の噴射形態Ａへ、さらに、時刻ｔ２において噴射形態Ａからポート噴射１００％の噴射形態Ｂへ切替えられて移行した例が示されている。一方、図７において、右側には、噴射形態（Ａ＋Ｂ）のうちの直噴割合が低い燃料噴射分担率αＬから時刻ｔ３において直噴割合が高い他の燃料噴射分担率αＵへ変更され、さらに時刻ｔ４において燃料噴射分担率αＬに戻されて移行した例が示されている。

そこで、例えば時刻ｔ１で燃料噴射分担率αが０％から１００％に変更されたときは、この変更後の少なくとも所定期間（ｔ５−ｔ１）は変更前における適正点火時期値ＳＡ２と変更後における適正点火時期値ＳＡ１とのうちの遅角側の点火時期値ＳＡ２が選択されて、最終点火時期値として設定される。かくて、過進角によるノッキングの発生が確実に防止されることになる。

一方、例えば時刻ｔ２で燃料噴射分担率αが１００％から０％に変更されたときは、変更前における適正点火時期値ＳＡ１と変更後における適正点火時期値ＳＡ２とのうちの遅角側の点火時期値ＳＡ２が選択されて、最終点火時期値として設定される。この場合には、遅角側の点火時期値ＳＡ２が選択されるので、発生出力の変化が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

また、例えば時刻ｔ３で燃料噴射分担率αＬ％からαＵ％に変更されたときは、この変更後の少なくとも所定期間（ｔ６−ｔ３）は、上記の場合と同様に、変更前における適正点火時期値ＳＡ２と変更後における適正点火時期値ＳＡ１とのうちの遅角側の点火時期値ＳＡ２が選択されて、最終点火時期値として設定される。かくて、この場合も過進角によるノッキングの発生が確実に防止されることになる。

一方、例えば時刻ｔ４で燃料噴射分担率αＵ％からαＬ％に変更されたときは、変更前における適正点火時期値ＳＡ１と変更後における適正点火時期値ＳＡ２とのうちの遅角側の点火時期値ＳＡ２が選択されて、最終点火時期値として設定される。この場合にも、遅角側の点火時期値ＳＡ２が選択されるので、発生出力の変化が過大になることがなく、トルクショックを防止することができるのである。

なお、上述の図７のタイムチャートにおいて、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率αが吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射分担率よりも大きくなるように変更される場合、すなわち上述の時刻ｔ１およびｔ３で変更される場合には、上述の所定期間（ｔ５−ｔ１）または所定期間（ｔ６−ｔ３）の経過後に、その変更後の燃料噴射分担率αまたは燃料噴射分担率αＵに対応する適正点火時期値ＳＡ１に向けて所定の速度（これの大きさは、前述のなまし係数により決定される）で進角させつつ過渡的に適正点火時期が設定される。この形態によれば、発生出力の変化が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

次に、本発明の他の実施の形態２につき図８のフローチャートおよび図９のタイムチャートを参照して説明する。この他の実施の形態２は、エンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたとき、例えば、上述の直噴１００％の噴射形態Ａからポート噴射１００％の噴射形態Ｂへの変更や、噴射形態（Ａ＋Ｂ）のうちで、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率が大きい状態から小さい状態へ変更された場合等に対処するものである。

そこで、制御がスタートすると、まずステップＳ８０１において、上述の実施形態における図４のフローチャートの適正点火時期設定ルーチンの手順により、変更後の現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎが算出される。次にステップＳ８０２において、変更前の前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐが算出される。そして、次のステップＳ８０３において、現在の運転状態における燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎと前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐとの大小、すなわちいずれがより遅角側にあるかが判定される。因みに、進角量が小さくより遅角側にあるときが値は小さい。この判定の結果、変更後の現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎがより遅角側にあるときはステップＳ８０４に進み、この遅角側の適正点火時期値ＳＡｎを最終点火時期値として一時的に設定する。また、前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐがより遅角側にあるときはステップＳ８０５に進み、この遅角側の適正点火時期値ＳＡｐを同じく最終点火時期値として一時的に設定する。

そして、ステップＳ８０６に進み、変更後の噴射形態ないしは燃料噴射分担率に対する適正点火時期値が選択されたか否かが判定される。判定の結果、「ＮＯ」のときは、このルーチンは終了される。換言すると、ステップＳ８０５にて最終点火時期値として一時的に設定された前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐのまま運転が継続される。一方、変更後の噴射形態ないしは燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎが選択された場合、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ８０７に進み、その遅角量Ｄが制限遅角量としての遅角ガード値Ｌを超えていないか否かが判定される。詳述すると、遅角量Ｄは前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐと現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎとの差であり、これが所定の大きさの遅角ガード値Ｌを超えないか否かが判定されるのである。この遅角ガード値Ｌは、遅角量Ｄが理想的な量よりも過大であった場合に生ずるエンジン１の発生出力の急低下によるトルクショックや異常燃焼を防止すべく設定されており、その観点から、図９にも示されるように、エンジン１の運転状態の変化に伴う噴射形態の切替えや燃料噴射分担率の変更の態様に合わせて適宜、大きさが設定され得るものである。

