JP2016148295A - 点火制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火時期が圧縮上死点付近となる場合は、気筒内の流動の乱れが大きいと判定して点火回数を増加させることで点火位置のばらつきを抑制することが可能な点火制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の気筒内の燃料に点火を行う点火装置を制御する点火制御装置４において、点火装置１の点火時期を設定する点火時期設定部８と、内燃機関の１燃焼サイクル中に点火装置が行う点火回数を制御する点火回数制御部９と、を備え、点火回数制御部は、点火時期設定部によって設定される点火時期が基準位置よりも遅角側である場合には、１燃焼サイクル中に点火装置が行う点火回数を増加させるように制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は点火制御装置に係り、特に、内燃機関の１燃焼サイクル中に気筒内の燃料に複数回の点火を行うことが可能な点火制御装置に関する。

内燃機関においては、気筒内の燃料に点火を行う点火装置を点火制御装置により制御し、燃費の改善や出力の向上を図っている。内燃機関の燃費改善手法のひとつには、タンブル流による流動強化がある。内燃機関は、タンブル流による気筒内のガス流動強化によって燃焼安定性の向上や燃焼期間の短縮につながり、燃費改善効果がある。

従来の点火制御装置としては、特許文献１に、目標点火時期が基準位置よりも進角側である場合は、気筒内のタンブル流が強いと判定して内燃機関の１燃焼サイクル中に点火装置が行う点火回数を複数回とし、目標点火時期が基準位置よりも遅角側である場合は、気筒内のタンブル流が弱いと判定して１燃焼サイクル中に点火装置が行う点火回数を低減する点火制御装置が開示されている。これにより、特許文献１では、タンブル流が強い条件でも確実に着火し、燃焼安定性を向上させることが可能としている。

特開２０１４−１７３５６０号公報

ところで、気筒内のタンブル流の強さは、クランク角度によって刻々と変化し、図６に示すように、ピストンが圧縮上死点（クランク角度：７２０ＣＡ）に近づくほど低下する。そのため、上記特許文献１に記載されている通り、目標点火時期が基準位置よりも遅角側になると、点火時期が圧縮上死点に近づくため、気筒内のガス流動空間が減少してタンブル流が弱まる。

しかしながら、圧縮上死点付近では、タンブル流を維持できなくなるため図６に示すようにタンブル比が減少するとともに、気筒内の流動は一定方向への流動ではなくランダムな方向への流動に変化し、気筒内流動における乱れの要素が増加することになる。
このことから、圧縮上死点付近では、気筒内のガス流動における乱れの要素がタンブル流の要素よりも大きくなる。このため、気筒内のガス流動において、気筒内の流動の乱れが大きい場合、上記特許文献１のように点火回数を減少させてしまうと、流動の乱れによって点火プラグの電極間の放電位置が安定せず、点火位置にばらつきが生じやすくなるため、改善が望まれていた。

そこで、この発明は、上記課題を鑑みてなされるものであり、点火時期が圧縮上死点付近となる場合は、気筒内の流動の乱れが大きいと判定して点火回数を増加させることで点火位置のばらつきを抑制することが可能な点火制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、内燃機関の気筒内の燃料に点火を行う点火装置を制御する点火制御装置において、点火装置の点火時期を設定する点火時期設定部と、内燃機関の１燃焼サイクル中に点火装置が行う点火回数を制御する点火回数制御部と、を備え、点火回数制御部は、点火時期設定部によって設定される点火時期が基準位置よりも遅角側である場合には、１燃焼サイクル中に点火装置が行う点火回数を増加させるように制御することを特徴とする。

この発明は、点火時期が基準位置よりも遅角側で圧縮上死点付近となる場合には点火回数を増加させるため、気筒内の流動の乱れが大きい場合であっても点火位置のばらつきを抑制することが可能となる。

