JP2009121412A - 点火制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の燃焼の安定化を図るとともに、燃費悪化を抑制することができる点火制御装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵは、排気ガスに改質用燃料を供給し、排気ガスと改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置である。ＥＣＵは、内燃機関の運転情報（ステップＳＴ１１）に基づいて、内燃機関１に供給されるガスに対する排気ガス再循環装置からの排気ガスの比率である再循環率Ｒを算出し（ステップＳＴ１２）、検出されたアルコール濃度に基づいて所定再循環率を設定し（ステップＳＴ１３）、算出された再循環率Ｒが設定された所定再循環率Ｒ１を超えると判断される（ステップＳＴ１４肯定）と、点火装置によりエネルギー増加点火制御である２点点火を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、点火制御装置に関し、更に詳しくは、排気ガスに改質用燃料を供給し、排気ガスと改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置に関する。

内燃機関には、特許文献１に示すように、燃料としてアルコール燃料を含んだアルコール混合燃料を用いるものがある。また、アルコール混合燃料を用いた内燃機関においては、特許文献２に示すように、内燃機関から排出される排気ガスに未燃アルコール、アルデヒドなどの有害物質が含まれるため、エミッション悪化の抑制などを目的として、内燃機関から排気経路に排気された排気ガスを吸気経路を介して内燃機関に戻し、排気ガスを再循環させる排気ガス再循環装置を備えるものがある。特許文献２に示す従来技術では、アルコール混合燃料のアルコール濃度を検出し、検出されたアルコール濃度の上昇に比例して排気ガスの還元量を増加させるものである。つまり、従来技術では、排気ガスに未燃アルコール、アルデヒドなどの有害物質が排気ガスに多く含まれる場合は、排気ガス再循環装置により排気ガスを内燃機関に供給し、再循環させる排気ガスを増量するものがある。

特開平５−１０２４３号公報 特開平５−２０９５５８号公報

しかしながら、還元量、すなわち内燃機関に供給されるガスに対する排気ガスの比率である再循環率をアルコール濃度に基づいて変更しようとしても、再循環率の応答性が悪いため、アルコール混合燃料の性状が急変したり、アルコール濃度を検出するアルコール濃度センサの検出精度が低かったり、アルコール濃度に基づいて設定された目標再循環率が誤って大きく設定された場合などは、内燃機関の燃焼が不安定の状態が継続される虞があった。そこで、再循環率をアルコール濃度に基づかず一定とし、内燃機関に供給されるアルコールの濃度の増加に伴い内燃機関の点火装置の点火エネルギーを増加する点火制御により、内燃機関の燃焼を安定化を図る事が考えられる。しかし、点火装置の点火エネルギーが増加は、消費電力の増加となり、燃費が悪化する虞がある。

また、排気ガス再循環装置において、排気ガスに改質用燃料を供給し、排気ガスと改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、改質された改質用燃料が含る排気ガスが内燃機関に供給されることとなると、改質された改質燃料には、水素が含まれているので、着火性や燃焼速度が向上し、燃焼の安定化を図ることができる。しかしながら、排気ガスに供給する改質用燃料が減少すると、内燃機関の燃焼状態がリーンバーン状態となるため、排気ガスへの改質用燃料の供給を停止し、排気ガスのみを内燃機関に供給することとなる。排気ガスへの改質用燃料の供給を停止し、排気ガスのみを内燃機関に供給した際の内燃機関の運転状態によっては、内燃機関の燃焼が不安定の状態となる虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の燃焼の安定化を図るとともに、燃費悪化を抑制することができる点火制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、排気ガスに改質用燃料を供給し、前記排気ガスと前記改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える前記内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置において、前記内燃機関の運転情報に基づいて、当該内燃機関に供給されるガスに対する前記排気ガス再循環装置からの前記排気ガスの比率である再循環率を算出する再循環率算出部と、前記算出された再循環率に基づいて、前記点火装置の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う点火制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記点火制御装置において、前記点火装置は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応した２つの点火プラグを有し、前記エネルギー増加点火制御は、前記内燃機関の１サイクル中に、前記気筒ごとに１つの前記点火プラグのみを点火する１点点火から２つの前記点火プラグを点火する２点点火にすることが好ましい。

また、上記点火制御装置において、前記点火装置は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応した点火プラグを有し、前記エネルギー増加点火制御は、前記点火プラグの１回の点火時における放電回数を増加することが好ましい。

また、上記点火制御装置において、前記点火装置は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応した点火プラグと、前記各点火プラグのそれぞれに電力を供給する２つの点火コイルとを有し、前記エネルギー増加点火制御は、前記点火プラグに１つの前記点火コイルから前記電力を供給する状態から２つの当該点火コイルから当該電力を供給する状態にすることが好ましい。