そこで、ステップＳ８０７において遅角量Ｄが遅角ガード値Ｌよりも小さいと判定されると、上述のようなトルクショックの問題は生じないので、このルーチンは終了される。換言すると、ステップＳ８０４にて最終点火時期値として一時的に設定された現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎを最終点火時期値として運転が行われる。一方、ステップＳ８０７において遅角量Ｄが遅角ガード値Ｌよりも大きい、すなわち「ＮＯ」と判定されるとステップＳ８０８に進む。そして、ステップＳ８０８では、前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐから遅角ガード値Ｌが減ぜられた点火時期値が最終点火時期値としてこのルーチンは終了される。

なお、図９のタイムチャートにおいても、図７のタイムチャートと同様に、左側に、燃料噴射分担率αが０％であるポート噴射１００％の噴射形態Ｂから時刻ｔ１において直噴１００％の噴射形態Ａへ、さらに、時刻ｔ２において噴射形態Ａからポート噴射１００％の噴射形態Ｂへ切替えられて移行した例が示され、右側には、噴射形態（Ａ＋Ｂ）のうちの直噴割合が低い燃料噴射分担率αＬから時刻ｔ３において直噴割合が高い他の燃料噴射分担率αＵへ変更され、さらに時刻ｔ４において燃料噴射分担率αＬに戻されて移行した例が示されている。

ここで、時刻ｔ１で燃料噴射分担率αが０％から１００％に変更されたとき、および時刻ｔ３で燃料噴射分担率αＬ％からαＵ％に変更されたときの点火時期の制御による変化の様子は、図７のタイムチャートに示した前実施の形態と同じであるから重複説明を避ける。

本実施の形態では、例えば時刻ｔ２で燃料噴射分担率αが１００％から０％に変更されたとき、および例えば時刻ｔ４で燃料噴射分担率αＵ％からαＬ％に変更されたとき、換言すると、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率αが吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射分担率よりも小さくなるように燃料噴射分担率が変更されたときに対処している。すなわち、この時刻ｔ２または時刻ｔ４において変更されたときには、多くとも所定の制限遅角量である遅角ガード値Ｌだけ遅角させ、この変更後の少なくとも所定期間（ｔ７−ｔ２）または所定期間（ｔ８−ｔ４）は、変更後における適正点火時期値ＳＡｎに向けて所定の速度で遅角させつつ点火時期が設定される。

この実施の形態によれば、発生出力の低下が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

さらに、本発明の他の実施の形態３につき図１０のフローチャートおよび図１１のタイムチャートを参照して説明する。この他の実施の形態３は、前他の実施の形態２がエンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたとき、直噴１００％の噴射形態Ａからポート噴射１００％の噴射形態Ｂへの変更や、噴射形態（Ａ＋Ｂ）のうちで、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率が大きい状態から小さい状態へ変更された場合等に対処するのに対し、例えばポート噴射１００％の噴射形態Ｂから直噴１００％の噴射形態Ａへの変更や、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率が小さい状態から大きい状態へ変更された場合等に対処するものである。

そこで、制御がスタートすると、まずステップＳ１００１において、前述の実施形態における図４のフローチャートの適正点火時期設定ルーチンの手順により、変更後の現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎが算出される。次にステップＳ１００２において、変更前の前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐが算出される。そして、次のステップＳ１００３において、現在の運転状態における燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎと前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐとの大小、すなわちいずれがより遅角側にあるかが判定される。因みに、上述のように、進角量が小さくより遅角側にあるときが値は小さい。この判定の結果、変更後の現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎがより遅角側にあるときはステップＳ１００４に進み、この遅角側の適正点火時期値ＳＡｎを最終点火時期値として一時的に設定する。また、前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐがより遅角側にあるときはステップＳ１００５に進み、この遅角側の適正点火時期値ＳＡｐを同じく最終点火時期値として一時的に設定する。

そして、ステップＳ１００６に進み、変更前の噴射形態ないしは燃料噴射分担率に対する適正点火時期値が選択されたか否かが判定される。判定の結果、「ＮＯ」のときは、このルーチンは終了される。換言すると、ステップＳ１００５にて最終点火時期値として一時的に設定された前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐのまま運転が継続される。一方、変更前の噴射形態ないしは燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐが選択された場合、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ１００７に進み、現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎと前回の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｐとの差、すなわち現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎに対する遅角量Ｄが制限遅角量としての遅角ガード値Ｌを超えていないか否かが判定される。詳述すると、この遅角量Ｄが所定の大きさの遅角ガード値Ｌを超えないか否かが判定されるのである。この遅角ガード値Ｌは、前実施の形態の場合も述べたように、遅角量Ｄが理想的な量よりも過大であった場合に生ずるエンジン１の発生出力の急低下によるトルクショックや異常燃焼を防止すべく設定されており、その観点から、図１１にも示されるように、エンジン１の運転状態の変化に伴う噴射形態の切替えや燃料噴射分担率の変更の態様に合わせて適宜、大きさが設定され得る。

