JP2007056778A - 点火プラグのくすぶり解消制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 くすぶり解消制御の終了後直ぐにくすぶりが再発することを防止でき、かつ、くすぶり解消制御により内燃機関の運転性が悪化することを防止する。
【解決手段】 点火プラグのくすぶりが検出されると、アイドル時であれば、目標アイドル回転速度を増大させ、走行時であれば、変速比を低速側にシフトさせる。更に、機関回転速度の増大によるトルクの増大を、点火時期のリタード及び／又は空燃比のリーン化によって相殺する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の点火プラグにおけるくすぶりを、点火プラグの温度上昇によって解消するための制御装置に関する。

特許文献１には、点火プラグの放電時に、点火コイルの２次回路に流れる２次電流に基づき検出し、検出した２次電流に基づいて点火プラグにおけるくすぶりの有無を検出する一方、くすぶりの発生を検出したときに、空燃比のリーン化、点火時期の進角を行う失火回避装置が開示されている。
特許文献２には、点火コイルの１次側への通電期間中に点火コイルの１次側若しくは２次側に誘起される電圧若しくは電流値を検出し、該誘起信号の大きさ若しくはそれに含まれる振動成分に基づいて点火プラグのくすぶり状態を判定し、点火プラグのくすぶり発生を判定したときに、点火プラグの多重放電を行わせるくすぶり防止装置が開示されている。

特許文献３には、点火プラグにて発生する火花放電のうち、火花放電ギャップとは異なる部分で発生する火花放電にあたる奥飛火の検出結果に基づいて点火プラグのくすぶり汚損の有無を検出し、くすぶり汚損が有ると判定されると、気筒内への燃料供給を停止して、燃焼サイクルにおける点火時期にて点火プラグに火花放電を発生させるくすぶり解消制御方法が開示されている。
特開２００２−１３０１０５号公報 特公平０６−０８０３１２号公報 特開２００２−２０２０３９号公報

ところで、特許文献１のように、くすぶり発生時に空燃比をリーン化したり点火時期を進角したりする構成では、くすぶりを解消できたとしても、点火プラグの温度が上がらないため、くすぶりが再発する可能性がある。
また、各気筒の吸気ポートに燃料噴射弁を備え、吸気行程中に燃料噴射を行わせる機関の場合、吸気行程中に多重放電を行うと着火してしまう可能性があるため、特許文献２の吸気行程中の多重放電によるくすぶり解消処理を適用できないという問題がある。

更に、特許文献３のように、くすぶり発生時に燃料カットを行って空点火させる構成では、エンストやエンジン回転の変動を招く可能性があるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、くすぶり解消制御の終了後直ぐにくすぶりが再発することを防止でき、かつ、内燃機関の運転性に悪影響を与えることがない点火プラグのくすぶり解消制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る点火プラグのくすぶり解消制御装置は、点火プラグのくすぶりの発生を検出したときに、内燃機関の回転速度を上げると共に、機関回転速度の上昇によるトルク増加を相殺するトルクダウン制御を行うことを特徴とする。

上記構成によると、くすぶりの発生を検出したときに、機関の回転速度を上げることで、点火の間隔が短くなって点火プラグの温度上昇速度が上がり、くすぶりの解消を図ることができる。
ここで、くすぶり解消制御によって点火プラグの温度が上がるため、くすぶり解消制御の終了後にくすぶりが再発することを防止でき、また、機関の回転速度を強制的に上げることによるトルク増加を相殺するトルクダウン制御を行うことで、運転性への影響を防止できる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関（ガソリン機関）１の各気筒には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，吸気コレクタ４，吸気マニホールド５，吸気バルブ６を介して空気が吸引される。

内燃機関１の吸入空気量は、前記吸気ダクト３に介装されるバタフライ式のスロットルバルブ７の開度ＴＶＯによって調整される。
前記スロットルバルブ７は、スロットルモータ（スロットルアクチュエータ）８で開閉駆動される電子制御式のバルブである。
各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁９がそれぞれ設けられる。

そして、前記燃料噴射弁９から噴射される燃料（ガソリン）によって形成される混合気は、燃焼室１０内で点火プラグ１５による火花点火により着火燃焼する。
前記点火プラグ１５それぞれには、パワートランジスタを内蔵する点火コイル１６が直付けされている。
前記燃焼室１０内の燃焼排気は、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気ダクト１３を介して大気中へ排出される。