本発明によれば、点火制御手段は、算出された再循環率に基づいて点火装置の点火エネルギーを増加する。点火制御手段は、例えば、算出された再循環率の増加に伴い点火装置の点火エネルギーを増加する。点火制御手段は、算出された再循環率が所定再循環率を超えることで、気筒ごとに１つの点火プラグのみを点火する１点点火から２つの点火プラグを点火する２点点火にする、点火プラグの１回の点火時における放電回数を増加する、あるいは点火プラグに１つの点火コイルから電力を供給する状態から２つの点火コイルから電力を供給する状態にする。従って、再循環率が高く、内燃機関の燃焼が不安定となる状態では、点火装置の点火エネルギーを増加することで、内燃機関の燃焼の安定化を図ることができる。また、内燃機関の燃焼が安定している状態では、点火装置の点火エネルギーを内燃機関の燃焼が不安定となる状態と比較して減少させることで、燃費悪化を抑制することができる。

また、上記点火制御装置において、前記改質用燃料であり、かつ前記内燃機関に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記算出された再循環率が所定再循環率を超えるか否かを判断する再循環率判断手段と、前記所定再循環率を設定する所定再循環率設定手段と、をさらに備え、前記所定再循環率設定手段は、前記検出されたアルコール濃度に基づいて前記所定再循環率を設定し、前記点火制御手段は、前記算出された再循環率が前記設定された所定再循環率を超えると判断されると、前記エネルギー増加点火制御を行うことが好ましい。

また、上記点火制御装置において、前記所定再循環率設定手段は、前記検出されたアルコール濃度の増加に伴い前記所定再循環率を高く設定することが好ましい。

本発明によれば、アルコール濃度の高いアルコール混合燃料が内燃機関に供給される場合は、所定再循環率を高く設定することで、点火装置の点火エネルギーを増加しにくくする。内燃機関の燃焼は、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度の増加に伴い安定する。従って、内燃機関の燃焼が安定している状態では、点火装置の点火エネルギーの増加を行わないので、燃費悪化をさらに抑制することができる。

また、上記点火制御装置において、前記排気ガス再循環装置は、前記改質用燃料を前記排気ガスに供給せずに当該排気ガスのみを再循環する通常再循環モードあるいは前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを再循環する通常改質再循環モードのいずれかのモードで作動するものであり、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かを判断するモード判断手段をさらに備え、前記点火制御手段は、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かに基づいて、前記エネルギー増加点火制御を行うことが好ましい。

また、本発明では、排気ガスに改質用燃料を供給し、前記排気ガスと前記改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える前記内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置において、前記排気ガス再循環装置は、前記改質用燃料を前記排気ガスに供給せずに当該排気ガスのみを再循環する通常再循環モードあるいは前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを再循環する改質再循環モードのいずれかのモードで作動するものであり、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かを判断するモード判断手段と、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かに基づいて、前記点火装置の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う点火制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記点火制御装置において、前記点火モード制御手段は、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えると判断されると、当該通常再循環モードとなる前に、前記エネルギー増加点火制御を行うことが好ましい。

本発明によれば、改質された改質用燃料が内燃機関に供給され、内燃機関の燃焼の安定している状態である改質再循環モードから、改質された改質用燃料が内燃機関に供給されず、内燃機関の燃焼が不安定な状態となる通常再循環モードに切り替わる前に、点火装置の点火エネルギーを増加するので、内燃機関の燃焼が確実に安定した状態で通常再循環モードに切り替えることができる。従って、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替わった直後に内燃機関１の燃焼が不安定な状態となることを抑制することができるので、内燃機関の燃焼の安定化を図ることができる。また、内燃機関の燃焼が安定している状態である改質再循環モードでは、点火装置の点火エネルギーを内燃機関の燃焼が不安定となる状態と比較して減少させるので、燃費悪化を抑制することができる。

本発明にかかる点火制御装置は、内燃機関の燃焼の安定化を図るとともに、燃費悪化を抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施の形態では、本発明にかかる点火制御装置は、アルコールを含むアルコール混合燃料を内燃機関に供給し、アルコール混合燃料が排気ガス再循環装置により排気ガスに供給され、改質され、内燃機関に供給されるＦＦＶ（フレキシブル・フューエル・ビーグル）に用いる場合について説明する。

図１は、実施の形態にかかる点火制御装置を備える内燃機関の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる点火制御装置を備える内燃機関１は、複数の気筒（実施の形態１では、直列４気筒）により構成される内燃機関本体２と、吸気経路３と、排気経路４と、燃料供給装置５と、排気ガス再循環装置６と、点火装置７と、ＥＣＵ８とにより構成されている。

内燃機関本体２は、各気筒、実施の形態では、４つの気筒２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが形成されており、各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない燃焼室がそれぞれ吸気経路３および排気経路４と接続されている。内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室には、吸気経路３を介して供給される空気（ＡＩＲ）と燃料供給装置５から供給されたアルコール混合燃料との気筒用混合ガスのみ、あるいは気筒用混合ガスおよび排気ガス再循環装置６から吸気経路３を介して内燃機関本体２に再循環された排気ガス（改質された改質用燃料を含む排気ガス（以下、単に「改質排気ガス」と称する。）あるいは改質された改質用燃料を含まない排気ガス（以下、単に「通常排気ガス」と称する。））が導入される。内燃機関１は、各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室に導入された気筒用混合ガスのみ、あるいは気筒用混合ガスおよび上記再循環された排気ガスを点火装置７により着火し、燃焼することで駆動力を発生するものである。なお、燃焼後の排気ガスは、各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室から排気経路４に排出される。

