JP2015200278A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼を制御する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber of the internal combustion engine.
従来、内燃機関(以下、「エンジン」という)の始動直後から排気に含まれる有害物質を効率的に除去するため、排気系に設けられる触媒の温度を有害物質の除去に適した所定の温度まで上昇させる内燃機関の制御装置が知られている。例えば、特許文献1には、内燃機関の冷却水の温度に基づいて点火プラグの放電時期を変更し、混合気の燃焼によって発生する熱(以下、「燃焼熱」という)を利用して触媒の温度を上昇させる内燃機関の制御装置が知られている。 Conventionally, in order to efficiently remove harmful substances contained in exhaust immediately after starting an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”), the temperature of the catalyst provided in the exhaust system is increased to a predetermined temperature suitable for removing harmful substances. A control device for an internal combustion engine to be raised is known. For example, in Patent Document 1, the discharge timing of the spark plug is changed based on the temperature of the cooling water of the internal combustion engine, and the heat generated by the combustion of the air-fuel mixture (hereinafter referred to as “combustion heat”) is used. A control device for an internal combustion engine that raises the temperature is known.
特許文献1に記載の内燃機関では、触媒の温度を上昇させるとき、排気弁が開く直前に混合気の燃焼をおこなうよう点火プラグの放電開始タイミングを遅角側に移行し、触媒の温度を所定の温度まで上昇させる時間を短くする。しかしながら、点火プラグの放電開始タイミングを遅角側に移行しすぎると、燃焼室における混合気の燃焼が不安定となるため、触媒の温度を上昇させる間、内燃機関が出力するトルクが大きく変動するおそれがある。 In the internal combustion engine described in Patent Document 1, when the temperature of the catalyst is raised, the discharge start timing of the spark plug is shifted to the retard side so that the air-fuel mixture is burned immediately before the exhaust valve is opened, and the catalyst temperature is set to a predetermined value. Reduce the time to increase the temperature to However, if the discharge start timing of the spark plug is shifted to the retard side too much, the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber becomes unstable, so that the torque output by the internal combustion engine varies greatly while the temperature of the catalyst is raised. There is a fear.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気に含まれる有害物質を効率的に除去しつつ、トルクの変動を小さくする内燃機関の制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that reduces torque fluctuations while efficiently removing harmful substances contained in exhaust gas. is there.
本発明は、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼を制御する内燃機関の制御装置であって、放電により混合気に点火する点火プラグの放電状態を制御する放電制御部と、内燃機関の運転状態を検出し内燃機関の運転状態に基づいて検出信号を出力する運転状態検出手段と、運転状態検出手段が出力する検出信号に基づいて内燃機関の排気系に設けられる触媒の温度が所定の温度より低いか否かを判定する触媒温度判定手段と、を備える。放電制御部は、触媒の温度が所定の温度より低いと触媒温度判定手段が判定すると、点火プラグの放電時間の通常の放電時間からの延長及び点火プラグの放電電流の同じ極性での増加の少なくとも一方を行うことを特徴とする。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber of the internal combustion engine, and a discharge control unit that controls a discharge state of a spark plug that ignites the air-fuel mixture by discharge, and operation of the internal combustion engine An operating state detecting means for detecting a state and outputting a detection signal based on the operating state of the internal combustion engine, and a temperature of a catalyst provided in the exhaust system of the internal combustion engine based on the detection signal output by the operating state detecting means is a predetermined temperature Catalyst temperature determination means for determining whether or not the temperature is lower. When the catalyst temperature determination means determines that the catalyst temperature is lower than a predetermined temperature, the discharge control unit determines at least the extension of the discharge time of the spark plug from the normal discharge time and the increase in the discharge current of the spark plug with the same polarity. It is characterized by doing one.
本発明の内燃機関の制御装置では、運転状態検出手段が出力する検出信号に基づいて触媒温度判定手段が触媒の温度が所定の温度より低いと判定すると、点火プラグの放電時間を通常の放電時間から延長する制御、及び、点火プラグの放電電流を同じ極性で増加する制御の少なくとも一方の制御を行う。ここで、所定の温度とは、排気に含まれる有害物質などの除去対象物質を効率的に除去することが可能な温度、を指す。また、通常の放電時間とは、内燃機関が定常運転しているとき点火プラグが燃焼室の混合気に点火するため放電する時間、を指す。点火プラグの放電時間を通常の放電時間より長くすると、燃焼室の混合気が着火する確率を増やすことができる。また、放電電流を同じ極性で増加させると放電エネルギが大きくなり、混合気を確実に燃焼することができ、排気が有する燃焼熱を触媒に比較的多く伝えることができる。特に、より多くの熱を触媒に伝えるため点火プラグの点火開始タイミングを遅角側に移行するとき、失火しやすい膨張中の混合気を確実に燃焼することができる。これにより、混合気の燃焼熱を利用して触媒の温度を迅速に上昇させることができるため、排気に含まれる有害物質を内燃機関の始動後早期に効率的に除去するよう触媒を活性化することができる。また、失火しやすい膨張中の混合気を確実に燃焼することができるため、内燃機関が出力するトルクの変動を小さくすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, when the catalyst temperature determining means determines that the temperature of the catalyst is lower than a predetermined temperature based on the detection signal output from the operating state detecting means, the discharge time of the spark plug is set to the normal discharge time At least one of the control to extend from the control and the control to increase the discharge current of the spark plug with the same polarity. Here, the predetermined temperature refers to a temperature at which a removal target substance such as a harmful substance contained in exhaust gas can be efficiently removed. The normal discharge time refers to the time during which the spark plug ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber when the internal combustion engine is in steady operation. When the discharge time of the spark plug is made longer than the normal discharge time, the probability that the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited can be increased. Further, when the discharge current is increased with the same polarity, the discharge energy increases, the air-fuel mixture can be reliably burned, and the combustion heat of the exhaust gas can be transmitted to the catalyst in a relatively large amount. In particular, when the ignition start timing of the spark plug is shifted to the retard side in order to transmit more heat to the catalyst, the expanding air-fuel mixture that easily misfires can be reliably burned. As a result, the temperature of the catalyst can be quickly raised using the combustion heat of the air-fuel mixture, so that the catalyst is activated so that harmful substances contained in the exhaust gas are efficiently removed early after the start of the internal combustion engine. be able to. Further, since the expanding air-fuel mixture that easily misfires can be reliably burned, fluctuations in torque output from the internal combustion engine can be reduced.
