JP2015057544A - Combustion controller for gasoline engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガソリンエンジンにおいて、火花点火(SI)と均一予混合圧縮着火(HCCI)を切り替えて運転する内燃機関の燃焼を制御する制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device that controls combustion of an internal combustion engine that operates by switching between spark ignition (SI) and uniform premixed compression ignition (HCCI) in a gasoline engine.
従来より、ガソリンエンジンのさらなる燃費改善を実現するために、多量のEGR(既燃ガス)を残留させることで気筒内の温度を高めて、気筒内へ供給された混合気を圧縮して自己着火により燃焼させる均一予混合圧縮着火が提案されている。しかし、一般に均一予混合圧縮着火は、内燃機関の低回転及び低負荷の範囲のみでしか実施出来ないため、気筒内への供給された混合気を点火プラグからの放電により着火させて燃焼させる火花点火と切り替えることであらゆる運転条件での燃焼を可能としている。 Conventionally, in order to realize further improvement in fuel efficiency of gasoline engines, a large amount of EGR (burned gas) is left to increase the temperature in the cylinder, and the air-fuel mixture supplied into the cylinder is compressed to self-ignite. Uniform premixed compression ignition that is combusted by the above method has been proposed. However, in general, uniform premixed compression ignition can be performed only in the range of low rotation and low load of the internal combustion engine, so that the air-fuel mixture supplied into the cylinder is ignited by the discharge from the spark plug and burned. By switching to ignition, combustion is possible under all operating conditions.
このような均一予混合圧縮着火では、火花点火のように点火プラグからの放電による着火ではなく自己着火となるため燃焼毎に着火時期のバラツキが生じる。そのため、均一予混合圧縮着火時のイオン電流を検出し、検出結果から最適な時期に着火させる構成として、例えば、特開2004−197593号公報(以下「特許文献1」)が知られている。
In such uniform premixed compression ignition, self-ignition is performed instead of ignition due to discharge from the spark plug as in spark ignition, so that the ignition timing varies for each combustion. Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-197593 (hereinafter “
特許文献1では、エンジン
は、シリンダヘッド及びシリンダブロックが連結されて構成されている。また、シリンダヘッドには、吸気ポート及び排気ポートが形成されており、吸気ポート及び排気ポートと気筒内との境界には、上下に移動する吸気弁及び排気弁が備えられている。さらに、シリンダヘッドには、気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁、グロープラグが設けられている。
In
また、吸気ポートには、該吸気ポート内を流通する吸気中に燃料を噴射する吸気内燃料噴射弁が設けられている。さらに、気筒の中心側及び外周側に2つのイオンセンサを設置して、成層度を直接判定し、エンジン構成部品の製造ばらつきや劣化等があっても適正な時期に着火可能な着火制御を行う。ここで、2つのイオンセンサは、夫々筒内燃料噴射弁及びグロープラグと一体とすることによりエンジンへの搭載が容易となる。 The intake port is provided with an in-intake fuel injection valve that injects fuel during intake air flowing through the intake port. In addition, two ion sensors are installed on the center side and the outer periphery side of the cylinder, and the degree of stratification is directly determined, and ignition control is performed so that ignition can be performed at an appropriate time even if there is manufacturing variation or deterioration of engine components. . Here, the two ion sensors can be easily mounted on the engine by being integrated with the in-cylinder fuel injection valve and the glow plug, respectively.
また、燃料噴射弁に備えられたイオンセンサ
は、電極を2つ有しており、エンジンの始動完了後には、2つの電極間に所定の電圧が印加される。こうした電圧印加により、気筒内で燃料が燃焼したときには、その燃料の燃焼時に発生するイオンによって電極間にイオン電流が流れる。さらに、グロープラグに備えられたイオンセンサは、エンジンの始動完了後には、発熱体とシリンダヘッドとの間に所定の電圧が印加される。こうした電圧印加により、気筒内で燃料が燃焼したときには、その燃料の燃焼時に発生するイオンによってシリンダヘッドと発熱体との間にイオン電流が流れる。この場合、グロープラグの発熱体はイオン電流検出用の電極として機能することとなる。
Further, the ion sensor provided in the fuel injection valve has two electrodes, and a predetermined voltage is applied between the two electrodes after the start of the engine is completed. When the fuel is burned in the cylinder by such voltage application, an ion current flows between the electrodes due to ions generated when the fuel burns. Further, in the ion sensor provided in the glow plug, a predetermined voltage is applied between the heating element and the cylinder head after completion of the engine start. When fuel is burned in the cylinder by applying such a voltage, an ion current flows between the cylinder head and the heating element due to ions generated when the fuel burns. In this case, the heating element of the glow plug functions as an ion current detection electrode.
ここで、2つのイオンセンサの着火時期の差が大きすぎると、燃焼期間が長くなりすぎて燃費の悪化や排気エミッションの悪化を誘発させる。一方、着火時期の差が小さすぎると、急激な燃焼により燃焼騒音が発生する。従って、適当な着火時期の差が得られるように気筒内の空燃比分布を制御する内燃機関が提案されている。 Here, if the difference between the ignition timings of the two ion sensors is too large, the combustion period becomes too long, leading to deterioration in fuel consumption and exhaust emission. On the other hand, if the difference in ignition timing is too small, combustion noise is generated due to rapid combustion. Therefore, an internal combustion engine that controls the air-fuel ratio distribution in the cylinder so as to obtain an appropriate difference in ignition timing has been proposed.
しかしながら、上記従来の予混合圧縮着火内燃機関では次の問題が生じている。即ち、特許文献1では、2つのイオンセンサの出力差が予め定めた差となるように気筒内の空燃比分布を変更し、着火時期を適正なものとすることができるが、均一予混合圧縮着火時の着火に火炎伝播が生じることが一概に燃焼状態の悪化に繋がるとも限らないことが近年わかっている。このため、均一予混合圧縮着火時のシリンダ内の着火時期で現在の燃焼状態を詳細に把握する必要が生じる。特に、均一予混合圧縮着火時は特定の回転数及び負荷の範囲のみでしか実施出来ないため、均一予混合圧縮着火を継続するには、燃焼状態の判定結果から燃料噴射量、EGR供給量、及び、点火時期の制御を迅速に反映させ、燃焼状態を改善させる必要が生じる。
However, the above-described conventional premixed compression ignition internal combustion engine has the following problems. That is, in
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、均一予混合圧縮着火による燃焼時において、着火の火炎伝播の状態から燃焼状態を詳細に識別し、燃焼状態に応じた燃焼制御を行うガソリンエンジンの燃焼制御装置を提供することを目標とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in combustion by uniform premixed compression ignition, combustion of a gasoline engine that identifies the combustion state in detail from the state of flame propagation of ignition and performs combustion control according to the combustion state The aim is to provide a control device.