前記排気ダクト１３には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１４が介装される。
前記スロットルモータ８，燃料噴射弁９及びイグニッションコイル１６のパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１によって制御される。

前記エンジンコントロールユニット２１には、各種センサからの検出信号が入力される。
前記各種センサとしては、前記スロットルバルブ７の上流側で内燃機関１の吸入空気流量（質量流量）を検出するエアフローメータ２２、前記触媒コンバータ１４の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサ２３、内燃機関１の回転速度を検出する回転速度センサ２４、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２５、前記スロットルバルブ７の開度を検出するスロットルセンサ２６が設けられている。

前記エンジンコントロールユニット２１は、前記各種センサからの検出信号に基づいて、目標スロットル開度，燃料噴射量及び点火時期を演算し、前記スロットルモータ８，燃料噴射弁９及びイグニッションコイル１６に制御信号を出力する。
また、前記内燃機関１の出力側には、トルクコンバータを介して自動変速機１７が連結されており、該自動変速機１７における変速比を制御するトランスミッションコントロールユニット１８が設けられえている。

前記トランスミッションコントロールユニット１８はマイクロコンピュータを内蔵し、前記エンジンコントロールユニット２１と相互に通信可能に構成される。但し、トランスミッションコントロールユニット１８とエンジンコントロールユニット２１とが一体的に設けられる構成であっても良い。
前記エンジンコントロールユニット２１は、前述のように、前記スロットルモータ８，燃料噴射弁９及びイグニッションコイル１６を制御する機能を有すると共に、点火プラグ１５のくすぶりの有無を検出し、くすぶりの発生を検出したときにくすぶりを解消するための処理を実行する機能を有している。

図２のフローチャートは、前記くすぶり解消制御の詳細を示す。
まず、ステップＳ１１では、くすぶりの有無を検出する。例えば、特開２０００−１３０１０５号公報に開示されるように、プラグ放電時に点火コイルの２次側に発生する２次電流波形積分値が、正常時における積分値に対して減少しているときに、くすぶりの発生を判定する。

但し、くすぶりの検出方法としては、この他、点火コイルの１次側若しくは２次側に誘起される信号の大きさ若しくはそれに含まれる振動成分に基づいてくすぶり状態を判定する方法や、火花放電ギャップとは異なる部分で発生する奥飛火の検出結果に基づいてくすぶり状態を判定する方法など、公知の種々の検出方法を適宜用いることができ、くすぶりの検出方法を上記の方法に限定するものではない。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１でのくすぶり検出の結果、くすぶりの発生が判定されたか否かを判別する。
そして、くすぶりの発生が判定された場合には、ステップＳ１３へ進み、くすぶり解消制御として、点火コイルの通電時間を延長し、点火エネルギーを増加させる処理を行う。
機関回転速度及びバッテリ電圧を変数として通電時間を記憶するマップとして、通常時に通電時間を決定するためのマップの他に、くすぶり発生時用の通電時間マップを予め記憶し、くすぶりの発生が判定されたときには、前記くすぶり発生時用の通電時間マップを参照して通電時間を決定することで、通常時よりも長い通電時間が設定されるようにする。

尚、長期間に渡る通電時間の延長処理は、点火コイルの過熱を招く可能性があるので、延長処理の継続時間の上限値を設定し、この上限時間内で通電時間の延長処理を許可することが好ましい。
点火コイルの通電時間を延長し、点火エネルギーを増加させることで、くすぶり状態であっても飛火し易くし、くすぶりの進行を抑えることができる。

更に、次のステップＳ１４では、内燃機関１がアイドル運転状態であるか否かを判別する。
内燃機関１がアイドル運転状態であるときには、ステップＳ１５へ進み、アイドル回転速度制御における目標値を増大設定し、かつ、該目標アイドル回転速度の増大によるトルクの増加を相殺すべく、点火時期のリタード及び／又は空燃比のリーン化（トルクダウン制御）を行う。

本実施形態においては、機関１のアイドル運転時に、実際の機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように、機関１の吸入空気量をフィードバック制御するアイドル回転速度制御を行うが、上記ステップＳ１５では、係るアイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を通常値よりも強制的に高くする設定を行う。
具体的には、通常の目標アイドル回転速度の所定割合だけ目標値をアップさせるものとし、更に、機関１のアイドル運転状態において自動変速機１７がニュートラルであるか走行レンジであるかを判断し、走行レンジであるときには、目標アイドル回転速度の最大増大代を例えば２００rpmに制限する。