以下、本発明の実施形態による内燃機関の制御装置を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(一実施形態)
本発明の一実施形態による「内燃機関の制御装置」としてのエンジン制御装置1は、車両等に搭載されるエンジンシステムに適用される。エンジン制御装置1は、放電制御部30、「運転状態検出手段」としてのクランク位置センサ35、「運転状態検出手段」としての触媒温度センサ341、「触媒温度判定手段」としての触媒温度判定部34、吸気ポート用インジェクタ15、「直噴用燃料噴射弁」としての直噴用インジェクタ26などから構成されている(図2参照)。
(One embodiment)
An engine control apparatus 1 as an “internal combustion engine control apparatus” according to an embodiment of the present invention is applied to an engine system mounted on a vehicle or the like. The engine control device 1 includes a
まず、エンジンシステムの概略構成について図1を参照して説明する。図1に示すように、エンジンシステム10は、火花点火式の「内燃機関」としてのエンジン12を備えている。エンジン12は、例えば、4サイクルの多気筒エンジンであり、図1では1気筒の断面のみを図示する。以下に説明する構成は、図示しない他の気筒にも同様に設けられている。
First, a schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the
エンジン12は、スロットル弁13を通じて「吸気系」としての吸気マニホールド14から供給される空気と吸気マニホールド14に設けられている吸気ポート用インジェクタ15及び燃焼室16を形成するシリンダ121に設けられる直噴用インジェクタ26から噴射される燃料との混合気を燃焼室16で燃焼させる。エンジン12では、燃焼室16での燃焼時の爆発力によってピストン17を往復運動させる。ピストン17の往復運動は、クランクシャフト18によって、回転運動に変換され出力される。燃焼室16で燃焼した混合気の燃焼排ガスである排気は、「排気系」としての排気マニホールド20などを通じて大気中に放出される。排気マニホールド20には、排気に含まれる窒素酸化物などの有害物質を除去対象物質として分解し排気中から除去する触媒19が設けられている。
The
燃焼室16の入口であるシリンダヘッド21の吸気ポートには、吸気弁22が設けられている。また、燃焼室16の出口であるシリンダヘッド21の排気ポートには排気弁23が設けられている。吸気弁22及び排気弁23は、バルブ駆動機構24により開閉駆動される。吸気弁22のバルブタイミングは、可変バルブ機構25により調整される。
An
燃焼室16の混合気の点火は、放電制御部30によって点火プラグ7の電極間に放電を発生させることにより行われる。放電制御部30は、電子制御ユニット32の指令に基づき点火回路ユニット31を作動させ点火コイル40から点火プラグ7に高電圧を印加することにより、燃焼室16で火花放電を発生させる。
The air-fuel mixture in the
点火プラグ7は、燃焼室16で所定のギャップを隔てて対向する一対の電極(図2参照)を有している。点火プラグ7が有するギャップにおいて絶縁破壊が生じるだけの高電圧が一対の電極間に印加されると放電が発生する。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ7の一対の電極間で放電が発生し得るほどの電圧をいう。
The
電子制御ユニット32は、CPU、ROM、RAM及び入出力ポートなどからなるマイクロコンピュータによって構成されている。
電子制御ユニット32には、破線矢印で示すように、クランク位置センサ35、カム位置センサ36、水温センサ37、スロットル開度センサ38、吸気量センサ39、触媒温度センサ341などの各種センサからの検出信号が入力される。電子制御ユニット32は、これらの各種センサからの検出信号に基づき、実線矢印で示すように、スロットル弁13、吸気ポート用インジェクタ15、直噴用インジェクタ26、及び、点火回路ユニット31などを駆動してエンジン12の運転状態を制御する。
The
The
次に、放電制御部30の構成について図2を参照して説明する。
図2に示すように、放電制御部30は、点火コイル40、点火回路ユニット31、及び、電子制御ユニット32の制御信号出力部33を含む。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
点火コイル40は、一次コイル41と二次コイル42と整流素子43とを有し、公知の昇圧トランスを構成している。
一次コイル41は、一端が一定の直流電圧を供給可能な「直流電源」としてのバッテリ6の正極に接続されており、他端が点火スイッチ45を介して接地されている。以下、一次コイル41のバッテリ6と接続する側とは反対側を「接地側」という。
二次コイル42は、一次コイル41と磁気的に結合されている。二次コイル42の一端は点火プラグ7の一対の電極を介して接地されており、他端は整流素子43及び二次電流検出抵抗47を介して接地されている。
The
One end of the primary coil 41 is connected to the positive electrode of the battery 6 as a “DC power supply” capable of supplying a constant DC voltage, and the other end is grounded via an
The
ここで、一次コイル41に流れる電流を一次電流I1といい、一次電流I1の増減によって発生し二次コイル42に流れる電流を「放電電流」としての二次電流I2という。図中に矢印で示すように、一次電流I1は、一次コイル41から点火スイッチ45に向かう方向の電流を正とし、二次電流I2は、二次コイル42から点火プラグ7に向かう方向の電流を正とする。また、二次コイル42の点火プラグ7側の電圧を二次電圧V2という。
Here, a current flowing through the primary coil 41 is referred to as a primary current I1, and a current generated by increasing or decreasing the primary current I1 and flowing through the
整流素子43は、ダイオードで構成されており、二次電流I2を整流する。
The rectifying
点火コイル40は、一次コイル41を流れる電流の変化に応じて電磁誘導の相互誘導作用により二次コイル42に高電圧を発生させる。点火コイル40では、発生した高電圧を点火プラグ7に印加する。本実施形態では、1つの点火プラグ7に対し1つの点火コイル40が設けられている。
The
点火回路ユニット31は、点火スイッチ(イグナイタ)45、「エネルギ投入手段」としてのエネルギ投入部50、二次電流検出抵抗47、二次電流検出回路48を有している。
The
点火スイッチ45は、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)から構成されている。点火スイッチ45のエミッタは、接地されている。点火スイッチ45のコレクタは、点火コイル40の一次コイル41の接地側に接続されている。点火スイッチ45のゲートは、電子制御ユニット32に接続されている。エミッタは、整流素子46を介してコレクタに接続されている。
点火スイッチ45は、ゲートに入力される点火信号IGTに応じてオンオフ動作する。詳しくは、点火スイッチ45は、点火信号IGTの立ち上がり時にオンとなり、点火信号IGTの立ち下がり時にオフとなる。一次コイル41における一次電流I1は、点火スイッチ45により点火信号IGTに従って通電及び遮断が切り替えられる。
The
The
エネルギ投入部50は、エネルギ蓄積コイル52、充電スイッチ53、充電スイッチ用ドライバ回路54、及び、整流素子55から構成されるDCDCコンバータ51、コンデンサ56、放電スイッチ57、放電スイッチ用ドライバ回路58、並びに、整流素子59を有している。
The
DCDCコンバータ51は、バッテリ6の電圧を昇圧し、コンデンサ56に供給する。
エネルギ蓄積コイル52は、一端がバッテリ6に接続され、他端が充電スイッチ53を介して接地されている。充電スイッチ53は、例えば、MOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)から構成されている。充電スイッチ53のドレインは、エネルギ蓄積コイル52に接続されている。充電スイッチ53のソースは、接地されている。充電スイッチ53のゲートは、充電スイッチ用ドライバ回路54に接続されている。充電スイッチ用ドライバ回路54は、充電スイッチ53をオンオフ駆動可能である。
整流素子55は、ダイオードで構成されており、コンデンサ56からエネルギ蓄積コイル52及び充電スイッチ53側への電流の逆流を防止する。
The
The
The rectifying
充電スイッチ53がオンしたとき、エネルギ蓄積コイル52に誘起電流が流れ、電気エネルギが蓄積される。また、充電スイッチ53がオフしたとき、エネルギ蓄積コイル52に蓄積された電気エネルギがバッテリ6の直流電圧に重畳してコンデンサ56側へ放出される。充電スイッチ53がオンオフ動作を繰り返すことで、エネルギ蓄積コイル52にてエネルギの蓄積と放出が繰り返され、バッテリ電圧が昇圧される。
コンデンサ56は、一方の電極が整流素子55を介してエネルギ蓄積コイル52の接地側に接続されている。また、コンデンサ56の他方の電極は、接地されている。コンデンサ56は、DCDCコンバータ51によって昇圧された電圧を蓄電する。
When the charging
One electrode of the
放電スイッチ57は、例えば、MOSFETで構成されている。放電スイッチ57のドレインは、コンデンサ56に接続されている。放電スイッチ57のソースは、一次コイル41の接地側に接続されている。放電スイッチ57のゲートは、放電スイッチ用ドライバ回路58に接続されている。放電スイッチ用ドライバ回路58は、放電スイッチ57をオンオフ駆動可能である。