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成とする。即ち、混合気を圧縮により自着火させる均一予混合圧縮着火を行う内燃機関であって、当該内燃機関のシリンダ内に設けられた少なくとも2つの点火プラグと、当該点火プラグの各々に配置され、前記内燃機関の燃焼時に生じるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、を備えたガソリンエンジンの燃焼制御装置において、前記内燃機関の燃焼時に複数の前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流の発生時期を算出する発生時期算出手段と、前記シリンダ内の混合気の空燃比を算出する空燃比センサと、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期とが略同一であると共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリッチである場合に、前記シリンダ内を冷却する冷却制御手段と、を備えることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置とする。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, an internal combustion engine that performs uniform premixed compression ignition that self-ignites an air-fuel mixture by compression, and is disposed in each of the ignition plugs and at least two ignition plugs provided in a cylinder of the internal combustion engine, An ion current detection means for detecting an ion current generated during combustion of the internal combustion engine, and a combustion control device for a gasoline engine comprising: a plurality of ion current detection timings detected by the plurality of ion current detection means during combustion of the internal combustion engine; A generation timing calculation means for calculating, an air-fuel ratio sensor for calculating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder, the generation timing of the ionic current of the first spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means, and the other When the generation time of the ion current of the spark plug is substantially the same and the air-fuel ratio in the cylinder is rich with respect to stoichiometry, A cooling control means for cooling the serial cylinder, a combustion control device for a gasoline engine, characterized in that it comprises a.
上記の発明においては、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期との差が所望以上大きいと共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリッチである場合に、前記シリンダ内への補助点火を行うアシスト制御手段を備えてもよい。また、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期とが略同一であると共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリーンである場合に、前記シリンダ内へのEGR量を増加させるEGR増加制御手段を備えてもよい。さらに、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期との差が所望以上大きいと共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリーンである場合に、前記シリンダ内の空燃比をリッチにする空燃比リッチ制御手段を備えてもよい。 In the above invention, the difference between the generation timing of the ionic current of the first spark plug and the generation timing of the ionic current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means is larger than desired, and the cylinder When the air-fuel ratio in the engine is rich with respect to stoichiometry, assist control means for performing auxiliary ignition into the cylinder may be provided. Further, the generation timing of the ion current of the first spark plug and the generation timing of the ion current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means are substantially the same, and the air-fuel ratio in the cylinder is An EGR increase control means for increasing the EGR amount into the cylinder may be provided when the engine is lean with respect to the stoichiometry. Further, the difference between the generation timing of the ionic current of the first spark plug and the generation timing of the ionic current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means is larger than desired, and the air-fuel ratio in the cylinder When the engine is lean with respect to stoichiometry, air-fuel ratio rich control means for making the air-fuel ratio in the cylinder rich may be provided.
また、前記冷却制御手段は、前記シリンダ内の圧縮比を下げることで成される構成としてもよいし、前記冷却制御手段は、前記シリンダ内の空燃比をストイキに近づけることで成される構成としてもよい。さらに、前記冷却制御手段は、前記シリンダ内へのEGR量を減少させることで成される構成としてもよいし、前記冷却制御手段は、前記シリンダ内へのEGRの温度を低下させることで成される構成としてもよい。 The cooling control means may be configured by lowering the compression ratio in the cylinder, or the cooling control means may be configured by bringing the air-fuel ratio in the cylinder closer to stoichiometry. Also good. Furthermore, the cooling control means may be configured by reducing the amount of EGR into the cylinder, and the cooling control means is configured by reducing the temperature of EGR into the cylinder. It is good also as a structure to be.
前記発生時期算出手段は、前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流のピーク値の位相を算出するピーク時期算出手段としてもよい。 The generation time calculation means may be peak time calculation means for calculating the phase of the peak value of the ion current detected by the ion current detection means.
上記の構成によれば、混合気を圧縮により自着火させる均一予混合圧縮着火を行う内燃機関であって、当該内燃機関のシリンダ内に設けられた少なくとも2つの点火プラグと、当該点火プラグの各々に配置され、前記内燃機関の燃焼時に生じるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、を備えたガソリンエンジンの燃焼制御装置において、前記内燃機関の燃焼時に複数の前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流の発生時期を算出する発生時期算出手段と、前記シリンダ内の混合気の空燃比を算出する空燃比センサと、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期とが略同一であると共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリッチである場合に、前記シリンダ内を冷却する冷却制御手段と、を備えることで、ノッキングが発生している可能性がある燃焼に対して、均一予混合圧縮着火による燃焼時の状態を詳細に識別し、燃焼状態に応じた燃焼制御を行うガソリンエンジンの燃焼制御装置が実現できる。 According to the above configuration, the internal combustion engine performs uniform premixed compression ignition that self-ignites the air-fuel mixture by compression, each of at least two spark plugs provided in a cylinder of the internal combustion engine, and each of the spark plugs An ion current detection means for detecting an ion current generated during combustion of the internal combustion engine, and a plurality of ion current detection means detected during combustion of the internal combustion engine. The generation timing calculation means for calculating the generation timing of current, the air-fuel ratio sensor for calculating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder, and the ion current of the first spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means The generation timing is substantially the same as the generation timing of the ionic current of the other spark plug, and the air-fuel ratio in the cylinder is rich with respect to the stoichiometry. In some cases, by providing a cooling control means for cooling the inside of the cylinder, the state at the time of combustion by uniform premixed compression ignition is identified in detail with respect to combustion in which knocking may have occurred. A combustion control device for a gasoline engine that performs combustion control according to the combustion state can be realized.
また、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期との差が所望以上大きいと共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリッチである場合に、前記シリンダ内への補助点火を行うアシスト制御手段を備えることで、均一予混合圧縮着火による燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)であることを詳細に識別し、着火の安定性を向上させることができる。さらに、内燃機関の一部が着火し難い状態ではあるが、空燃比はリッチであるため、これ以上に燃料噴射量を増加させて燃焼状態を改善する制御が行われても燃焼状態が悪化するので、このような制御を防ぐことができる。 The difference between the generation timing of the ionic current of the first spark plug and the generation timing of the ionic current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means is larger than desired, and the air-fuel ratio in the cylinder When the engine is rich with respect to stoichiometry, an assist control means for performing auxiliary ignition in the cylinder is provided, so that an unstable state in which combustion by uniform premixed compression ignition is difficult to be partially ignited (one of internal combustion engines). It is possible to identify in detail that the part is in an unstable state that is easy to ignite at high temperature, and to improve the stability of ignition. Further, although a part of the internal combustion engine is difficult to ignite, since the air-fuel ratio is rich, the combustion state deteriorates even if control is performed to improve the combustion state by further increasing the fuel injection amount. Therefore, such control can be prevented.