図１は点火制御装置のシステム図である。（実施例） 図２は内燃機関の回転数−負荷に対する点火時期マップを示す図である。（実施例） 図３は点火装置の点火時期による点火回数制御のフローチャートである。（実施例） 図４は内燃機関の回転数−負荷に対する点火回数マップを示す図である。（実施例） 図５は内燃機関の回転数−負荷による点火回数制御のフローチャートである。（実施例） 図６はクランク角度に対するタンブル強度の変化を示す図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図１において、内燃機関の気筒内の燃料に点火を行う点火装置１は、点火プラグ２と点火コイル３とを備える。点火装置１は、内燃機関が複数の気筒を有する場合、各気筒の燃焼室に臨ませた点火プラグ２と、各点火プラグ２に夫々接続された点火コイル３とを備える。点火装置１は、点火コイル３を動作して点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。点火装置１は、点火制御装置４により動作を制御される。
点火制御装置４は、制御部５と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出部６と、内燃機関の負荷を検出する負荷検出部７と、を備える。制御部５は、点火装置１の点火時期を設定する点火時期設定部８と、内燃機関の１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を制御する点火回数制御部９と、を備える。点火時期設定部８は、図２に示すように、回転数検出部４によって検出される回転数と負荷検出部５によって検出される負荷とに基づいて、点火装置１の点火時期を設定する。また、点火回数制御部９は、点火時期設定部８によって設定される点火時期が基準位置よりも遅角側である場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を増加させるように制御する。
図２は、内燃機関の回転数と負荷とに基づいて設定される点火時期のマップである。点火時期マップの数値は、圧縮上死点からのクランク角度の増加（遅角）と減少（進角）を示す値である。点火時期設定部８は、図２の点火時期マップを参照することで、内燃機関の回転数と負荷とから点火時期を設定する。
図２の点火時期マップにおいて、太線で囲まれた領域外の領域は、設定される点火時期が「基準位置を含み、基準位置から進角側」であると判定する領域であり、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火の回数とする領域である。そして、図２の点火時期マップにおいて、太線で囲まれた領域は、設定される点火時期が「基準位置よりも遅角側」であると判定する領域であり、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火よりも増加させる領域である。なお、「基準位置」とは、１燃焼サイクルにおける特定のクランク角度のことであり、実験等から最適な位置が設定される。
これにより、点火回数制御部９は、点火時期設定部８により設定される点火時期が、基準位置を含み、基準位置から進角側で圧縮上死点から離間する場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火の回数（１回）に制御する。また、点火回数制御部９は、点火時期設定部８により設定される点火時期が、基準位置よりも遅角側で圧縮上死点付近となる場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火（１回）よりも増加（例えば、２回、または３回）させるように制御する。

次に作用を説明する。
点火制御装置４は、図３に示すように、点火回数制御のプログラムを開始すると（Ｓ１）、回転数検出部４によって検出される回転数、負荷検出部５によって検出される負荷の情報を制御部５に取り込む（Ｓ２）。
制御部５は、点火時期設定部８によって点火時期マップ（図２）を参照し、取り込んだ内燃機関の回転数と負荷とから点火時期を設定する（Ｓ３）。
制御部５は、点火回数制御部９によって点火時期マップ（図２）を参照し、点火時期設定部８によって設定される点火時期が基準位置よりも遅角側の領域にあるか否かを判断する（Ｓ４）。
点火時期が基準位置よりも遅角側であるかの判断（Ｓ４）において、点火回数制御部９は、設定される点火時期が、基準位置を含み、基準位置から進角側の領域にある場合（Ｓ４：ＮＯ）には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火の回数（１回）に制御する（Ｓ５）。
制御部５は、点火時期設定部８により設定される点火時期（Ｓ３）、及び、点火回数制御部９により制御される点火回数（Ｓ５：１回）の動作要求を点火装置１に出力し、プログラムを終了する（Ｓ６）。
動作要求を受けた点火装置１は、１燃焼サイクル中において、点火時期設定部８により設定される点火時期に、点火回数制御部９により制御される点火回数（１回）だけ、点火コイル３を動作して点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。
一方、点火時期が基準位置よりも遅角側であるかの判断（Ｓ４）において、点火回数制御部９は、設定される点火時期が、基準位置よりも遅角側の領域にある場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火の回数（１回）よりも増加（例えば、２回、または３回）させるように制御する（Ｓ７）。
制御部５は、点火時期設定部８により設定される点火時期（Ｓ３）、及び、点火回数制御部９により制御される点火回数（Ｓ７：２回、または３回）の動作要求を点火装置１に出力し、プログラムを終了する（Ｓ６）。
動作要求を受けた点火装置１は、１燃焼サイクル中において、点火時期設定部８により設定される点火時期に、点火回数制御部９により制御される点火回数（２回、または、３回）だけ、点火コイル３を動作して点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。