吸気経路３は、内燃機関１の外部の大気を内燃機関１に供給するものである。吸気経路３は、内燃機関本体２が発生する負圧により内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない燃料室に内燃機関１の外部の大気を供給するものである。吸気経路３は、図示しないエアフィルタと、ＥＣＵ８により制御されるスロットルバルブ３１と、吸気配管３２と、インテークマニホールド３３とにより構成されている。エアフィルタにより粉塵が除去された内燃機関１の外部の空気（ＡＩＲ）は、ＥＣＵ８によりバルブ開度が制御されるスロットルバルブ３１により流量が調整され、吸気配管３２およびインテークマニホールド３３を介して内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室に供給される。なお、３４は、内燃機関１の吸入空気量Ｆを検出するエアフロメータである。エアフロメータ３４により検出された吸入空気量Ｆは、ＥＣＵ８に出力される。

排気経路４は、内燃機関１から排気された排気ガス（ＥＧ）を浄化し、大気に排出するものである。排気経路４は、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない燃焼室から排気された排気ガスを浄化し、大気に排出するものである。排気経路４は、エキゾーストマニホールド４１と、排気配管４２と、排気ガスを浄化する浄化触媒４３と、図示しない消音装置とにより構成されている。内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室から排気された排気ガスは、エキゾーストマニホールド４１および排気配管４２を介して、浄化触媒４３に導入される。浄化触媒４３により浄化された排気ガスは、排気ガス再循環装置６の後述する改質器６４および蒸発器６３および消音装置を介して大気に排気される。

燃料供給装置５は、内燃機関１にアルコール混合燃料を供給するものである。燃料供給装置５は、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない燃焼室にアルコール混合燃料を供給するものである。燃料供給装置５は、燃料タンク５１、燃料ポンプ５２、気筒用燃圧調整装置５３と、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応した気筒用インジェクタ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄと、燃料配管５５と、デリバリパイプ５６とにより構成されている。燃料供給装置５は、ＥＣＵ８により算出された気筒用燃料噴射量Ｑｅに基づいて各気筒用インジェクタ５４ａ〜５４ｄによりアルコール混合燃料を噴射する。つまり、各気筒用インジェクタ５４ａ〜５４ｄは、ＥＣＵ８により噴射タイミングや噴射時間などの噴射制御が行われる。具体的には、燃料タンク５１に貯留されているアルコール混合燃料は、内燃機関の駆動力あるいは他の駆動源からの駆動力により作動する燃料ポンプ５２に吸引され、加圧され、燃料配管５５に吐出される。燃料配管５５の加圧されたアルコール混合燃料は、ＥＣＵ８により制御される例えば圧力調整弁などの気筒用燃圧調整装置５３により、現在の内燃機関１の運転状態に適した燃圧Ｐｅに調整され、デリバリパイプ５６に供給される。気筒用燃圧調整装置５３は、ＥＣＵ８と接続されており、気筒用燃圧調整装置５３によりアルコール混合燃料の燃圧Ｐｅを調整する燃圧制御は、ＥＣＵ８により行われる。デリバリパイプ５６の燃圧Ｐｅに調整されたアルコール混合燃料は、ＥＣＵ８により制御される各気筒用インジェクタ５４ａ〜５４ｄにより、各気筒２１ａ〜２１ｄの燃料室と吸気経路３とを連通する図示しない吸気ポートに噴射される。これにより、内燃機関１にアルコール混合燃料を供給する。なお、５７は、アルコール混合燃料のアルコール濃度Ａを検出するアルコール濃度センサである。アルコール濃度センサ５７により検出されたアルコール混合燃料のアルコール濃度Ａは、ＥＣＵ８に出力される。また、各気筒用インジェクタ５４ａ〜５４ｄは、各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない吸気ポートにアルコール混合燃料を噴射するが本発明はこれに限定されるものではなく、各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室にそれぞれアルコール混合燃料を直接噴射するようにしても良い。また、各気筒２１ａ〜２１ｄの吸気ポートおよび燃焼室にそれぞれアルコール混合燃料を噴射するようにしても良い。

排気ガス再循環装置６は、内燃機関１から排気される排気ガスに改質用燃料を供給し、排気ガスと改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、吸気経路３を介して、改質された改質用燃料を含む排気ガスである改質排気ガスを内燃機関１に供給し、再循環するものである。排気ガス再循環装置６は、再循環配管６１と、改質用インジェクタ６２と、蒸発器６３と、改質器６４と、改質用燃圧調整装置６５と、改質ガス流量調整弁６６とにより構成されている。なお、６７は、燃料供給装置５から改質用燃料としてアルコール混合燃料を改質用インジェクタ６２に供給する燃料分岐配管である。

再循環配管６１は、内燃機関１の排気経路４と吸気経路３とを接続するものである。つまり、再循環配管６１は、排気経路４の排気ガス、実施の形態１では、浄化触媒４３により浄化された排気ガスを吸気経路３に戻すものである。つまり、再循環配管６１は、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室から排気された排気ガスを吸気経路３を介して、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの燃焼室に供給することで、排気ガスを再循環するものである。