一方、点火時期のリタード及び／又は空燃比のリーン化は、アイドル回転速度（吸入空気量）の増大によるトルクの増大を相殺して、トルクを一定に保持するためのものであり、実施形態におけるトルクダウン制御に相当する。
点火時期については、機関運転条件に基づいて算出される通常の点火進角値を減少補正することで、吸入空気量の増大によるトルク増大分を相殺して、トルクの増大変化を抑止し、空燃比については、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量を減量補正することで空燃比をリーン化させる。

尚、点火時期のリタード・空燃比のリーン化は、いずれも予め設定した限界値内で行われる。
一方、ステップＳ１４で内燃機関１がアイドル運転状態ではなく走行中であると判断すると、ステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１６では、自動変速機１７の変速比を強制的に低速側に変更する要求信号をトランスミッションコントロールユニット１８側に出力することで、機関回転速度の増大を図ると同時に、変速比の低速側へのシフトによるトルクの増加を相殺すべく、点火時期のリタード及び／又は空燃比のリーン化を行う。

ここで、自動変速機１７は、遊星歯車を用いる有段の変速機の他、無段変速機であっても良く、有段変速機の場合は、通常時よりも１段だけ低速側の変速段に変速させるようにし、無段変速機の場合には、そのときの機関負荷・機関回転速度から回転増大率を設定し、該回転増大率に対応する分だけ変速比を低速側にシフトさせる。
上記のように、くすぶり発生時に、目標アイドル回転速度の増大補正、又は、変速比の低速側へのシフトによって機関回転速度を増大させると、点火の間隔が短くなる分だけ、点火プラグ１５の温度上昇速度が上がってくすぶりを解消できると共に、点火プラグ１５の温度が既に高くなっているから、機関回転速度を増大させる処理を終了させた後にくすぶりが再発する可能性が小さい。

更に、機関回転速度を増大させたことによるトルクの増大分が、点火時期のリタード及び／又は空燃比のリーン化によって相殺されるから、運転者の意図しないトルクの増大変化を回避できる。
ステップＳ１５又はステップＳ１６でくすぶり解消制御を実行すると、ステップＳ１１に戻ってくすぶり検出を行わせ、くすぶりが解消していない場合には、ステップＳ１２からステップＳ１３を経てステップＳ１５又はステップＳ１６へ進むことで、くすぶり解消制御を継続させる。

一方、ステップＳ１２でくすぶりの発生がないと判断されると、ステップＳ１７へ進み、目標アイドル回転速度・変速比を通常値とし、トルク増加を相殺するための点火時期のリタード・空燃比のリーン化をキャンセルする。

実施形態における車両用内燃機関のシステム図。 実施形態におけるくすぶり解消制御の詳細を示すフローチャート。

符号の説明

１…内燃機関，２…エアクリーナ，３…吸気ダクト，４…吸気コレクタ，５…吸気マニホールド，６…吸気バルブ，７…スロットルバルブ，８…ストッロルモータ，９…燃料噴射弁，１０…燃焼室，１１…排気バルブ，１２…排気マニホールド，１３…排気ダクト，１４…触媒コンバータ，１５…点火プラグ，１６…点火コイル，１８…トランスミッションコントロールユニット，２１…エンジンコントロールユニット，２２…エアフローメータ，２３…空燃比センサ，２４…回転速度センサ，２５…アクセル開度センサ，２６…スロットルセンサ

Claims (4)

1. 点火プラグのくすぶりの有無を検出し、くすぶりの発生が検出されたときに、内燃機関の回転速度を上げると共に、機関回転速度の上昇によるトルク増加を相殺するトルクダウン制御を行うことを特徴とする点火プラグのくすぶり解消制御装置。
2. 前記トルクダウン制御として、点火時期のリタード及び／又は空燃比のリーン化を行うことを特徴とする請求項１記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
3. 前記機関回転速度の上昇を、機関アイドル運転時には目標アイドル回転速度の増大補正、走行時には内燃機関に連結される変速機における変速比の低速側への変速によって行うことを特徴とする請求項１又は２記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。
4. 前記機関回転速度の上昇と共に、点火コイルの通電時間を延長することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の点火プラグのくすぶり解消制御装置。

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