このように、点火制御装置４は、点火時期設定部８によって設定される点火時期が基準位置よりも遅角側で圧縮上死点付近となる場合には、点火回数制御部９によって１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を増加させるため、気筒内の流動の乱れが大きい場合であっても点火プラグ２の電極間の放電位置を安定させ、点火位置のばらつきを抑制することが可能となる。
このため、点火制御装置４は、気筒内のガス流動において、気筒内の流動の乱れが大きい条件でも確実に着火し、燃焼安定性を向上させることが可能となる。

図４、図５は、別の実施例を示すものである。この実施例の点火制御装置は、図１に示すように構成される。図１において、点火装置１は、複数の気筒を有する内燃機関の各気筒の燃焼室に臨ませた点火プラグ２と、各点火プラグ２に夫々接続された点火コイル３とを備える。点火装置１は、点火コイル３を動作して点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。点火装置１は、点火制御装置４により動作を制御される。
点火制御装置４は、制御部５と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出部６と、内燃機関の負荷を検出する負荷検出部７と、を備える。制御部５は、点火装置１の点火時期を設定する点火時期設定部８と、内燃機関の１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を制御する点火回数制御部９と、を備える。点火時期設定部８は、図２に示すように、回転数検出部４によって検出される回転数と負荷検出部５によって検出される負荷とに基づいて、点火装置１の点火時期を設定する。また、点火回数制御部９は、回転数検出部６によって検出された回転数と、負荷検出部７によって検出された負荷と、に基づいて、内燃機関の運転状態が低回転で高負荷の領域である場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を増加させるように制御する。
図４は、内燃機関の回転数と負荷とに基づいて設定される点火回数を直接示したマップである。点火回転数制御部９は、図４の点火回数マップを参照することで、内燃機関の回転数と負荷とから直接的に点火回数を決定することが可能となる。これは、図２において内燃機関の回転数と負荷とに基づいて点火時期が設定されるため、点火時期に基づいて点火回数が決定されることと同義である。
図４の点火回数マップにおいて、太線で囲まれた領域外の領域は、内燃機関の運転状態が「低回転で低負荷の領域、中回転で低負荷から中負荷の領域、高回転で低負荷から高負荷の領域」であると判定する領域であり、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火とする領域である。そして、図４の点火回数マップにおいて、太線で囲まれた領域は、内燃機関の運転状態が「低回転で高負荷の領域」であると判定する領域であり、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火よりも増加させる領域である。
これにより、点火回数制御部９は、内燃機関の運転状態が低回転で低負荷の領域、中回転で低負荷から中負荷の領域、高回転で低負荷から高負荷の領域で、点火時期が圧縮上死点から離間している場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火の回数（１回）に制御する。また、点火回数制御部９は、内燃機関の運転状態が低回転で高負荷の領域で、点火時期が圧縮上死点付近となる場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火（１回）よりも増加（例えば、２回、または３回）させるように制御する。