整流素子59は、ダイオードで構成されており、点火コイル40からコンデンサ56への電流の逆流を防止している。
なお、図2では1気筒に対する構成のみを示しているが、実際には、放電スイッチ57以降の構成は気筒数分が並列して設けられている。すなわち、放電スイッチ57の手前で電流経路が気筒毎に分岐され、コンデンサ56に蓄積されたエネルギが各経路に分配される。
The
The rectifying
Although FIG. 2 shows only the configuration for one cylinder, in reality, the configuration after the
二次電流検出回路48は、燃焼室16に設けられる二次電流検出抵抗47の両端の電圧に基づいて二次電流I2を検出する。その後、二次電流I2を目標値(以下「目標二次電流I2*」という。)に一致させようとするフィードバック制御により、放電スイッチ57のオンデューティ比を演算し、放電スイッチ用ドライバ回路58に指令する。
The secondary
電子制御ユニット32は、触媒温度判定部34、及び、制御信号出力部33を有する。
The
触媒温度判定部34は、クランク位置センサ35が検出したエンジン12の回転数や触媒温度センサ341が検出した触媒19の温度などに基づいて、触媒19の温度が所定の温度より低いか否かを判定する。触媒温度判定部34は、判定結果に応じた判定信号を制御信号出力部33に出力する。
Based on the rotational speed of the
制御信号出力部33は、カム位置センサ36などが出力する検出信号及び触媒温度判定部34が出力する判定信号に基づいて、点火信号IGT及びエネルギ投入期間信号IGWを生成し、点火回路ユニット31に出力する。
点火信号IGTは、点火スイッチ45のゲート、及び、充電スイッチ用ドライバ回路54に入力される。点火スイッチ45は、点火信号IGTが入力されている期間、オンとなる。充電スイッチ用ドライバ回路54は、点火信号IGTが入力されている期間、充電スイッチ53のゲートに対し、充電スイッチ53をオンオフ制御する充電スイッチ信号SWcを繰り返し出力する。
The control
The ignition signal IGT is input to the gate of the
エネルギ投入期間信号IGWは、放電スイッチ用ドライバ回路58に入力される。放電スイッチ用ドライバ回路58は、エネルギ投入期間信号IGWが入力されている期間、放電スイッチ57のゲートに対し、放電スイッチ57をオンオフ制御する放電スイッチ信号SWdを繰り返し出力する。また、放電スイッチ用ドライバ回路58には、目標二次電流I2*を指示するための目標二次電流信号IGAが入力される。
The energy input period signal IGW is input to the discharge
また、制御信号出力部33は、クランク位置センサ35などの各種センサからの検出信号に基づいて、吸気ポート用インジェクタ15及び直噴用インジェクタ26による燃料の噴射時期を制御する。
The control
次に、放電制御部30の作動について図3のタイムチャートを参照して説明する。
図3のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、縦軸に上から順に、点火信号IGT、エネルギ投入期間信号IGW、コンデンサ電圧Vdc、一次電流I1、二次電流I2、投入エネルギP、充電スイッチ信号SWc、放電スイッチ信号SWdの時間変化を示している。
ここで、「コンデンサ電圧Vdc」は、コンデンサ56に蓄電された電圧を意味する。また、「投入エネルギP」は、コンデンサ56から放出され一次コイル41の低電圧側端子側から点火コイル40に供給されるエネルギを意味し、点火プラグ7における1回の放電における供給開始(最初の放電スイッチ信号SWdの立ち上がり)からの積算値を示す。
Next, the operation of the
In the time chart of FIG. 3, the horizontal axis is a common time axis, and the ignition signal IGT, the energy input period signal IGW, the capacitor voltage Vdc, the primary current I1, the secondary current I2, the input energy P, in order from the top on the vertical axis. The time change of the charge switch signal SWc and the discharge switch signal SWd is shown.
Here, the “capacitor voltage Vdc” means the voltage stored in the
また、図3において、「一次電流I1」及び「二次電流I2」は、図2に示す矢印方向の電流を正の値とし、矢印と反対方向の電流を負の値とする。 In FIG. 3, “primary current I1” and “secondary current I2” have a positive current value in the direction of the arrow shown in FIG. 2 and a negative current value in the direction opposite to the arrow.
また、エネルギ投入期間信号IGWが出力されている時刻t3から時刻t4の期間における二次電流I2の制御目標値を「目標二次電流I2*」とする。目標二次電流I2*は、点火プラグ7における放電を良好に維持可能な程度の電流に設定される。本実施形態では、波状の最大値と最小値との中間値を目標値とするが、波状の最大値又は最小値を目標値としてもよい。
In addition, the control target value of the secondary current I2 during the period from the time t3 to the time t4 when the energy input period signal IGW is output is defined as “target secondary current I2 * ”. The target secondary current I2 * is set to a current that can maintain a good discharge in the
時刻t1にて点火信号IGTがH(ハイ)レベルに立ち上がると、点火スイッチ45がオンされる。このとき、エネルギ投入期間信号IGWはL(ロー)レベルであるため放電スイッチ57はオフである。これにより、一次コイル41における一次電流I1の通電が開始する。
When the ignition signal IGT rises to the H (high) level at time t1, the
また、点火信号IGTがHレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の充電スイッチ信号SWcが、充電スイッチ53のゲートに入力される。すると、充電スイッチ53のオン後のオフ期間にコンデンサ電圧Vdcがステップ状に上昇する。
このようにして、点火信号IGTがHレベルに立ち上がっている時刻t1から時刻t2間に、点火コイル40が充電されるとともに、DCDCコンバータ51の出力によってコンデンサ56にエネルギが蓄積される。このエネルギの蓄積は、時刻t2までに終了する。
このとき、コンデンサ電圧Vdc、すなわち、コンデンサ56のエネルギ蓄積量は、充電スイッチ信号SWcのオンデューティ比及びオンオフ回数によって制御可能である。
Further, while the ignition signal IGT rises to the H level, the rectangular wave pulse-shaped charging switch signal SWc is input to the gate of the charging
In this way, the
At this time, the capacitor voltage Vdc, that is, the energy storage amount of the
その後、時刻t2において点火信号IGTがLレベルに立ち下げられ、点火スイッチ45がオフされると、それまで一次コイル41に通電していた一次電流I1が急激に遮断される。すると、二次コイル42に高電圧が発生し、点火プラグ7の電極間にて放電が発生する。放電が発生すると、二次コイル42に二次電流I2が流れる。
時刻t2で点火放電を発生させた後にエネルギ投入を行わない場合、二次電流I2は、破線BL1で示すように、時間経過とともに0[A]に近づき、放電を維持できない程度まで減衰すると放電は終了する。このような放電による点火方式を「通常放電」という。
Thereafter, when the ignition signal IGT falls to the L level at time t2 and the
When the energy is not input after the ignition discharge is generated at the time t2, the secondary current I2 approaches 0 [A] with the passage of time as shown by the broken line BL1, and when the discharge is attenuated to such an extent that the discharge cannot be maintained, the discharge finish. Such an ignition method by discharge is referred to as “normal discharge”.