また、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期とが略同一であると共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリーンである場合に、前記シリンダ内へのEGR量を増加させるEGR増加制御手段を備えることで、現況では均一予混合圧縮着火による燃焼が正常に行われていても、ノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態を判別し、着火の安定性を向上させることができる。さらに、内燃機関が高温となるノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態であるため、前記シリンダ内への供給が均一となる燃料噴射量を増加させて燃焼状態を改善する制御が行われても燃焼状態が悪化するので、このような制御を防ぐことができる。 Further, the generation timing of the ion current of the first spark plug and the generation timing of the ion current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means are substantially the same, and the air-fuel ratio in the cylinder is By providing an EGR increase control means for increasing the EGR amount into the cylinder when lean with respect to stoichiometry, knocking is caused even if combustion by uniform premixed compression ignition is normally performed in the present situation It is possible to determine the unstable combustion state that may be possible and improve the stability of ignition. Furthermore, since the internal combustion engine is in an unstable combustion state that may cause knocking at a high temperature, control is performed to improve the combustion state by increasing the fuel injection amount that makes the supply into the cylinder uniform. However, since the combustion state deteriorates, such control can be prevented.
また、前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期との差が所望以上大きいと共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリーンである場合に、前記シリンダ内の空燃比をリッチにする空燃比リッチ制御手段を備えることで、現況では均一予混合圧縮着火による燃焼が正常に行われていても、均一予混合圧縮着火による燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)であることを詳細に識別し、着火の安定性を向上させることができる。さらに、内燃機関の一部が着火し難い状態ではあるため、前記シリンダ内への供給が非均一となるEGR量を増加させて燃焼状態を改善する制御が行われても燃焼状態が悪化するので、このような制御を防ぐことができる。 The difference between the generation timing of the ionic current of the first spark plug and the generation timing of the ionic current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means is larger than desired, and the air-fuel ratio in the cylinder Is provided with air-fuel ratio rich control means that makes the air-fuel ratio in the cylinder rich when the engine is lean with respect to stoichiometry, so that even if combustion by uniform premixed compression ignition is normally performed, To identify in detail that the combustion by premixed compression ignition is difficult to ignite partly (an unstable state in which part of the internal combustion engine is ignited easily at high temperature) and improve the stability of ignition Can do. Furthermore, since a part of the internal combustion engine is difficult to ignite, even if control is performed to improve the combustion state by increasing the amount of EGR that causes non-uniform supply to the cylinder, the combustion state deteriorates. Such control can be prevented.
以下に、本発明の実施の形態を示す実施例を図1乃至図6に基づいて説明する。 Hereinafter, an example showing the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の第1の実施例とするガソリンエンジンの概要を示す図を図1に、イオン電流検出時期に差なし且つA/Fリッチ時のイオン電流出力信号波形及びA/Fセンサ出力特性を図2に、イオン電流検出時期に差あり且つA/Fリッチ時のイオン電流出力信号波形及びA/Fセンサ出力特性を図3に、イオン電流検出時期に差なし且つA/Fリーン時のイオン電流出力信号波形及びA/Fセンサ出力特性を図4に、イオン電流検出時期に差あり且つA/Fリーン時のイオン電流出力信号波形及びA/Fセンサ出力特性を図5に、ガソリンエンジンの燃焼制御装置の動作を示すフローチャートを図6にそれぞれ示す。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of a gasoline engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an ion current output signal waveform and an A / F sensor output characteristic when there is no difference in ion current detection timing and when A / F is rich. 2 shows the ion current output signal waveform and A / F sensor output characteristics when there is a difference in the ion current detection time and when the A / F is rich, and FIG. 3 shows the ion current when there is no difference in the ion current detection time and when the A / F is lean. Fig. 4 shows the output signal waveform and A / F sensor output characteristics. Fig. 5 shows the ion current output signal waveform and A / F sensor output characteristics when there is a difference in the ionic current detection timing and when the A / F is lean. The flowchart which shows operation | movement of a control apparatus is shown in FIG. 6, respectively.