次に作用を説明する。
点火制御装置４は、図５に示すように、点火回数制御のプログラムを開始すると（Ｓ１１）、回転数検出部４によって検出される回転数、負荷検出部５によって検出される負荷の情報を制御部５に取り込む（Ｓ１２）。
制御部５は、点火時期設定部８によって点火時期マップ（図２）を参照し、取り込んだ内燃機関の回転数と負荷とから点火時期を設定する。また、制御部５は、点火回数制御部９によって点火回転マップ（図４）を参照し、内燃機関の運転状態から１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を制御する（Ｓ１３）。
点火回数の制御（Ｓ１３）において、点火回数制御部９は、内燃機関の運転状態が、低回転で低負荷の領域、中回転で低負荷から中負荷の領域、高回転で低負荷から高負荷の領域にある場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火の回数（１回）に制御する。
制御部５は、点火時期設定部８により設定される点火時期、及び、点火回数制御部９により設定される点火回数（Ｓ１３：１回）の動作要求を点火装置１に出力し、プログラムを終了する（Ｓ１４）。
動作要求を受けた点火装置１は、１燃焼サイクル中において、点火時期設定部８により設定される点火時期に、点火回数制御部９により設定される点火回数（１回）だけ、点火コイル３を動作して点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。
一方、点火回数の制御（Ｓ１３）において、点火回数制御部９は、内燃機関の運転状態が、低回転で高負荷の領域である場合には、１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を通常点火（１回）よりも増加（例えば、２回、または３回）させるように制御する。
制御部５は、点火時期設定部８により設定される点火時期、及び、点火回数制御部９により制御される点火回数（２回、または３回）の動作要求を点火装置１に出力し、プログラムを終了する（Ｓ１４）。
動作要求を受けた点火装置１は、１燃焼サイクル中において、点火時期設定部８により設定される点火時期に、点火回数制御部９により設定される点火回数（２回、または３回）だけ、点火コイル３を動作して点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。
これにより、点火制御装置４は、１燃焼サイクル中の点火時期設定部８により設定される点火時期に、点火回数制御部９により内燃機関の運転状態の領域に応じて設定される１回、または２回、あるいは３回の点火回数だけ点火プラグ２に放電を起こさせ、気筒内の燃料に点火を行う。

このように、点火制御装置４は、内燃機関の回転数と負荷とに基づいて、内燃機関の運転状態が低回転で高負荷の領域で点火時期が圧縮上死点付近となる場合には、点火回数制御部９によって１燃焼サイクル中に点火装置１が行う点火回数を増加させるため、気筒内の流動の乱れが大きい場合であっても点火プラグ２の電極間の放電位置を安定させ、点火位置のばらつきを抑制することが可能となる。
このため、点火制御装置４は、気筒内のガス流動において、気筒内の流動の乱れが大きい条件でも確実に着火し、燃焼安定性を向上させることが可能となる。

この発明は、点火時期が圧縮上死点付近となる場合は、気筒内の流動の乱れが大きいと判定して点火回数を増加させることで点火位置のばらつきを抑制することができるものであり、内燃機関の気筒内の燃料に点火を行う点火装置を制御する点火制御装置に利用することが可能である。

１ 点火装置
２ 点火プラグ
３ 点火コイル
４ 点火制御装置
５ 制御部
６ 回転数検出部
７ 負荷検出部
８ 点火時期設定部
９ 点火回数制御部

Claims (2)

1. 内燃機関の気筒内の燃料に点火を行う点火装置を制御する点火制御装置において、前記点火装置の点火時期を設定する点火時期設定部と、前記内燃機関の１燃焼サイクル中に前記点火装置が行う点火回数を制御する点火回数制御部と、を備え、前記点火回数制御部は、前記点火時期設定部によって設定される点火時期が基準位置よりも遅角側である場合には、１燃焼サイクル中に前記点火装置が行う点火回数を増加させるように制御することを特徴とする点火制御装置。
2. 内燃機関の気筒内の燃料に点火を行う点火装置を制御する点火制御装置において、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出部と、前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出部と、前記内燃機関の１燃焼サイクル中に前記点火装置が行う点火回数を制御する点火回数制御部と、を備え、前記点火回数制御部は、前記回転数検出部によって検出された回転数と、前記負荷検出部によって検出された負荷と、に基づいて、前記内燃機関の運転状態が低回転で高負荷の領域である場合には、１燃焼サイクル中に前記点火装置が行う点火回数を増加させるように制御することを特徴とする点火制御装置。

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