それに対し、本実施形態では、時刻t2の直後の時刻t3にエネルギ投入期間信号IGWがHレベルに立ち上げられ、充電スイッチ53がオフの状態で放電スイッチ57がオンされる。放電スイッチ57がオンされると、コンデンサ56の蓄積エネルギが放出され、一次コイル41の接地側に投入される。これにより、点火放電中に、投入エネルギPに起因する一次電流I1が通電する。
On the other hand, in this embodiment, the energy input period signal IGW is raised to H level at time t3 immediately after time t2, and the
このとき、二次コイル42には、時刻t2から時刻t3の間に通電していた二次電流I2に対し、投入エネルギPに起因する一次電流I1の通電に伴う追加分が同じ極性で重畳される。この一次電流I1の重畳は、時刻t3から時刻t4の間、放電スイッチ57がオンされる毎に行われる。
すなわち、放電スイッチ信号SWdがオンになる毎に、コンデンサ56の蓄積エネルギにより一次電流I1が順次追加される。これに対応して、二次電流I2が順次追加される。これにより、実線SL1に示すように、二次電流I2は、目標二次電流I2*に一致するように維持される。
時刻t4でエネルギ投入期間信号IGWがLレベルに立ち下げられると、放電スイッチ信号SWdのオンオフ動作が停止し、一次電流I1及び二次電流I2はゼロとなる。
At this time, the
That is, each time the discharge switch signal SWd is turned on, the primary current I1 is sequentially added by the energy stored in the
When the energy input period signal IGW falls to the L level at time t4, the on / off operation of the discharge switch signal SWd stops, and the primary current I1 and the secondary current I2 become zero.
このように、時刻t2における点火放電の後、一次コイル41の接地側から点火コイル40にエネルギを投入する制御方式は、周知の多重放電方式のように、一次コイル41のバッテリ6側、或いは二次コイル42の点火プラグ7と反対側から点火コイル40にエネルギを投入する方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、二次電流I2の極性を交番させることなく継続できるので混合気を点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
As described above, after the ignition discharge at time t2, the control method for supplying energy to the
第1実施形態によるエンジン制御装置1は、上述したように混合気を点火可能な状態を一定期間持続させることが可能な放電制御部30、及び、触媒温度判定部34を備えていることに特徴がある。ここで、エンジン制御装置1による触媒暖機処理について、図4のフローチャートに基づいて説明する。第1実施形態によるエンジン制御装置1では、エンジン12における吸気、圧縮、膨張及び排気の一つの燃焼サイクル毎に、図4に示すフローチャートに沿って触媒19の暖機制御が必要か否かを判定し、当該判定に基づいて点火プラグ7の放電状態としての放電時間、放電開始タイミング、及び、二次電流I2の大きさ、並びに、燃料の噴射時期を制御する。
The engine control apparatus 1 according to the first embodiment includes the
最初に、ステップ(以下、「S」とする)101において、エンジン12の運転状態を検出する。S101では、クランク位置センサ35などが出力する検出信号に基づいてエンジン12の運転状態を検出する。例えば、クランク位置センサ35が出力するクランク角信号に基づいて、エンジン12の回転数を事前に記憶しているマップから読み込む。また、触媒温度センサ341が出力する触媒温度信号に基づいて触媒19の現在の温度を算出する。
First, in step (hereinafter referred to as “S”) 101, the operating state of the
次に、S102において、触媒19の暖機制御が必要か否かを判定する。S101において算出された触媒19の現在の温度が所定の温度、すなわち、排気に含まれる除去対象物質を効率的に除去することが可能な温度、より低いか否かを触媒温度判定部34が判定する。S102では、エンジン12の運転状態、例えば、エンジン12がS101において読み込まれたエンジン12の回転数が定常運転における回転数であるか否かも考慮して判定する。一実施形態によるエンジン制御装置1では、エンジン12の回転数が定常運転における回転数であることを条件として触媒19の温度が所定の温度より低いか否かを判定する。S102において、触媒19の現在の温度が所定の温度より低いと判定されると、触媒19の暖機制御が必要であるとしてS103に移行する。S102において、触媒19の現在の温度が所定の温度と同じ、または、所定の温度より高いと判定されると、触媒19の暖機制御は不要であるとして、S101に戻る。
Next, in S102, it is determined whether or not the warm-up control of the
次に、S103において、点火プラグ7の放電時間を延長する制御を行う。S103では、制御信号出力部33は、点火プラグ7の放電時間を、エンジン12が定常運転しているとき点火プラグ7が燃焼室16の混合気に点火するため放電する時間である通常の放電時間より長くするようエネルギ投入期間信号IGWを出力する。点火回路ユニット31は、充電スイッチ53と放電スイッチ57との切替によってエネルギ蓄積コイル52から点火プラグ7の放電に必要なエネルギを同じ極性で重畳して点火コイル40に供給する。これにより、点火プラグ7の放電が通常の放電時間に比べ延長され、放電が継続されている間、図3の実線SL1に示すように比較的長い時間(図3の時間P1)二次電流I2が流れる。
Next, in S103, control for extending the discharge time of the
一実施形態による点火プラグ7の放電時間延長制御では、延長する放電時間は、S101において検出される触媒19の現在の温度、及び、S104における点火プラグ7の放電開始タイミングの位置によって決定される。具体的には、触媒19の温度が低ければ低いほど点火プラグ7の放電時間の長さは長くなる。また、点火プラグ7の放電開始タイミングが遅角側に移行すればするほど、点火プラグ7の放電時間の長さは長くなる。
In the
次に、S104において、触媒19の暖機制御を行う。S104における触媒19の暖機制御について図5に基づいて説明する。
図5に、エンジン12の定常運転制御及び触媒暖機制御のそれぞれにおけるエンジン12の各部の動作のタイムチャートを示す。図5では、共通の横軸にクランクシャフト18のクランク角(ピストン17の位置)を示し、縦軸に上から吸気弁22の開閉状態、排気弁23の開閉状態、定常運転制御におけるエンジン12の各部の動作及び燃焼室16の圧力、触媒暖機制御におけるエンジン12の各部の動作及び燃焼室16の圧力を示している。定常運転制御及び触媒暖機制御におけるエンジン12の各部の動作においては、吸気ポート用インジェクタ15による吸気マニホールド14内への燃料の噴射時期を「吸気マニホールド噴射時期」と示す。また、直噴用インジェクタ26による燃焼室16への燃料の噴射時期を「燃焼室噴射時期」と示す。また、点火プラグ7の放電時期を「放電時期」と示し、燃焼室16の圧力を「燃焼室圧力」と示す。なお、燃焼室圧力は、点火プラグ7による放電によって燃焼室16の混合気が点火する前後における圧力のみ示す。
Next, in S104, warm-up control of the
FIG. 5 shows a time chart of the operation of each part of the
横軸の時間は、一回の燃焼サイクルにおいてピストン17が圧縮TDCの位置にあるときを0°とし、その後、当該一回の燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおいてピストン17が圧縮TDCの位置にあるときを720°として説明する。また、図5において、当該次の燃焼サイクルにおいてピストン17が圧縮TDC後のBDCの位置にあるときを当該一回の燃焼サイクルにおける圧縮TDCから900°の位置にあるとする。