図1において、ガソリンエンジン(以下「内燃機関」)100の断面を示し、当該内燃機関100はエンジンヘッドとエンジンブロックから構成され、当該エンジンヘッドと当該エンジンブロックは複数のヘッドボルトにより固定されている。また、当該エンジンブロックは上下方向に貫通する略円柱形のシリンダ50によって開口され、当該開口の上端は当該エンジンヘッドで覆われ、当該開口の下端から凹部が形成されている。さらに、当該シリンダ50は当該凹部に嵌装されたピストン52で封止され、当該ピストン52が底面、当該エンジンヘッドが上面として区画形成されている。
FIG. 1 shows a cross section of a gasoline engine (hereinafter referred to as “internal combustion engine”) 100. The
また、前記シリンダ50内の予混合気を圧縮して自己着火させるのに最適なよう、前記シリンダ50の圧縮比は11〜13の範囲で設定するのが好ましい。さらに、前記シリンダ50の上端は、2つの傾斜面によって屋根のような形状をなしており、2つの傾斜面はそれぞれ前記シリンダ50の上端の中央部から左右両側に向かって徐々に前記シリンダ50の内壁と合わせ面に近づくように伸びている。
Further, the compression ratio of the
また、図の右側に示す前記シリンダ50の上端の傾斜面には吸気ポート60が接続されており、図の左側に示す前記シリンダ50の上端の傾斜面には排気ポート70が接続されている。さらに、前記内燃機関100は、当該吸気及び排気ポート60,70が1つの前記シリンダ50に対して2つずつ設けられた4弁式のものであり、当該吸気及び排気ポート60,70と前記シリンダ50の接続部には、吸気及び排気バルブ62,72が備えられている。
An intake port 60 is connected to the inclined surface at the upper end of the
また、前記吸気及び排気バルブ62,72は、それぞれ、コイルスプリングが備えられ、当該コイルスプリングにより前記吸気及び排気バルブ62,72が閉じる方向へ押圧される一方、吸気及び排気カムシャフト66,76で連動によって回転する吸気及び排気カム64,74により前記吸気及び排気バルブ62,72が開く方向へ押し下げられるようになっている。さらに、当該吸気及び排気カム64,74が各々当該吸気及び排気カムシャフト66,76に同期して回転されることで、前記吸気及び排気バルブ62,72がそれぞれ所定のタイミングで開閉される。
The intake and exhaust valves 62 and 72 are each provided with a coil spring, and the coil spring is pressed in the direction in which the intake and exhaust valves 62 and 72 are closed. The intake and exhaust valves 62 and 72 are pushed down in the opening direction by the intake and
また、前記吸気及び排気カムシャフト66,76には、それぞれ、前記ピストン52を回転させるクランクシャフト56に対する回転位相を所定の角度範囲において連続的に変化させる可変バルブタイミング機構が備えられており、当該可変バルブタイミング機構によって前記吸気及び排気バルブ62,72の開閉時期がそれぞれ独立に変更されるようになっている。さらに、当該可変バルブタイミング機構として油圧式の連続位相変更方式のものを用いているが、電磁動作式の連続位相変更方式のものを用いてもよい。
Each of the intake and
また、前記吸気及び排気カムシャフト66,76の前記可変バルブタイミング機構をそれぞれ遅角側及び進角側に作動させることによって、前記吸気及び排気バルブ62,72のオーバーラップを無くすことができ、これにより前記シリンダ50内に大量のEGR(既燃ガス)を滞留させることができる。さらに、前記排気バルブ72が閉じてから前記吸気バルブ62が開くまでの期間が短くなれば、EGRガス量は少なくなり、前記排気バルブ72が閉じてから前記吸気バルブ62が開くまでの期間が長くなれば、これに応じて内部EGRガス量も増大する。
Further, by operating the variable valve timing mechanisms of the intake and
また、前記シリンダ50内の上端には、4つの前記吸気及び排気バルブ62,72に取り囲まれるようにして第1の点火プラグ10が備えられ、当該第1の点火プラグ10は、前記シリンダ50内に供給した混合気に圧縮行程終盤の所定のタイミングで点火して燃焼する、火花点火(以下「SI」とする)を行うものである。さらに、当該第1の点火プラグ10には、イグナイタを内蔵した第1の点火コイル20が接続されている。
A first spark plug 10 is provided at the upper end of the
また、前記シリンダ50内の吸気側には、2つの前記吸気バルブ62に挟まれるようにして、第2の点火プラグ12が備えられ、当該第2の点火プラグ12は、前記シリンダ50内に供給した混合気を前記ピストン52の上昇により圧縮して、自己着火により燃焼させる均一予混合圧縮着火(以下「HCCI」とする)を行う際に、所定の条件下で自己着火を補助するための点火を行うものである。さらに、当該第2の点火プラグ12にも前記第1の点火プラグ10と同様にイグナイタを内蔵した第2の点火コイル22が接続されている。
A
また、前記第1及び第2の点火コイル20,22は、1次コイル、2次コイル、及び、鉄芯から構成されるトランスによって、車載用バッテリからの電源電圧を昇圧し、前記第1及び第2の点火プラグ10,12へ供給している。さらに、前記第2の点火コイル22は、前記第1の点火コイル20と同等の出力電圧を有する点火コイルを用いることが好ましいが、当該1次及び2次コイルの巻線の巻き数を少なくする等することで、逆起電力によって生じる電圧が前記第1の点火コイル20より小さくなる点火コイルを用いてもよい。
The first and second ignition coils 20 and 22 boost the power supply voltage from the vehicle battery by a transformer composed of a primary coil, a secondary coil, and an iron core. The second spark plugs 10 and 12 are supplied. Further, the
また、前記第1及び第2の点火コイル20,22には、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間を流れるイオン電流をそれぞれ検出するための第1及び第2のイオン電流検出装置30,32が接続されている。さらに、当該第1及び第2のイオン電流検出装置30,32は、バイアス電源として作用するコンデンサと電極間を流れるイオン電流を出力信号へ変換するオペアンプと、から構成され、前記第1及び第2の点火コイル20,22の前記2次コイルを介して検出されるイオン電流を出力信号へ変換して、前記内燃機関100の電気的制御を行うECU40に入力している。
The first and second ignition coils 20 and 22 have first and second ion currents for detecting ion currents flowing between the electrodes of the first and second spark plugs 10 and 12, respectively.
また、前記内燃機関100では、前記吸気ポート60内に向けてガソリンを噴射するインジェクタ44が備えられている。さらに、前記シリンダ50内の圧力を検出する圧力センサや、前記シリンダ50内の混合気の空燃比を算出するA/Fセンサ(後述する)からの情報が入力されると共に、前記吸気ポート60に備えられた電気式スロットルバルブの開閉の制御や、当該インジェクタ44の開閉時間を調整して燃料噴射量を制御し、前記シリンダ50内の混合気の空燃比を制御している。
Further, the
また、前記ECU40は、前記可変バルブタイミング機構の油圧制御によって前記吸気及び排気バルブ62,72の開閉時期を変更することにより、前記吸気及び排気バルブ62,72のオーバーラップ期間を制御している。さらに、前記ECU40は、前記第1及び第2の点火プラグ10,12に備えられた前記イグナイタの動作制御によって混合気への点火時期を変更する点火信号の切り換えを行っている。 The ECU 40 controls the overlap period of the intake and exhaust valves 62 and 72 by changing the opening and closing timing of the intake and exhaust valves 62 and 72 by hydraulic control of the variable valve timing mechanism. Further, the ECU 40 switches the ignition signal for changing the ignition timing for the air-fuel mixture by the operation control of the igniter provided in the first and second spark plugs 10 and 12.