改質用インジェクタ６２は、排気経路４から再循環配管６１に流入した排気ガスに改質用燃料を噴射するものである。実施の形態１では、改質用インジェクタ６２は、１つであり、再循環配管６１の途中に設けられた混合室６８内に流入した排気ガスに改質用燃料であるアルコール混合燃料を接続されているＥＣＵ８により算出された改質用燃料噴射量Ｑｒに基づいて噴射するものである。つまり、改質用インジェクタ６２は、ＥＣＵ８により噴射タイミングや噴射時間などの噴射制御が行われる。改質用インジェクタ６２は、燃料分岐配管６７を介して燃料配管５５と接続されている。従って、改質用インジェクタ６２には、燃料配管５５の燃料ポンプ５２により加圧されたアルコール混合燃料が供給される。改質用インジェクタ６２から噴射された改質用燃料は、混合室６８で排気ガスと混合され改質用混合ガス（ＭＧ）となり、再循環配管６１を介して蒸発器６３に流入する。

蒸発器６３は、改質用インジェクタ６２により排気ガスに噴射された改質用燃料を気化するものである。蒸発器６３は、混合室６８と吸気経路３との間における再循環配管６１の途中に設けられている。蒸発器６３は、熱交換器であり、排気経路４の排気配管４２の排気ガスが再循環配管６１の改質用混合ガスと非接触状態で熱交換を行うものである。排気配管４２の排気ガスは、下流である再循環配管６１の改質用混合ガスに含まれる排気ガスよりも高温である。また、改質用混合ガスは、排気ガスと比較して温度の低い改質用燃料を含むものである。従って、蒸発器６３は、排気配管４２の排気ガスの熱により、再循環配管６１の改質用混合ガスを加熱し、改質用混合ガスに含まれる改質用燃料の気化を促進する。改質用燃料の気化が促進された改質用混合ガスは、再循環配管６１を介して改質器６４に流入する。

改質器６４は、排気ガスと改質用燃料との改質用混合ガスを改質して改質排気ガスとするものである。改質器６４は、蒸発器６３と吸気経路３との間における再循環配管６１の途中に設けられている。改質器６４内には、再循環配管６１が配置されており、途中に改質触媒６４ａが設けられている。改質触媒６４ａは、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｈなどが用いられ、再循環配管６１の改質用混合ガスが通過することで、改質用混合ガスに含まれている改質用燃料であるアルコール混合燃料を改質し、水素を生成し、改質用混合ガスを水素が含まれる改質排気ガス（ＲＧ）にするものである。改質器６４内には、排気経路４の排気配管４２の排気ガスが改質触媒６４ａおよび再循環配管６１の改質用混合ガスと非接触状態で導入されている。これにより、改質触媒６４ａが排気ガスの熱により加熱され、活性化し、改質用混合ガスに含まれている改質用燃料を効率的に改質する。改質排気ガスは、再循環配管６１を介して吸気経路３に流入する。吸気経路３に流入した改質排気ガスは、吸気経路３を介して供給される空気（ＡＩＲ）と燃料供給装置５から供給されたアルコール混合燃料との気筒用混合ガスとともに、内燃機関本体２に供給し、再循環する。

改質用燃圧調整装置６５は、改質用インジェクタ６２に供給される改質用燃料を現在の内燃機関１の運転状態に適した燃圧Ｐｒに調整するものである。改質用燃圧調整装置６５は、例えば圧力調整弁などであり、燃料分岐配管６７の途中に設けられている。改質用燃圧調整装置６５は、ＥＣＵ８と接続されており、改質用燃圧調整装置６５により改質用燃料の燃圧Ｐｒを調整する燃圧制御は、ＥＣＵ８により行われる。

改質ガス流量調整弁６６は、排気ガス再循環装置６からの排気ガス（通常排気ガスあるいは改質排気ガス）を吸気経路３を介して内燃機関１に供給、すなわち再循環させる際の再循環量を調整するものである。改質ガス流量調整弁６６は、ＥＣＵ８と接続されており、改質ガス流量調整弁６６により排気ガスの内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない燃焼室への再循環量の調整する再循環量制御は、ＥＣＵ８により現在の内燃機関１の運転状態に基づいて行われる。

ここで、排気ガス再循環装置６は、ＥＣＵ８により改質用インジェクタ６２が噴射制御されることで、通常再循環モードと改質再循環モードとのいずれかのモードで作動することとなる。通常再循環モードは、ＥＣＵ８により改質用インジェクタ６２から排気ガスに改質用燃料を噴射しないことで、排気ガスに改質用燃料を供給せずに改質された改質用燃料を含まない排気ガスのみである通常排気ガスを再循環する状態である。改質再循環モードは、ＥＣＵ８により改質用インジェクタ６２から排気ガスに改質用燃料を噴射することで、排気ガスに改質用燃料を供給し、改質された改質用燃料を含む排気ガスである改質排気ガスを再循環する状態である。