The time on the horizontal axis is 0 ° when the
また、図5において、それぞれの噴射時期に示す実線矢印の長さは、それぞれの噴射時期における燃料の噴射時間を示す。一方、放電時期は、点火プラグ7の放電開始タイミングを示すものであって、点火プラグ7の放電時間を示すものではない。なお、触媒暖機制御における点火プラグ7の放電時間は、上述したように、S103における放電時間の延長によって、定常運転制御における点火プラグ7の放電時間より長くなるよう設定されている。
In FIG. 5, the length of the solid line arrow shown at each injection time indicates the fuel injection time at each injection time. On the other hand, the discharge timing indicates the discharge start timing of the
最初に、吸気弁22及び排気弁23の動作について説明する。
吸気弁22は、実線矢印V22が示すように、ピストン17が180°から360°に移動する途中、すなわち、圧縮TDC後のBDCから排気TDCに移動する途中において開弁し、吸気マニホールド14内の気体を燃焼室16に導入する。その後、ピストン17が540°から720°に移動する途中、すなわち、排気TDC後のBDCから次の圧縮TDCに移動する途中において閉弁する。
排気弁23は、実線矢印V23が示すように、ピストン17が0°から180°に移動する途中、すなわち、圧縮TDCからBDCに移動する途中において開弁し、燃焼排ガスを排気マニホールド20に排出する。その後、ピストン17が360°、すなわち、排気TDCの位置にあるとき閉弁する。
First, operations of the
The
The
次に、定常運転制御における各部の動作及び燃焼室16の圧力変化を説明する。
吸気ポート用インジェクタ15は、ピストン17が180°から360°に移動する途中であって、吸気弁22が開弁する前に吸気マニホールド14に燃料を噴射する(実線矢印IJ11)。また、直噴用インジェクタ26は、ピストン17が360°から540°に移動する途中であって、吸気弁22が開弁しているとき、燃焼室16に燃料を噴射する(実線矢印IJ12)。
吸気ポート用インジェクタ15及び直噴用インジェクタ26による燃料の噴射の後、点火プラグ7は、エンジン12でのノッキングを回避しつつ出力が最大となるようピストン17が680°から720°(圧縮TDC)の位置にあるとき、放電を開始し、燃焼室16の混合気を燃焼する(白抜き丸印SP1)。このとき、図5の曲線CL1に示すように、燃焼室16の圧力は、放電開始タイミングから少し遅れた時刻において最大となる。
Next, the operation of each part and the pressure change in the
The
After the fuel injection by the
次に、触媒暖機制御における各部の動作及び燃焼室16の圧力変化を定常運転制御における各部の動作及び燃焼室16の圧力変化と比較しながら説明する。
吸気ポート用インジェクタ15は、定常運転制御の場合と同じように、ピストン17が180°から360°に移動する途中であって、吸気弁22が開弁する前に吸気マニホールド14に燃料を噴射する(実線矢印IJ21)。
一方、直噴用インジェクタ26は、ピストン17が540°から720°に移動する途中において、吸気弁22が閉弁した後に燃焼室16に燃料を噴射する(実線矢印IJ22)。すなわち、触媒暖機制御における直噴用インジェクタ26の燃料の噴射時期は、定常運転制御における直噴用インジェクタ26の燃料の噴射時期に比べ圧縮TDC寄りに設定されている。
吸気ポート用インジェクタ15及び直噴用インジェクタ26による燃料の噴射の後、点火プラグ7は、720°から900°に移動する途中に放電を開始し、燃焼室16の混合気を燃焼する(白抜き丸印SP2)。すなわち、触媒暖機制御における点火プラグ7の放電開始タイミングは、定常運転制御における点火プラグ7の放電開始タイミングに比べ遅角側に設定されている。
S103における放電延長制御及びS104における触媒暖機制御によって、図5の曲線CL2に示すように、燃焼室16の圧力は、圧縮TDC直後に最大となった後一旦小さくなるが、点火プラグ7の放電開始によって720°から900°に移動する途中に再び上昇する。
Next, the operation of each part in the catalyst warm-up control and the pressure change in the
As in the case of steady operation control, the
On the other hand, the
After the fuel injection by the
By the discharge extension control in S103 and the catalyst warm-up control in S104, as shown by the curve CL2 in FIG. 5, the pressure in the
次に、S105において、触媒19の暖機制御を終了するか否かを判定する。S105では、触媒19の温度が所定の温度以上となっているか否かを触媒温度判定部34が判定する。S105において、触媒19の温度が所定の温度以上となっていると判定されると触媒19の暖機制御を終了し、S106に移行する。S105において、触媒19の温度が所定の温度より低いと判定されると、S102に戻る。
Next, in S105, it is determined whether or not to end the warm-up control of the
次に、S106において、エンジン12を定常運転制御にする。これにより、エンジン制御装置1による触媒暖機処理を終了する。
Next, in S106, the
一実施形態によるエンジン制御装置1では、触媒温度判定部34は、触媒19の温度が排気に含まれる除去対象物質を効率的に除去することが可能な温度より低いか否かを判定する。触媒19の温度が排気に含まれる除去対象物質を効率的に除去することが可能な温度より低いとき、点火プラグ7の放電開始タイミングを遅角側に設定しつつ、点火プラグ7の放電時間を通常の放電時間より長くする。
In the engine control apparatus 1 according to the embodiment, the catalyst
図6(a)に、点火プラグの放電時期と排気温度との関係を示す。図6(a)では、横軸に点火プラグの放電時期を示し、縦軸に燃焼室から排出される排気の温度を示す。図6(a)の実線SL3に示すように、エンジンの燃焼においては点火プラグの放電時期が遅角側に設定されるほど排気温度が高くなる。このため、燃焼熱を利用して触媒を迅速に所定の温度とするためには、点火プラグの放電時期をできるだけ遅角側に設定することが望ましい。 FIG. 6A shows the relationship between the discharge timing of the spark plug and the exhaust temperature. In FIG. 6A, the horizontal axis represents the discharge timing of the spark plug, and the vertical axis represents the temperature of the exhaust discharged from the combustion chamber. As indicated by a solid line SL3 in FIG. 6A, the exhaust gas temperature increases as the discharge timing of the spark plug is set to the retarded side during engine combustion. For this reason, in order to quickly bring the catalyst to a predetermined temperature using the combustion heat, it is desirable to set the discharge timing of the spark plug as late as possible.