また、前記ECU40は、前記内燃機関100が後述する図2のHCCI運転領域にある時は、前記シリンダ50内における予混合気の空燃比(A/F)が15〜30のリーン状態となるように、前記インジェクタによる燃料噴射量と前記スロットルバルブの開閉とを制御し、前記第1の点火プラグ10からの放電により点火することなく、自己着火させるようにしている。さらに、前記ECU40は、自己着火の際に、前記吸気及び排気バルブ62,72のオーバーラップはなくしてEGRガス量を極めて多い状態とすることで、前記シリンダ50内の温度を高めようとしており、予混合気の圧縮による自己着火の安定性を高めることができる。
Further, the ECU 40 is in a lean state in which the air-fuel ratio (A / F) of the premixed gas in the
また、前記内燃機関100におけるHCCIでは、前記シリンダ50内の圧縮比が高いことと、大量のEGR(既燃ガス)によって前記シリンダ50内の温度が高められている。さらに、前記内燃機関100の燃焼行程が終了すると、前記排気ポート70を通過する排気ガス内に含まれる酸素イオンから空燃比を算出し、前記ECU40に伝達するA/Fセンサ42を備えられ、当該A/Fセンサ42は、前記排気ポート70の前記シリンダ50に近傍する位置に取り付けられている。
Further, in the HCCI in the
また、前記A/Fセンサ42は、ジルコニア管からなり、当該ジルコニア管の内外の酸素濃度が大きいと、大気側の酸素イオンが当該ジルコニア管を通って外側に移動する。この原理を利用して、リーン時は、排気ガス中に多くある酸素イオンが排気ガス側から大気側に移動することで電流が増え、その抵抗により電圧が上がる。一方、リッチ時では、大気中の酸素イオンが無理やり排気ガス側に移動することで電流電圧が下がる。さらに、理論空燃比(ストイキオメトリ)時では、酸素がないので電流は流れない。さらに、HCCIによる燃焼時のストイキは22程度となる。 The A / F sensor 42 is composed of a zirconia tube. When the oxygen concentration inside and outside the zirconia tube is large, oxygen ions on the atmosphere side move outward through the zirconia tube. Using this principle, during lean, a large amount of oxygen ions in the exhaust gas moves from the exhaust gas side to the atmosphere side, so that the current increases and the resistance increases the voltage. On the other hand, at the rich time, oxygen ions in the atmosphere forcibly move to the exhaust gas side, and thus the current voltage decreases. Furthermore, at the stoichiometric air fuel ratio (stoichiometry), no current flows because there is no oxygen. Furthermore, the stoichiometry during combustion by HCCI is about 22.
図2(a)及び(b)は、前記内燃機関100のHCCIによる燃焼において、前記第1及び第2の点火プラグ10,12付近での燃焼が略同時に開始され、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期がt1=t2となる時の出力信号波形を示している。また、図2(c)は前記内燃機関100に供給された混合気の空燃比を示すA/Fセンサ出力特性を示しており、図中の斜線部の領域とするリッチとなる空燃比を表している。このように、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となると共に、A/Fセンサ出力特性がリッチを示している時、燃料噴射が多い状態で前記シリンダ50内が高温となり、前記内燃機関100にノッキングが発生している(ノッキングが発生し易い状態である)と判定する。さらに、前記ECU40は前記内燃機関100にノッキングが発生していると判定すると冷却制御手段を実行する。
2 (a) and 2 (b) show that in the combustion by the HCCI of the
また、前記冷却制御手段は前記シリンダ50内の圧縮比を下げる制御、前記インジェクタから噴射するガソリン量を減少して前記シリンダ50内の空燃比をストイキに近づける制御、前記シリンダ50内へのEGR量を減少させる制御、及び、前記シリンダ50内へ供給するEGRの温度を低下させる制御であり、ノッキングの強度に応じて行う。さらに、図2(a)及び(b)に示す出力信号波形のピーク値の位置の進角度合でノッキングの強度を識別している。即ち、出力信号波形のピーク位置が図中の矢印進角方向に進めばノッキングが強くなり、矢印遅角方向に戻ればノッキングが弱くなる。
Further, the cooling control means controls to lower the compression ratio in the
また、前記冷却制御手段は前記ピストン52が下死点から上死点に向かう際に、前記可変バルブタイミング機構を用いて下死点より後に前記吸気バルブ62を閉じることで、前記シリンダ50内の圧縮比を下げる制御を行っている。さらに、前記冷却制御手段は前記吸気ポート60及び前記排気ポート70を中継して接続することで排気ガスを還流する外部EGRにおいて、ラジエター等の熱交換器による冷却機構を備え、エンジン冷却水の流動を制御することで、前記シリンダ50内へ供給するEGRの温度を低下させる制御を行っている。
The cooling control means closes the intake valve 62 after the bottom dead center by using the variable valve timing mechanism when the
また、HCCIによる着火においては少なからず火炎伝播が生じることがわかっており、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期がt1=t2となる時は、前記シリンダ50内が非常に燃えやすい高温状態であることが示されている。これに加えて、出力信号波形のピーク位置が図中の矢印進角方向に進めば前記シリンダ50内の温度がより高温となり、前記内燃機関100にノッキングが発生し易い状態となる。さらに、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となる時とは、前記内燃機関100の前記クランクシャフト56の回転角が0.5°以内の回転となる間に前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流が検出されるものとし、前記クランクシャフト56にクランク角センサ等を取り付けることで前記クランクシャフト56の回転角を検出している。
In addition, it is known that flame propagation occurs in ignition by HCCI, and when the generation time of ion current generated between the electrodes of the first and second spark plugs 10 and 12 is t 1 = t 2 Shows that the inside of the
図3(a)及び(b)は、前記内燃機関100のHCCIによる燃焼において、前記第1及び第2の点火プラグ10,12付近での燃焼が所望の差を有して開始され、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期が所望の間隔Pを有してt1<t2となる時の出力信号波形を示している。また、図3(c)は前記内燃機関100に供給された混合気の空燃比を示すA/Fセンサ出力特性を示しており、図中の斜線部の領域とするリッチとなる空燃比を表している。このように、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期に所望の間隔Pの差を有していると共に、A/Fセンサ出力特性がリッチを示している時、前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態(前記シリンダ50内の一部が高温で着火し易い不安定な状態)と判定する。さらに、前記ECU40は前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態と判定するとアシスト制御手段を実行する。
3 (a) and 3 (b) show that in the combustion by the HCCI of the
また、前記アシスト制御手段は前記第2の点火プラグ12に接続された前記第2の点火コイル22からHCCIによる燃焼に最適な点火タイミングで補助点火を行う制御である。さらに、前記A/Fセンサ42によって空燃比がリッチであると算出されているので、前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態ではあるが、これ以上の燃焼噴射量の増加は行わない。
The assist control means is a control that performs auxiliary ignition at an optimal ignition timing for combustion by HCCI from the
従って、図示しないが前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期が所望の間隔を有してt1>t2となると共に、A/Fセンサ出力特性がリッチを示している時も、前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態(前記シリンダ50内の一部が高温で着火し易い不安定な状態)と判定し、前記アシスト制御手段を実行することは上記と同様である。さらに、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差とする所望の間隔Pは、前記内燃機関100の前記クランクシャフト56の回転角が1.5°以上の回転となる間に前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流が検出されることで生じる間隔とする。
Accordingly, although not shown, the generation timing of the ionic current generated between the electrodes of the first and second spark plugs 10 and 12 is t 1 > t 2 with a desired interval, and the A / F sensor output characteristics. Is determined to be an unstable state in which a part of the