点火装置７は、点火することで、内燃機関１に供給された燃料を燃焼するものである。点火装置７は、実施の形態では、第１点火プラグ７１ａ、７１ｂ，７１ｃ，７１ｄおよび第２点火プラグ７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄを有する。第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄは、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応して設けられている。また、第２点火プラグ７２ａ〜７２ｄも、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応して設けられている。つまり、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄには、それぞれ２つの点火プラグ（第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄが１つ、第２点火プラグ７２ａ〜７２ｄが１つ）が設けられている。各第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄおよび各第２点火プラグ７２ａ〜７２ｄは、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄの図示しない燃焼室で点火できるように配置されている。各第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄおよび各第２点火プラグ７２ａ〜７２ｄは、ＥＣＵ８と接続されており、各第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄおよび各第２点火プラグ７２ａ〜７２ｄの点火タイミングや１回の点火時における放電回数などの点火制御は、ＥＣＵ８により行われる。ここで、第１点火プラグ７１ａ、７１ｂ，７１ｃ，７１ｄおよび第２点火プラグ７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄは、同一の熱価であっても、異なる熱価であっても良い。

ＥＣＵ８は、内燃機関１を運転制御するものである。また、ＥＣＵ８は、内燃機関１の点火装置７の点火制御を行う点火制御装置でもある。ＥＣＵ８は、内燃機関１の運転情報に基づいて内燃機関１に供給されるガスに対する排気ガス再循環装置６からの排気ガスの比率である再循環率Ｒを算出する再循環率算出手段として機能する。また、ＥＣＵ８は、算出された再循環率に基づいて、点火装置７の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う点火制御手段として機能する。また、ＥＣＵ８は、アルコール濃度Ａに基づいて所定再循環率Ｒ１を設定する所定再循環率設定手段として機能する。また、ＥＣＵ８は、算出された再循環率Ｒが所定再循環率Ｒ１を超えるか否かを判断する再循環率判断手段として機能する。また、ＥＣＵ８は、排気ガス再循環装置６が改質再循環モードから通常再循環モードに切り替えるか否かを判断するモード判断手段として機能する。ＥＣＵ８は、内燃機関１が搭載された車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が運転情報として入力される。具体的に内燃機関１の運転情報としては、図示しないクランクシャフトに取り付けられたクランク角度センサにより検出されたクランク角度に基づく機関回転数Ｎｅ、エアフロメータ３４により検出された吸入空気量Ｆ、図示しないアクセルペダルセンサにより検出されたアクセル開度に基づく内燃機関１の負荷Ｌ、排気経路４に設けられた図示しないＡ／Ｆセンサにより検出された空燃比、アルコール濃度センサ５７により検出されたアルコール濃度Ａなどがある。

ＥＣＵ８は、これら入力信号および図示しない記憶部に格納されている吸入空気量およびアクセル開度に基づいた燃料噴射量マップなどの各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、気筒用インジェクタ５４の噴射制御を行う気筒用噴射信号、各第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄおよび各第２点火プラグ７２ａ〜７２ｄの点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ３１のスロットルバルブ開度制御を行うスロットルバルブ開度信号、気筒用燃圧調整装置５３によりアルコール混合燃料の燃圧制御を行う気筒用燃圧制御信号、改質用インジェクタ６２の噴射制御を行う改質用噴射信号、改質用燃圧調整装置６５により改質用燃料の燃圧制御を行う改質用燃圧制御信号、改質ガス流量調整弁６６の再循環量制御を行う再循環量制御信号などの出力信号などがある。ＥＣＵ８は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、内燃機関１の運転方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、内燃機関１の運転などを実現させるものでる。

次に、内燃機関１の点火制御装置であるＥＣＵ８の動作について説明する。特に、排気ガス再循環装置６の作動時における点火制御装置であるＥＣＵ８の動作について説明する。図２は、改質再循環モード時における点火制御装置の動作フローを示す図である。図３は、機関回転数と、負荷と、再循環率との関係を示す図である。図４は、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替える際における点火制御装置の動作フローを示す図である。図５は、機関回転数と、負荷と、改質領域との関係を示す図である。なお、内燃機関１の点火制御装置であるＥＣＵ８の動作は、制御周期ごとに繰り返し行われるものである。

まず、改質再循環モード時における点火制御装置であるＥＣＵ８の動作を説明する。排気ガス再循環装置６により改質された改質用燃料が含む排気ガスである改質排気ガスが吸気経路３を介して内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄに供給され、改質排気ガスが再循環されている状態で、図２に示すように、ＥＣＵ８は、内燃機関１の運転情報を取得する（ステップＳＴ１１）。ここでは、ＥＣＵ８は、例えば上述の機関回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｆ、負荷Ｌ、空燃比、アルコール濃度Ａなどを取得する。

次に、ＥＣＵ８は、再循環率Ｒを算出する（ステップＳＴ１２）。ここでは、再循環率算出手段であるＥＣＵ８は、上記取得した内燃機関１の運転情報に基づいて内燃機関１に供給されるガスに対する排気ガス再循環装置６からの排気ガスの比率である再循環率Ｒを算出する。ＥＣＵ８は、例えば、改質ガス流量調整弁６６による再循環量制御を行うために、取得された機関回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｆ、負荷Ｌに基づいて算出される再循環量と、吸入空気量Ｆおよび再循環量の合計値との比を再循環率Ｒとして算出する。