しかしながら、点火プラグの放電時期を遅角側に設定しすぎると、膨張中の混合気を点火することになるため、失火しやすくなりエンジンが出力するトルクの変動が大きくなる。図6(b)には、点火プラグの放電時期とトルク変動との関係を示す。ここで、縦軸に示すトルク変動とは、一定以上のトルクの変化が発生する頻度を示している。図6(b)には、放電延長制御における点火プラグ7の放電時期とトルク変動との関係を実線SL4で示す。また、比較例として、前述の「通常放電」による点火プラグの放電を実行する放電通常制御における点火プラグの放電時期とトルク変動との関係を破線BL3で示す。なお、図6(b)にはトルク変動の上限を破線BL0で示す。このトルク変動の上限を超える程度にトルク変動が大きくなると、エンジンを搭載する車両のドライバビリティが許容できない程度に悪化する。
However, if the discharge timing of the spark plug is set too late, the expanding air-fuel mixture is ignited, so that misfire is likely to occur and the fluctuation in torque output from the engine increases. FIG. 6B shows the relationship between spark plug discharge timing and torque fluctuation. Here, the torque fluctuation shown on the vertical axis indicates the frequency at which a torque change of a certain level or more occurs. In FIG. 6B, the relationship between the discharge timing of the
図6(b)に示すように、放電延長制御及び放電通常制御のいずれにおいても点火プラグ7の放電時期を遅角側に設定するにつれてトルク変動は大きくなる。このとき、放電延長制御は、放電通常制御に比べトルク変動の上限に到達する放電時期の位置をより遅角側に設けることができる。
As shown in FIG. 6B, the torque fluctuation increases as the discharge timing of the
一実施形態によるエンジン制御装置1では、エンジン12の運転状態も考慮して触媒19の現在の温度が所定の温度より低いと判定されると、触媒19の暖機制御が必要であるとして点火プラグ7の放電時間を通常の放電時間より長くする。これにより、点火プラグ7は、燃焼室16の混合気の点火に必要なエネルギを比較的長い時間供給し続けるため、混合気を確実に燃焼することができる。混合気が確実に燃焼すると、排気の流れに乗って燃焼熱が触媒19に伝わり、触媒19の温度を迅速に上昇させることができる。また、混合気を確実に燃焼することができるためエンジン12が出力するトルクが比較的安定する。したがって、早期に所定の温度まで上昇する触媒19によって排気に含まれる除去対象物質を効率的に除去し、混合気の不完全な燃焼によって発生するトルク変動を小さくすることができる。
In the engine control apparatus 1 according to the embodiment, if it is determined that the current temperature of the
また、一実施形態によるエンジン制御装置1では、触媒19の温度が所定の温度より低いと判定されると、触媒暖機制御として点火プラグ7の放電時期を定常運転制御における点火プラグ7の放電時期に比べ遅角側に移行する。これにより、排気弁23の開弁直前に混合気を燃焼させ、燃焼熱をできるだけ多く触媒19に伝えることができる。このとき、点火プラグ7の放電開始タイミングを遅角側に移行すると、定常運転制御における点火プラグ7の放電時間では膨張中の混合気は失火しやすい。このため、混合気の燃焼が不安定になるおそれがある。
そこで、一実施形態によるエンジン制御装置1では、触媒暖機制御における点火プラグ7の放電時間をS104における点火プラグ7の遅角側への移行の大きさに応じて変更し、燃焼室16における混合気の失火を防止する。したがって、エンジン制御装置1では、点火プラグ7の放電時期が遅角側に移行しても混合気を確実に燃焼し、トルク変動をさらに小さくすることができる。
Further, in the engine control apparatus 1 according to the embodiment, when it is determined that the temperature of the
Therefore, in the engine control apparatus 1 according to the embodiment, the discharge time of the
また、一実施形態によるエンジン制御装置1では、触媒19の温度が低ければ低いほど点火プラグ7の放電時間の長さは長くなる。さらに、二次電流I2を増加させ、放電エネルギを大きくすることができる。これにより、燃焼室16の混合気を確実に燃焼し、燃焼熱を触媒19に伝えることができる。したがって、触媒19の温度をさらに迅速に上昇させることができる。
Further, in the engine control apparatus 1 according to the embodiment, the lower the temperature of the
また、一実施形態によるエンジン制御装置1では、エネルギ投入制御の方式として、DCDCコンバータ51で昇圧しコンデンサ56に蓄電した投入エネルギを一次コイル41の接地側から投入するため、多重放電等のエネルギ投入方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、混合気が点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
Further, in the engine control apparatus 1 according to the embodiment, as the energy input control method, the input energy boosted by the
また、エネルギ投入期間IGWの間、二次電流I2は、常に負の値となる。これにより、交番電流を用いる他の方式に比べゼロクロスしないため、吹き消えの発生を防止することができる。したがって、混合気を安定して燃焼することができる。 Further, during the energy input period IGW, the secondary current I2 is always a negative value. Accordingly, since zero crossing is not performed as compared with other methods using an alternating current, occurrence of blow-out can be prevented. Therefore, the air-fuel mixture can be combusted stably.
また、一実施形態によるエンジン制御装置1では、二次電流検出抵抗47及び二次電流検出回路48を備えている。これにより、二次電流I2をフィードバック制御するため、フィードフォワード制御に対し、二次電流I2の実値を目標二次電流I2*に精度良く一致させることができる。
Further, the engine control apparatus 1 according to the embodiment includes a secondary current detection resistor 47 and a secondary
(その他の実施形態)
(ア)上述した実施形態では、触媒温度センサが出力する触媒温度信号及びクランク位置センサから取得したエンジンの運転状態に基づいて、触媒の現在の温度が所定の温度より低いか否かを判定するとした。しかしながら、「運転状態検出手段」は、これに限定されない。触媒温度判定部は、触媒温度センサが検出する値のみから触媒の現在の温度が所定の温度より低いか否かを判定してもよい。また、エンジン制御装置が触媒温度センサを備えていない場合、触媒温度判定部は、クランク位置センサが検出するエンジンの回転数を元にしてマップに基づいて触媒の現在の温度が所定の温度より低いか否かを判定してもよい。また、水温センサが出力するエンジンの冷却水の温度に基づいて触媒の現在の温度が所定の温度より低いか否かを判定してもよい。
(Other embodiments)
(A) In the above-described embodiment, based on the catalyst temperature signal output from the catalyst temperature sensor and the engine operating state acquired from the crank position sensor, it is determined whether or not the current temperature of the catalyst is lower than a predetermined temperature. did. However, the “running state detection means” is not limited to this. The catalyst temperature determination unit may determine whether or not the current temperature of the catalyst is lower than a predetermined temperature only from the value detected by the catalyst temperature sensor. Further, when the engine control device does not include a catalyst temperature sensor, the catalyst temperature determination unit determines that the current temperature of the catalyst is lower than a predetermined temperature based on the map based on the engine speed detected by the crank position sensor. It may be determined whether or not. Further, it may be determined whether or not the current temperature of the catalyst is lower than a predetermined temperature based on the temperature of the engine coolant output from the water temperature sensor.