図4(a)及び(b)は、前記内燃機関100のHCCIによる燃焼において、前記第1及び第2の点火プラグ10,12付近での燃焼が略同時に開始され、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期がt1=t2となる時の出力信号波形を示している。また図4(c)は前記内燃機関100に供給された混合気の空燃比を示すA/Fセンサ出力特性を示しており、図中の斜線部の領域とするリーンとなる空燃比を表している。このように、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となると共に、A/Fセンサ出力特性がリーンを示している時、現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、ノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態であると判定する。さらに、前記ECU40は前記内燃機関100がノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態であると判定されるとEGR増加制御手段を実行する。
4 (a) and 4 (b) show that in the combustion by the HCCI of the
また、前記EGR増加制御手段は前記可変バルブタイミング機構によるオーバーラップ期間を短くする制御であり、このオーバーラップ期間が短くなる程、EGR量が増加され、不安定な燃焼状態に応じてEGR量を調整する。さらに、図4(a)及び(b)に示す出力信号波形の進角度合でノッキングを引き起こす可能性の高さを識別している。即ち、出力信号波形のピーク位置が図中の矢印進角方向に進めばノッキングが引き起こされる可能性が高くなり、矢印遅角方向に戻ればノッキングが引き起こされる可能性が低くなる。 The EGR increase control means is a control for shortening the overlap period by the variable valve timing mechanism. As the overlap period becomes shorter, the EGR amount is increased, and the EGR amount is increased according to an unstable combustion state. adjust. Furthermore, the high possibility of causing knocking is identified based on the advance angle of the output signal waveform shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). That is, if the peak position of the output signal waveform advances in the arrow advance direction in the figure, the possibility of knocking increases, and if it returns to the arrow delay direction, the possibility of knocking decreases.
また、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となる時とは、前記内燃機関100の前記クランクシャフト56の回転角が0.5°以内の回転となる間に前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流が検出されるものとすることは、上記図2と同一である。
When the ion current detection timings of the first and second spark plugs 10 and 12 are substantially the same, the rotation angle of the
図5(a)及び(b)は、前記内燃機関100のHCCIによる燃焼において、前記第1及び第2の点火プラグ10,12付近での燃焼が所望の差を有して開始され、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期が所望の間隔Pを有してt1<t2となる時の出力信号波形を示している。また、図5(c)は前記内燃機関100に供給された混合気の空燃比を示すA/Fセンサ出力特性を示しており、図中の斜線部の領域とするリーンとなる空燃比を表している。このように、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期に所望の間隔Pの差を有していると共に、A/Fセンサ出力特性がリーンを示している時、現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、均一予混合圧縮着火による燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)に陥る可能性があると判定する。さらに、前記ECU40は前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態に陥る可能性があると判定すると、燃焼を安定させるための空燃比リッチ制御手段を実行する。
5 (a) and 5 (b) show that in the combustion by the HCCI of the
また、前記空燃比リッチ制御手段は前記インジェクタ42から噴射するガソリン量を増加して前記シリンダ50内の空燃比をリッチに近づける制御である。さらに、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差(所望の間隔Q)の大きさで前記シリンダ50内の着火の不安定な程度がわかることから、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差(所望の間隔Q)に応じて前記インジェクタ42から噴射するガソリン量の調整を行う。即ち、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差(所望の間隔Q)が大きい程前記シリンダ50内の着火が不安定である。
The air-fuel ratio rich control means is a control for increasing the amount of gasoline injected from the injector 42 to bring the air-fuel ratio in the
従って、図示しないが前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に生じるイオン電流の発生時期が所望の間隔を有してt1>t2となる時、前記ECU40は現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、前記内燃機関100の燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)に陥る可能性があると判定し前記空燃比リッチ制御手段を実行することは上記と同様である。
Therefore, although not shown, when the generation timing of the ionic current generated between the electrodes of the first and second spark plugs 10 and 12 has a desired interval and t 1 > t 2 , the ECU 40 is currently in the HCCI state. However, there is a possibility that a part of the combustion of the
また、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差とする所望の間隔Qは、前記内燃機関100の前記クランクシャフト56の回転角が1.5°以上の回転となる間に前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流が検出されることで生じる間隔とすることは、上記図3で説明した前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差とする所望の間隔Pと同一である。
The desired interval Q, which is the difference between the ionic current detection timings of the first and second spark plugs 10 and 12, is the rotation of the
図6に示す前記内燃機関100の燃焼制御装置の動作は、前記ECU40によって前記内燃機関100の燃焼がHCCIによるものか、SIによるものかを判定し(S1)、S1で前記内燃機関100の燃焼がHCCIによるものであると判定された場合、前記A/Fセンサ42は前記内燃機関100の燃焼による排気ガスから空燃比を算出し(S2)、前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32は、前記第1及び第2の点火プラグ10,12の電極間に発生するイオン電流から出力信号を検出し、前記ECU40に供給する(S3)。また、前記ECU40は、S2の算出結果から前記内燃機関100の燃焼がリッチな空燃比で行われたかの判定を行い(S4)、S4で前記内燃機関100の燃焼がリッチな空燃比で行われた場合、前記ECU40は、S3で検出したイオン電流の出力信号において前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32における検出時期が略同一であるかの判定を行う(S5)。さらに、S5で前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32におけるイオン電流の出力信号の検出時期が略同一であると判定した場合、前記ECU40は、前記内燃機関100にノッキングが発生している(ノッキングが発生し易い状態である)と判定し、前記冷却制御手段を実行する(S6)。
In the operation of the combustion control apparatus for the
また、S5で前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32におけるイオン電流の出力信号の検出時期に差が生じると判定した場合、前記ECU40は前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態(前記シリンダ50内の一部が高温で着火し易い不安定な状態)と判定し、前記アシスト制御を実行する(S11)。
If it is determined in S5 that there is a difference in the detection timing of the output signal of the ion current in the first and second ion