次に、ＥＣＵ８は、所定再循環率Ｒ１を設定する（ステップＳＴ１３）。ここでは、所定再循環率設定手段であるＥＣＵ８は、アルコール濃度Ａに基づいて所定再循環率Ｒ１を設定する。ＥＣＵ８は、例えば、取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、アルコール濃度Ａと、所定再循環率マップとに基づいて所定再循環率Ｒ１を設定する。ここで、所定再循環率マップは、図３に示すように、縦軸に負荷Ｌ、横軸に機関回転数Ｎｅ、アルコール濃度Ａを高濃度Ａｈｉあるいは低濃度Ａｌｏｗとすると、同一負荷Ｌおよび同一機関回転数Ｎｅにおいても、検出されたアルコール濃度Ａが高濃度Ａｈｉ（同図に示す交差線によるハッチング領域）であれば低濃度Ａｌｏｗ（同図に示す斜線によるハッチング領域）と比較して高い所定再循環率Ｒ１が設定されるように構成されている。例えば、所定再循環率Ｒ１は、アルコール濃度Ａが高濃度Ａｈｉであると１７％〜１８％程度、低濃度Ａｌｏｗであると１２〜１３％程度に設定される。つまり、アルコール濃度Ａの高いアルコール混合燃料が内燃機関１に供給される場合は、内燃機関１の燃焼の安定化が図れるため、点火装置７の点火エネルギーの増加するエネルギー増加点火制御を行う閾値である所定再循環率Ｒ１が高く設定される。

次に、ＥＣＵ８は、図２に示すように、算出された再循環率Ｒが設定された所定再循環率Ｒ１を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ１４）。ここでは、再循環率判断手段であるＥＣＵ８は、内燃機関１の運転情報に基づいて算出された再循環率Ｒがアルコール濃度Ａに基づいて設定された所定再循環率Ｒ１を超えるか否か、すなわち内燃機関１の燃焼が不安定な状態となるか否かを判断する。

次に、ＥＣＵ８は、算出された再循環率Ｒが設定された所定再循環率Ｒ１を超えると判断する（ステップＳＴ１４肯定）と、エネルギー増加点火制御を行う（ステップＳＴ１５）。ここでは、点火制御手段であるＥＣＵ８は、算出された再循環率Ｒに基づいて、点火装置７の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う。ＥＣＵ８は、実施の形態では、点火装置７により内燃機関の１サイクル中に２点点火、すなわち内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応する各第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄおよび各点火プラグ７２ａ〜７２ｄの点火（２つの点火プラグの点火）を行う。ここで、２点点火は、内燃機関の１サイクル中に１点点火、すなわち内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応する各第１点火プラグ７１ａ〜７１ｄあるいは各点火プラグ７２ａ〜７２ｄのいずれか一方のみの点火（１つの点火プラグの点火）を行う場合よりも、点火エネルギーが増加することができる。従って、算出された再循環率Ｒが設定された所定再循環率Ｒ１を超える場合、すなわち再循環率Ｒ１が高く、内燃機関１の燃焼が不安定な状態の場合は、点火装置７の点火エネルギーを増加することで、内燃機関１の燃焼の安定化を図ることができる。なお、エネルギー増加点火制御を行うと、現在の制御周期が終了し、次に制御終期に移行する。

また、ＥＣＵ８は、算出された再循環率Ｒが設定された所定再循環率Ｒ１以下であると判断する（ステップＳＴ１４否定）と、燃費優先点火制御を行う（ステップＳＴ１６）。ここでは、点火制御手段であるＥＣＵ８は、エネルギー増加点火制御と比較して点火装置７の点火エネルギーを減少することができる点火制御を行う。ＥＣＵ８は、実施の形態では、上記１点点火を行い、点火エネルギーを減少することができる。従って、算出された再循環率Ｒが設定された所定再循環率Ｒ１以下の場合、すなわち再循環率Ｒ１が低く、内燃機関１の燃焼が安定している状態の場合は、点火装置７の点火エネルギーを内燃機関１の燃焼が不安定となる状態と比較して減少させることで、燃費悪化を抑制することができる。なお、燃費優先点火制御を行うと、現在の制御周期が終了し、次に制御終期に移行する。

以上のように、排気ガス再循環装置６により改質排気ガスが再循環されている状態で、内燃機関１の燃焼の安定化を図るとともに、燃費悪化を抑制することができる。また、アルコール濃度Ａの高いアルコール混合燃料が内燃機関１に供給される場合は、所定再循環率Ｒ１を高く設定することで、点火装置７の点火エネルギーを増加しにくくする。従って、内燃機関１の燃焼が安定している状態では、点火装置７の点火エネルギーの増加を行わないので、燃費悪化をさらに抑制することができる。

次に、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替える際における点火制御装置の動作を説明する。図４に示すように、ＥＣＵ８は、排気ガス再循環装置６が改質再循環モードであるか否かを判断する（ステップＳＴ２１）。ここでは、ＥＣＵ８は、排気ガス再循環装置６により改質排気ガスが再循環されている状態であるか否かを判断する。