そこで、ステップＳ１００７において遅角量Ｄが遅角ガード値Ｌよりも小さいと判定されると、上述のようなトルクショックの問題は生じないので、このルーチンは終了される。換言すると、ステップＳ１００４にて最終点火時期値として一時的に設定された現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎを最終点火時期値として運転が行われる。一方、ステップＳ１００７において遅角量Ｄが遅角ガード値Ｌよりも大きい、すなわち「ＮＯ」と判定されるとステップＳ１００８に進む。そして、ステップＳ１００８では、噴射形態変更後の現在の燃料噴射分担率に対する適正点火時期値ＳＡｎから遅角ガード値Ｌが減ぜられた点火時期値が最終点火時期値とされてこのルーチンは終了される。

なお、図１１のタイムチャートにおいても、図７および図９のタイムチャートと同様に、左側に、燃料噴射分担率αが０％であるポート噴射１００％の噴射形態Ｂから時刻ｔ１において直噴１００％の噴射形態Ａへ、さらに、時刻ｔ２において噴射形態Ａからポート噴射１００％の噴射形態Ｂへ切替えられて移行した例が示され、右側には、噴射形態（Ａ＋Ｂ）のうちの直噴割合が低い燃料噴射分担率αＬから時刻ｔ３において直噴割合が高い他の燃料噴射分担率αＵへ変更され、さらに時刻ｔ４において燃料噴射分担率αＬに戻されて移行した例が示されている。

ここで、時刻ｔ２で燃料噴射分担率αが１００％から０％に変更されたとき、および時刻ｔ４で燃料噴射分担率αＵ％からαＬ％に変更されたときの点火時期の制御による変化の様子は、図７のタイムチャートに示した前実施の形態と同じであるから重複説明はしない。本実施の形態では、例えば時刻ｔ１で燃料噴射分担率αが０％から１００％に変更されたとき、および例えば時刻ｔ３で燃料噴射分担率αＬ％からαＵ％に変更されたとき、換言すると、筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射分担率αが吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射分担率よりも大きくなるように燃料噴射分担率が変更されたときに対処している。すなわち、この時刻ｔ１または時刻ｔ３において変更されたときには、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値ＳＡｎに対し所定の制限遅角量である遅角ガード値Ｌだけ遅角された点火時期に進角させ、この変更後の少なくとも所定期間（ｔ９−ｔ１）または所定期間（ｔ１０−ｔ３）は、変更後における適正点火時期値ＳＡｎに向けて所定の速度で遅角させつつ点火時期が設定される。

この実施の形態によれば、上記形態と同様に、発生出力の低下が過大になることがなく、トルクショックを防止することができる。

本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置の概略構成図を示す模式図である。 図１に示す機関の側断面図である。 本発明が適用されるエンジンの運転領域ないしは条件に対応して設定される燃焼形態および筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとによる燃料噴射分担率の関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に用いられる噴射形態に対応する基本点火時期値を保存するマップの例であり、（Ａ）は直噴１００％の噴射形態Ａに対応する基本マップＡ、（Ｂ）はポート噴射１００％の噴射形態Ｂに対応する基本マップＢを示す。 本発明の他の実施形態１における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態１における噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による点火時期の変化の様子を示すタイムチャートである。 本発明の他の実施形態２における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態２における噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による点火時期の変化の様子を示すタイムチャートである。 本発明の他の実施形態３における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態３における噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による点火時期の変化の様子を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ 筒内噴射用インジェクタ
１２ 吸気ポート噴射用インジェクタ
３０ 電子制御ユニット
４４ アクセル開度センサ（負荷センサ）
４６ 回転数センサ
６９ 点火プラグ
７０ イグナイタ

Claims (6)

1. 筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
   前記筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとからの燃料噴射分担率にそれぞれ対応させて適正な点火時期を設定する適正点火時期設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. 前記適正点火時期設定手段は、少なくとも前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が５０％を超えるときの直噴主体時基本点火時期値と、前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が５０％を超えるときのポート噴射主体時基本点火時期値とに基づいて、現在の運転状態における燃料噴射分担率に対応させて適正な点火時期を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記適正点火時期設定手段は、前記燃料噴射分担率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間は該変更の前後における適正点火時期値のうち遅角側の点火時期値を選択して設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
4. 前記適正点火時期設定手段は、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも大きくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、前記所定期間の経過後に、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
5. 前記適正点火時期設定手段は、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも小さくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、多くとも所定の制限遅角量遅角させ、その後、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で遅角させつつ点火時期を設定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
6. 前記適正点火時期設定手段は、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率が前記吸気ポート噴射用インジェクタからの燃料噴射分担率よりも大きくなるように前記燃料噴射分担率が変更されたときに、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に対し所定の制限遅角量だけ遅角された点火時期に設定し、その後、その変更後の燃料噴射分担率に対応する適正点火時期値に向けて所定の速度で進角させつつ点火時期を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
   
   

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