また、S4で前記内燃機関100の燃焼による振動以外にノッキングが原因となる振動が重畳していない場合、前記ECU40は、S3で検出したイオン電流の出力信号において前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32における検出時期が略同一であるかの判定を行う(S21)。さらに、S21で前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32におけるイオン電流の出力信号の検出時期が略同一であると判定した場合、前記ECU40は、現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、前記内燃機関100がノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態であると判定し、前記EGR増加制御手段を実行する(S22)。
In addition, when the vibration caused by knocking is not superimposed other than the vibration due to the combustion of the
また、S21で前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32におけるイオン電流の出力信号の検出時期に差が生じると判定した場合、前記ECU40は、現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態に陥る可能性があると判定し、前記空燃比リッチ制御手段を実行する(S31)。
If it is determined in S21 that there is a difference between the detection timings of the output signals of the ion currents in the first and second ion
上記構成により、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となると共に、A/Fセンサ出力特性がリッチを示している時、燃料噴射が多い状態で前記シリンダ50内が高温となり、前記内燃機関100にノッキングが発生している(ノッキングが発生し易い状態である)と判定し、前記冷却制御手段を実行することで、ノッキングが発生している可能性がある燃焼に対して、均一予混合圧縮着火による燃焼時の状態を詳細に識別し、燃焼状態に応じた燃焼制御を行うガソリンエンジンの燃焼制御装置が実現できる。
With the above configuration, when the ion current detection timings of the first and second spark plugs 10 and 12 are substantially the same and the A / F sensor output characteristic is rich, the cylinder is in a state where fuel injection is large. There is a possibility that knocking has occurred by determining that the
また、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期に所望の間隔Pの差を有していると共に、A/Fセンサ出力特性がリッチを示している時、前記シリンダ50内の一部が着火し難い不安定な状態(前記シリンダ50内の一部が高温で着火し易い不安定な状態)と判定し、前記アシスト制御手段を実行することで、均一予混合圧縮着火による燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)であることを詳細に識別し、着火の安定性を向上させることができる。さらに、内燃機関の一部が着火し難い状態ではあるが、空燃比はリッチであるため、これ以上に燃料噴射量を増加させて燃焼状態を改善する制御が行われても燃焼状態が悪化するので、このような制御が行われることを防ぐことができる。
Further, when the ion current detection timing of the first and second spark plugs 10 and 12 has a desired interval P difference and the A / F sensor output characteristic is rich, the
また、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となると共に、A/Fセンサ出力特性がリーンを示している時、現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、ノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態であると判定し、前記EGR増加制御手段を実行することで、現況では均一予混合圧縮着火による燃焼が正常に行われていても、ノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態を判別し、着火の安定性を向上させることができる。さらに、内燃機関が高温となるノッキングを引き起こす可能性がある不安定な燃焼状態が、前記シリンダ内への供給が均一となる燃料噴射量を増加させて燃焼状態を改善する制御が行われても燃焼状態が悪化するので、このような制御が行われることを防ぐことができる。 Further, when the ion current detection timings of the first and second spark plugs 10 and 12 are substantially the same, and the A / F sensor output characteristic shows lean, combustion by HCCI is normally performed in the present situation. However, it is determined that the combustion state is unstable and may cause knocking, and by executing the EGR increase control means, even if combustion by uniform premixed compression ignition is normally performed in the present situation It is possible to determine an unstable combustion state that may cause knocking and improve the stability of ignition. Further, even if an unstable combustion state that may cause knocking at a high temperature in the internal combustion engine is controlled to increase the fuel injection amount that makes the supply into the cylinder uniform, the combustion state is improved. Since the combustion state deteriorates, it is possible to prevent such control from being performed.
また、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期に所望の間隔Pの差を有していると共に、A/Fセンサ出力特性がリーンを示している時、現況ではHCCIによる燃焼が正常に行われているが、均一予混合圧縮着火による燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)に陥る可能性があると判定し、前記空燃比リッチ制御手段を実行し、現況では均一予混合圧縮着火による燃焼が正常に行われていても、均一予混合圧縮着火による燃焼が一部着火し難い不安定な状態(内燃機関の一部が高温で着火し易い不安定な状態)であることを詳細に識別し、着火の安定性を向上させることができる。さらに、内燃機関の一部が着火し難い状態ではあるが、前記シリンダ内への供給が非均一となるEGR量を増加させて燃焼状態を改善する制御が行われても燃焼状態が悪化するので、このような制御が行われることを防ぐことができる。 Further, when the ion current detection timing of the first and second spark plugs 10 and 12 has a desired interval P difference and the A / F sensor output characteristic indicates lean, HCCI is presently present. Although combustion by normal combustion is normally performed, there is a possibility that the combustion by uniform premixed compression ignition is difficult to ignite partly (an unstable state in which part of the internal combustion engine is easily ignited at high temperature). The air-fuel ratio rich control means is executed, and in the present state, even if the combustion by the uniform premixed compression ignition is normally performed, the combustion by the uniform premixed compression ignition is difficult to be partially ignited. It is possible to identify in detail that it is an unstable state in which a part of the internal combustion engine is easily ignited at a high temperature, and to improve the stability of ignition. Furthermore, although a part of the internal combustion engine is difficult to ignite, even if control is performed to improve the combustion state by increasing the amount of EGR that causes non-uniform supply to the cylinder, the combustion state deteriorates. Thus, it is possible to prevent such control from being performed.