次に、ＥＣＵ８は、排気ガス再循環装置６が改質再循環モードであると判断する（ステップＳＴ２１肯定）と、燃費優先点火制御を行う（ステップＳＴ２２）。ここでは、点火制御手段であるＥＣＵ８は、エネルギー増加点火制御と比較して点火装置７の点火エネルギーを減少することができる点火制御を行う。ここで、改質再循環モードでは、改質された改質用燃料を含む排気ガスである改質排気ガスが内燃機関１に供給し、再循環する。改質された改質用燃料には、水素が含まれるので、内燃機関１に改質排気ガスが供給されることで、着火性や燃焼速度の向上を図ることができる。これにより、ＥＣＵ８は、改質再循環モードであり、内燃機関１の燃焼が安定している状態なので、実施の形態では、上記１点点火を行い、点火エネルギーを減少することができる。従って、内燃機関１の燃焼が安定している状態の場合は、点火装置７の点火エネルギーを内燃機関１の燃焼が不安定となる状態と比較して減少させることで、燃費悪化を抑制することができる。なお、ＥＣＵ８は、通常再循環モードであると判断する（ステップＳＴ２１否定）と、後述する通常点火制御を行う（ステップＳＴ２６）。

次に、ＥＣＵ８は、モード切替要求があるか否かを判断する（ステップＳＴ２３）。ここでは、ＥＣＵ８は、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替えるか否かを判断する。ＥＣＵ８は、例えば、取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌと、モード切替マップとに基づいて改質再循環モードから通常再循環モードに切り替えるか否かを判断する。ここで、モード切替マップは、図５に示すように、縦軸に負荷Ｌ、横軸に機関回転数Ｎｅとし、改質再循環モード領域（同図に示す斜線によるハッチング領域）と通常再循環モード領域（同図に示す点線と一点鎖線との間に挟まれた領域）とに分けられて設定されている。モード切替マップにおける通常再循環モード領域は、例えば排気ガスの温度が低く排気ガスに改質用燃料が供給されても十分に改質することができない領域である。なお、改質用燃料が内燃機関１に供給する気筒用燃料と異なる場合であって、改質用燃料がなくなった場合にも、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替えられるため、この場合においても、ＥＣＵ８は、モード切替要求があるか否かを判断する（ステップＳＴ２３）。

次に、ＥＣＵ８は、モード切替要求があると判断する（ステップＳＴ２３肯定）と、エネルギー増加点火制御を行う（ステップＳＴ２４）。ここでは、点火制御手段であるＥＣＵ８は、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替えられると判断した場合、点火装置７の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う。ＥＣＵ８は、実施の形態では、点火装置７により２点点火を行う。従って、２点点火は、１点点火よりも点火エネルギーが増加することができる。なお、ＥＣＵ８は、モード切替要求がないと判断する（ステップＳＴ２３否定）と、まだ改質再循環モードであるので、モード切替要求があると判断（ステップＳＴ２３肯定）されるまで、燃費優先点火制御を行う（ステップＳＴ２２）。

次に、ＥＣＵ８は、通常再循環モードとなったか否かを判断する（ステップＳＴ２５）。ここでは、ＥＣＵ８は、エネルギー増加点火制御を行っている状態で、改質された改質用燃料が含まれない排気ガスである通常排気ガスが実際に内燃機関１に供給され、再循環しているか否かを判断する。

次に、ＥＣＵ８は、通常再循環モードとなったと判断する（ステップＳＴ２５肯定）と、通常点火制御を行う（ステップＳＴ２６）。ここでは、ＥＣＵ８は、エネルギー増加点火制御を行っている状態で、改質された改質用燃料が含まれない排気ガスである通常排気ガスが実際に内燃機関１に供給され、再循環している。このとき、内燃機関１の燃焼の安定している状態である改質再循環モードから改質された改質用燃料が内燃機関に供給されず、内燃機関１の燃焼が不安定な状態となる通常再循環モードに切り替わる前に、点火装置７の点火エネルギーを増加しているので、内燃機関１の燃焼が確実に安定した状態で通常再循環モードに切り替わることができる。従って、改質再循環モードから通常再循環モードに切り替わった直後に内燃機関１の燃焼が不安定な状態となることを抑制することができ、内燃機関１の燃焼の安定化を図ることができる。ここで、通常点火制御とは、通常再循環モードにおける点火制御であり、例えば点火装置７は、２点点火を行う。なお、通常点火制御を行うと、現在の制御周期が終了し、次に制御終期に移行する。また、ＥＣＵ８は、通常再循環モードとなっていないと判断する（ステップＳＴ２５否定）、通常再循環モードとなったと判断（ステップＳＴ２５肯定）されるまで、エネルギー増加点火制御を行う（ステップＳＴ２４）。

以上のように、排気ガス再循環装置６が改質再循環モードから通常再循環モードに切り替えられる際において、内燃機関１の燃焼の安定化を図るとともに、燃費悪化を抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、１点点火から２点点火にすることを点火装置７の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御としたが本発明は、これに限定されるものではない。例えば、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応する点火プラグの１回の点火時における放電回数を増加することをエネルギー増加点火制御としても良い。また、点火装置７は、内燃機関本体２の各気筒２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応する点火プラグのそれぞれに電力を供給する２つの点火コイルを有し、各点火プラグに１つの点火コイルから電力を供給する状態から２つの点火コイルから電力を供給する状態にすることをエネルギー増加点火制御としても良い。

以上のように、本発明にかかる点火制御装置は、排気ガスに改質用燃料を供給し、排気ガスと改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置に有用であり、特に、内燃機関の燃焼の安定化を図るとともに、燃費悪化を抑制するのに適している。