(イ)上述した実施形態では、S102において触媒の現在の温度が所定の温度より低いと判定され、S103において点火プラグの放電時間を延長する制御を行うとき、二次電流が同じ極性で増加するよう点火プラグの放電に必要なエネルギを同じ極性で重畳して点火コイルに供給され、点火プラグの放電が通常の放電時間に比べ延長されるとした。しかしながら、S103における点火プラグの制御はこれに限定されない。放電時間を通常の放電時間から延長するだけでもよいし、放電電流を同じ極性で増加させるだけでもよい。 (A) In the above-described embodiment, when the current temperature of the catalyst is determined to be lower than the predetermined temperature in S102, and the control for extending the discharge time of the spark plug is performed in S103, the secondary current increases with the same polarity. It is assumed that the energy required for the discharge of the spark plug is superimposed with the same polarity and supplied to the ignition coil, and the discharge of the spark plug is extended compared to the normal discharge time. However, the control of the spark plug in S103 is not limited to this. The discharge time may be simply extended from the normal discharge time, or the discharge current may be increased with the same polarity.
(ウ)上述した実施形態では、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」における制御条件を放電時期に応じて点火プラグにおける放電時間を延長するとした。この他、二次電流又はエネルギ投入期間を可変制御可能な方式であれば、従来の多重放電方式や特開2012−167665号公報に開示された「DCO方式」等のエネルギ投入制御方式に対して、本発明を適用し、放電時期に応じて点火プラグにおける放電時間を延長するようにしてもよい。また、図7に示すように、二次電流の最大電流を通常(図7の破線BL2)より大きくなるよう、例えば、コイルに供給されるバッテリの電圧を高めて実線SL2のように流し、二次電流が流れ始めてから減衰するまで時間P2を長くすることによって点火プラグの放電時間を延長してもよい。 (C) In the above-described embodiment, the control condition in the “method of inputting energy from the ground side of the primary coil” developed by the present applicant is assumed to extend the discharge time in the spark plug according to the discharge timing. In addition, as long as the secondary current or the energy input period can be variably controlled, the conventional multiple discharge method and the energy input control method such as “DCO method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167665 can be used. The present invention may be applied to extend the discharge time in the spark plug according to the discharge timing. Further, as shown in FIG. 7, for example, the battery voltage supplied to the coil is increased so that the maximum secondary current becomes larger than normal (broken line BL <b> 2 in FIG. 7) and flows as shown by the solid line SL <b> 2. You may extend the discharge time of a spark plug by lengthening time P2 until it attenuate | damps after a next current begins to flow.
また、放電制御部によるエネルギ投入制御は、図3に示すように、点火信号のHレベル中に充電スイッチ信号をオンオフしてコンデンサ電圧を蓄積した後、エネルギ投入期間に、一次コイルの接地側にエネルギを投入する方法に限らない。例えば、エネルギ投入期間に、充電スイッチ信号と放電スイッチ信号とを交互にオンオフ制御することで、充電スイッチ信号がオンのときエネルギ蓄積コイルが蓄積したエネルギを、その都度、一次コイルの接地側に投入するようにしてもよい。その場合、コンデンサを備えなくてもよい。 Further, as shown in FIG. 3, the energy input control by the discharge control unit is performed by turning on / off the charge switch signal during the H level of the ignition signal and accumulating the capacitor voltage, and then on the ground side of the primary coil during the energy input period. It is not limited to the method of inputting energy. For example, the charge switch signal and discharge switch signal are alternately turned on and off during the energy input period, so that the energy stored in the energy storage coil when the charge switch signal is on is input to the ground side of the primary coil each time. You may make it do. In that case, the capacitor may not be provided.
(エ)上述した実施形態では、放電制御部は、二次電流検出抵抗及び二次電流検出回路を備え、二次電流をフィードバック制御するとした。しかしながら、二次電流の制御の方法は、これに限定されない。例えば、二次電流をフィードフォワード制御してもよい。 (D) In the above-described embodiment, the discharge control unit includes the secondary current detection resistor and the secondary current detection circuit, and performs feedback control of the secondary current. However, the method of controlling the secondary current is not limited to this. For example, the secondary current may be feedforward controlled.
(オ)上述の実施形態では、点火スイッチは、IGBTに限らず、比較的耐圧の高い他のスイッチング素子で構成されてもよい。また、充電スイッチ及び放電スイッチは、MOSFETに限らず、他のスイッチング素子で構成されてもよい。 (E) In the above-described embodiment, the ignition switch is not limited to the IGBT, and may be composed of another switching element having a relatively high breakdown voltage. Further, the charge switch and the discharge switch are not limited to MOSFETs, and may be composed of other switching elements.
(カ)上述の実施形態では、直流電源は、バッテリであるとした。しかしながら、直流電源の種類はこれに限定されない。例えば、交流電源をスイッチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源等で構成されてもよい。 (F) In the above-described embodiment, the DC power source is a battery. However, the type of DC power supply is not limited to this. For example, the AC power source may be constituted by a DC stabilized power source stabilized by a switching regulator or the like.
(キ)上記実施形態では、エネルギ投入部は、DCDCコンバータによって、バッテリの電圧を昇圧しているとした。しかしながら、エネルギ投入部の種類はこれに限定されない。放電制御部がハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される場合、主機バッテリの出力電圧をそのまま、或いは降圧して、投入エネルギとして用いてもよい。 (G) In the above embodiment, the energy input unit boosts the voltage of the battery by the DCDC converter. However, the type of energy input unit is not limited to this. When the discharge control unit is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle, the output voltage of the main battery may be used as input energy as it is or after being stepped down.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
1 ・・・エンジン制御装置(内燃機関の制御装置)、
12 ・・・エンジン(内燃機関)、
14 ・・・吸気マニホールド(吸気系)、
16 ・・・燃焼室、
19 ・・・触媒、
20 ・・・排気マニホールド(排気系)、
30 ・・・放電制御部、
34 ・・・触媒温度判定部(触媒温度判定手段)、
341 ・・・触媒温度センサ(運転状態検出手段)、
35 ・・・クランク位置センサ(運転状態検出手段)。
1 ... Engine control device (control device for internal combustion engine),
12 ... Engine (internal combustion engine),
14 ... intake manifold (intake system),
16 ... combustion chamber,
19 ・ ・ ・ Catalyst,
20 ... Exhaust manifold (exhaust system),
30: Discharge control unit,
34 ... Catalyst temperature determination unit (catalyst temperature determination means),
341 ... Catalyst temperature sensor (operating state detection means),
35 ... Crank position sensor (operating state detecting means).