なお、実施例1の変形例として、前記第1及び第2の点火プラグ10,12に対して前記シリンダ50内に備える点火プラグを増加させて3つ以上の点火プラグからイオン電流を検出してHCCI時の燃焼状態を判定してもよい。また、前記第2の点火プラグ12を2つの前記吸気バルブ62に挟まれるように配置したが、これに限らず、前記吸気及び排気バルブ62,72に挟まれるように配置する等、設計事情に応じて任意に配置してよい。さらに、前記内燃機関100の空燃比を算出する方法として、前記排気ポート70に備えられるO2センサを用いて前記排気ポート70中の酸素量から空燃比を算出してもよい。
As a modification of the first embodiment, the number of spark plugs provided in the
また、HCCI時の前記第1及び第2のイオン電流検出装置30,32に必要なバイアス電源としてコンデンサの換わりにバッテリ電源を備える構成としてもよい。さらに、前記アシスト制御手段は、前記第1の点火プラグ10に接続された前記第1の点火コイル20からHCCIによる燃焼に最適な点火タイミングで補助点火を行う制御としてもよい。
Moreover, it is good also as a structure provided with a battery power supply instead of a capacitor | condenser as a bias power supply required for the said 1st and 2nd ion
また、前記内燃機関100のHCCIによる燃焼時のストイキとなる空燃比は、前記内燃機関100の設計仕様等によって適宜変更可能とされるものとする。さらに、前記ECU40は、イオン電流の出力信号の発生時期から前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期を比較したが、イオン電流の出力信号のピーク値の位相から前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流出力信号の比較を行う構成としてもよい。
In addition, the air-fuel ratio that is stoichiometric during combustion by HCCI of the
また、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期が略同一となる時とは、前記内燃機関100の前記クランクシャフト56の回転角が0.5°以内の回転となる間に前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流が検出されるものとしたが、前記内燃機関100の仕様によって回転角は変更されるものとしてもよいし、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の略同一となる時間差を前記内燃機関100の回転数に応じて作成したマップから略同一であるかを判断する構成としてもよい。さらに、記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の差とする所望の間隔P及び所望の間隔Qは、前記内燃機関100の前記クランクシャフト56の回転角が1.5°以上の回転となる間に前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流が検出されることで生じる間隔としたが、前記内燃機関100の仕様によって回転角は変更されるものとしてもよいし、前記第1及び第2の点火プラグ10,12のイオン電流検出時期の所望の時間差を前記内燃機関100の回転数に応じて作成したマップから所望の時間差を有しているかを判断する構成としてもよい。
When the ion current detection timings of the first and second spark plugs 10 and 12 are substantially the same, the rotation angle of the
10:第1の点火プラグ
12:第2の点火プラグ
20:第1の点火コイル
22:第2の点火コイル
30:第1のイオン電流検出装置(第1のイオン電流検出手段)
32:第2のイオン電流検出装置(第2のイオン電流検出手段)
40:ECU(着火時期算出手段,燃焼状態判定手段)
42:空燃比センサ(A/Fセンサ)
44:インジェクタ
50:シリンダ
52:ピストン
54:クランク
56:クランクシャフト
60:吸気ポート
62:吸気バルブ
64:吸気カム
66:吸気カムシャフト
70:排気ポート
72:排気バルブ
74:排気カム
76:排気カムシャフト
100:ガソリンエンジン(内燃機関)
10: First spark plug
12: Second spark plug
20: First ignition coil
22: Second ignition coil
30: 1st ion current detection apparatus (1st ion current detection means)
32: Second ion current detector (second ion current detector)
40: ECU (ignition timing calculation means, combustion state determination means)
42: Air-fuel ratio sensor (A / F sensor)
44: Injector
50: Cylinder
52: Piston
54: Crank
56: Crankshaft
60: Intake port
62: Intake valve
64: Intake cam
66: Intake camshaft
70: Exhaust port
72: Exhaust valve
74: Exhaust cam
76: Exhaust camshaft
100: Gasoline engine (internal combustion engine)
Claims (9)
当該内燃機関のシリンダ内に設けられた少なくとも2つの点火プラグと、
当該点火プラグの各々に配置され、前記内燃機関の燃焼時に生じるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、を備えたガソリンエンジンの燃焼制御装置において、
前記内燃機関の燃焼時に複数の前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流の発生時期を算出する発生時期算出手段と、
前記シリンダ内の混合気の空燃比を算出する空燃比センサと、
前記発生時期算出手段による算出結果が示す前記第1の点火プラグのイオン電流の発生時期と他方の点火プラグのイオン電流の発生時期とが略同一であると共に、前記シリンダ内の空燃比がストイキに対してリッチである場合に、前記シリンダ内を冷却する冷却制御手段と、を備えることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。 An internal combustion engine that performs uniform premixed compression ignition that self-ignites a mixture by compression,
At least two spark plugs provided in a cylinder of the internal combustion engine;
In a gasoline engine combustion control apparatus, comprising: an ionic current detection means that is disposed in each of the spark plugs and detects an ionic current generated during combustion of the internal combustion engine;
A generation timing calculation means for calculating a generation timing of ion currents detected by the plurality of ion current detection means during combustion of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio sensor for calculating an air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder;
The generation timing of the ion current of the first spark plug and the generation timing of the ion current of the other spark plug indicated by the calculation result by the generation timing calculation means are substantially the same, and the air-fuel ratio in the cylinder is stoichiometric. A combustion control device for a gasoline engine, comprising: a cooling control means for cooling the inside of the cylinder when it is rich.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018087565A (en) * | 2016-11-22 | 2018-06-07 | マツダ株式会社 | Control device of compression self-ignition type engine |
CN109763908A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-17 | 马自达汽车株式会社 | The control device of compression ignition engine |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001323828A (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Nissan Motor Co Ltd | Compression self-ignition gasoline engine |
JP2002155780A (en) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device of internal combustion engine |
JP2002227697A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Mitsubishi Motors Corp | Fuel injection device of internal combustion engine |
JP2004197593A (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Toyota Motor Corp | Pre-mixed compression ignition internal combustion engine |
JP2006057562A (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine and its operation control device |
JP2006283601A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Mazda Motor Corp | Control device of spark ignition type engine |
JP2009091994A (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2010025039A (en) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Denso Corp | Combustion abnormal state discriminating device |
JP2010236477A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Mazda Motor Corp | Control method for direct-injection engine and direct-injection engine |
JP2011085098A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | Control device for internal combustion engine |
-
2013
- 2013-09-16 JP JP2013191248A patent/JP2015057544A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001323828A (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Nissan Motor Co Ltd | Compression self-ignition gasoline engine |
JP2002155780A (en) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device of internal combustion engine |
JP2002227697A (en) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Mitsubishi Motors Corp | Fuel injection device of internal combustion engine |
JP2004197593A (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Toyota Motor Corp | Pre-mixed compression ignition internal combustion engine |
JP2006057562A (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine and its operation control device |
JP2006283601A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Mazda Motor Corp | Control device of spark ignition type engine |
JP2009091994A (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2010025039A (en) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | Denso Corp | Combustion abnormal state discriminating device |
JP2010236477A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Mazda Motor Corp | Control method for direct-injection engine and direct-injection engine |
JP2011085098A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | Control device for internal combustion engine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018087565A (en) * | 2016-11-22 | 2018-06-07 | マツダ株式会社 | Control device of compression self-ignition type engine |
CN109763908A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-17 | 马自达汽车株式会社 | The control device of compression ignition engine |
JP2019085980A (en) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | マツダ株式会社 | Control device of compression ignition type engine |
US10794317B2 (en) | 2017-11-10 | 2020-10-06 | Mazda Motor Corporation | Control device for compression-ignition engine |
CN109763908B (en) * | 2017-11-10 | 2021-10-29 | 马自达汽车株式会社 | Control device for compression ignition engine |
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