実施の形態にかかる点火制御装置を備える内燃機関の構成例を示す図である。 改質再循環モード時における点火制御装置の動作フローを示す図である。 機関回転数と、負荷と、再循環率との関係を示す図である。 改質再循環モードから通常再循環モードに切り替える際における点火制御装置の動作フローを示す図である。 機関回転数と、負荷と、改質領域との関係を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 内燃機関本体
２１ａ〜２１ｄ 気筒
３ 吸気経路
３１ スロットルバルブ
３２ 吸気配管
３３ インテークマニホールド
３４ エアフロメータ
４ 排気経路
４１ エキゾーストマニホールド
４２ 排気配管
４３ 浄化触媒
５ 燃料供給装置
５１ 燃料タンク
５２ 燃料ポンプ
５３ 気筒用燃圧調整装置
５４ａ〜５４ｄ 気筒用インジェクタ
５５ 燃料配管
５６ デリバリパイプ
５７ アルコール濃度センサ
６ 排気ガス再循環装置
６１ 再循環配管
６２ 改質用インジェクタ
６３ 蒸発器
６４ 改質器
６４ａ 改質触媒
６５ 改質用燃圧調整装置
６６ 改質ガス流量調整弁
６７ 燃料分岐配管
６８ 混合室
７ 点火装置
７１ａ〜７１ｄ 第１点火プラグ
７２ａ〜７２ｄ 第２点火プラグ
８ ＥＣＵ（再循環率算出手段、点火制御手段、再循環率判断手段、所定再循環率設定手段、モード判断手段）

Claims (10)

1. 排気ガスに改質用燃料を供給し、前記排気ガスと前記改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える前記内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置において、
   前記内燃機関の運転情報に基づいて、当該内燃機関に供給されるガスに対する前記排気ガス再循環装置からの前記排気ガスの比率である再循環率を算出する再循環率算出部と、
   前記算出された再循環率に基づいて、前記点火装置の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う点火制御手段と、
   を備えることを特徴とする点火制御装置。
2. 前記改質用燃料であり、かつ前記内燃機関に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
   前記算出された再循環率が所定再循環率を超えるか否かを判断する再循環率判断手段と、
   前記所定再循環率を設定する所定再循環率設定手段と、
   をさらに備え、
   前記所定再循環率設定手段は、前記検出されたアルコール濃度に基づいて前記所定再循環率を設定し、
   前記点火制御手段は、前記算出された再循環率が前記設定された所定再循環率を超えると判断されると、前記エネルギー増加点火制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の点火制御装置。
3. 前記所定再循環率設定手段は、前記検出されたアルコール濃度の増加に伴い前記所定再循環率を高く設定することを特徴とする請求項２に記載の点火制御装置。
4. 前記排気ガス再循環装置は、前記改質用燃料を前記排気ガスに供給せずに当該排気ガスのみを再循環する通常再循環モードあるいは前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを再循環する通常改質再循環モードのいずれかのモードで作動するものであり、
   前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かを判断するモード判断手段をさらに備え、
   前記点火制御手段は、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かに基づいて、前記エネルギー増加点火制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の点火制御装置。
5. 前記点火モード制御手段は、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えると判断されると、当該通常再循環モードとなる前に、前記エネルギー増加点火制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の点火制御装置。
6. 前記点火装置は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応した２つの点火プラグを有し、
   前記エネルギー増加点火制御は、前記内燃機関の１サイクル中に、前記気筒ごとに１つの前記点火プラグのみを点火する１点点火から２つの前記点火プラグを点火する２点点火にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の点火制御装置。
7. 前記点火装置は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応した点火プラグを有し、
   前記エネルギー増加点火制御は、前記点火プラグの１回の点火時における放電回数を増加することを特徴とする請求項１〜５にいずれか１つに記載の点火制御装置。
8. 前記点火装置は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応した点火プラグと、前記各点火プラグのそれぞれに電力を供給する２つの点火コイルとを有し、
   前記エネルギー増加点火制御は、前記点火プラグに１つの前記点火コイルから前記電力を供給する状態から２つの当該点火コイルから当該電力を供給する状態にすることを特徴とする請求項１〜５にいずれか１つに記載の点火制御装置。
9. 排気ガスに改質用燃料を供給し、前記排気ガスと前記改質用燃料との改質用混合ガスを改質し、前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを内燃機関に再循環する排気ガス再循環装置を備える前記内燃機関の点火装置の点火制御を行う点火制御装置において、
   前記排気ガス再循環装置は、前記改質用燃料を前記排気ガスに供給せずに当該排気ガスのみを再循環する通常再循環モードあるいは前記改質された改質用燃料を含む排気ガスを再循環する改質再循環モードのいずれかのモードで作動するものであり、
   前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かを判断するモード判断手段と、
   前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えるか否かに基づいて、前記点火装置の点火エネルギーを増加するエネルギー増加点火制御を行う点火制御手段と、
   を備えることを特徴とする点火制御装置。
10. 前記点火モード制御手段は、前記改質再循環モードから前記通常再循環モードに切り替えると判断されると当該通常再循環モードとなる前に、前記エネルギー増加点火制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の点火制御装置。

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