Claims (6)
放電により混合気に点火する点火プラグの放電状態を制御する放電制御部(30)と、
前記内燃機関の運転状態を検出し、前記内燃機関の運転状態に基づいて検出信号を出力する運転状態検出手段(35、341)と、
前記運転状態検出手段が出力する信号に基づいて、前記内燃機関の排気系(20)に設けられる触媒(19)の温度が所定の温度より低いか否かを判定する触媒温度判定手段(34)と、
を備え、
前記放電制御部は、前記触媒の温度が所定の温度より低いと前記触媒温度判定手段が判定すると、前記点火プラグの放電時間の通常の放電時間からの延長及び放電電流の同じ極性での増加の少なくとも一方を行うことを特徴とする内燃期間の制御装置。 A control device (1) for an internal combustion engine for controlling combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber (16) of the internal combustion engine (12),
A discharge controller (30) for controlling a discharge state of a spark plug for igniting an air-fuel mixture by discharge;
Operating state detecting means (35, 341) for detecting the operating state of the internal combustion engine and outputting a detection signal based on the operating state of the internal combustion engine;
Catalyst temperature determination means (34) for determining whether the temperature of the catalyst (19) provided in the exhaust system (20) of the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature based on a signal output from the operating state detection means. When,
With
When the catalyst temperature determining means determines that the temperature of the catalyst is lower than a predetermined temperature, the discharge control unit extends the discharge time of the spark plug from the normal discharge time and increases the discharge current with the same polarity. A control device for an internal combustion period, wherein at least one of them is performed.
直流電源(6)から供給される一次電流が流れる一次コイル(41)、及び、前記点火プラグの電極に接続され前記一次電流の通電及び遮断によって発生する前記放電電流としての二次電流が流れる二次コイル(42)を有する点火コイル(40)と、
前記一次コイルの前記直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号(IGT)に従って前記一次電流の通電と遮断とを切り替える点火スイッチ(45)と、
前記点火スイッチによる前記一次電流の遮断によって前記点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間(IGW)において、放電を可能とするエネルギを前記点火コイルの接地側から継続的に投入するエネルギ投入手段(50)と、
前記放電時期判定手段と電気的に接続し、前記エネルギ投入手段による投入エネルギを制御する投入エネルギ制御手段(33)と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃期間の制御装置。 The discharge controller is
A primary coil (41) through which a primary current supplied from a DC power source (6) flows, and a secondary current as the discharge current that is connected to the electrode of the spark plug and is generated by energization and interruption of the primary current flows. An ignition coil (40) having a secondary coil (42);
An ignition switch (45) connected to a ground side opposite to the DC power source of the primary coil and switching between energization and interruption of the primary current according to an ignition signal (IGT);
In a predetermined energy input period (IGW) after the ignition plug is discharged by cutting off the primary current by the ignition switch, energy enabling discharge is continuously input from the ground side of the ignition coil. Energy input means (50);
Input energy control means (33) that is electrically connected to the discharge timing determination means and controls input energy by the energy input means;
The control apparatus for an internal combustion period according to claim 1, comprising:
第一制御端子、第一電源側端子、及び、前記一次コイルの他端に接続する第一接地側端子を有し、前記第一制御端子に入力された放電スイッチ信号(SWd)に基づいて前記第一電源側端子と前記第一接地側端子との間のオンオフを制御する放電スイッチ(57)と、
第二制御端子、前記第一電源側端子に接続する第二電源側端子、及び、接地されている第二接地側端子を有し、前記第二制御端子に入力された充電スイッチ信号(SWc)に基づいて前記第二電源側端子と前記第二接地側端子との間のオンオフを制御する充電スイッチ(53)と、
前記直流電源における非接地側出力端子と前記第二電源側端子とに接続するよう設けられ、前記充電スイッチのオンによってエネルギが蓄積されるエネルギ蓄積コイル(52)と、
を有し、
前記投入エネルギ制御手段は、
前記充電スイッチのオンにより前記エネルギ蓄積コイルにエネルギが蓄積されているとき前記点火スイッチのオフにより開始された前記点火プラグの放電中に前記充電スイッチのオフ及び前記放電スイッチのオンにより前記エネルギ蓄積コイルからエネルギを放出し、前記一次コイルの他端側から前記一次コイルに一次電流を供給するよう前記放電スイッチ及び前記充電スイッチを制御することを特徴とする請求項2に記載の内燃期間の制御装置。 The energy input means includes
A first control terminal, a first power supply side terminal, and a first ground side terminal connected to the other end of the primary coil, and based on a discharge switch signal (SWd) input to the first control terminal A discharge switch (57) for controlling on / off between the first power supply side terminal and the first ground side terminal;
A charge switch signal (SWc) input to the second control terminal, having a second control terminal, a second power supply side terminal connected to the first power supply side terminal, and a grounded second ground side terminal A charge switch (53) for controlling on / off between the second power supply side terminal and the second ground side terminal based on
An energy storage coil (52) provided to be connected to the non-grounded output terminal and the second power supply side terminal of the DC power supply, and to store energy when the charging switch is turned on;
Have
The input energy control means includes:
When energy is stored in the energy storage coil by turning on the charge switch, the energy storage coil is turned off by turning off the charge switch and turning on the discharge switch during discharge of the spark plug started by turning off the ignition switch. 3. The internal combustion period control device according to claim 2, wherein the discharge switch and the charge switch are controlled such that energy is discharged from the first coil and a primary current is supplied to the primary coil from the other end side of the primary coil. .
直流電源から供給される一次電流が流れる一次コイル、及び、前記点火プラグの電極に接続され前記一次電流の通電及び遮断によって発生する前記放電電流としての二次電流が流れる二次コイルを有する複数の点火コイルと、
前記複数の点火コイルのそれぞれの前記一次コイルの前記直流電源と反対側である接地側に接続され点火信号に基づいて前記一次電流の通電と遮断とを切り替える複数の点火スイッチと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃期間の制御装置。 The discharge controller is
A plurality of primary coils through which a primary current supplied from a DC power source flows, and secondary coils through which a secondary current as the discharge current is connected to the electrode of the spark plug and is generated by energization and interruption of the primary current. An ignition coil;
A plurality of ignition switches connected to a ground side opposite to the DC power source of the primary coils of each of the plurality of ignition coils, and switching between energization and interruption of the primary current based on an ignition signal;
The control apparatus for an internal combustion period according to claim 1, comprising:
前記直噴用燃料噴射弁は、前記内燃機関のピストン(17)が圧縮行程において下死点から上死点に移動するとき、前記燃焼室に燃料を噴射することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 A direct injection fuel injection valve (26) for injecting fuel into the combustion chamber;
The fuel injection valve for direct injection injects fuel into the combustion chamber when a piston (17) of the internal combustion engine moves from a bottom dead center to a top dead center in a compression stroke. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 6.
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