JP3669128B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼方式が切り換えられるとともに、排気の一部が吸気系に再循環される内燃機関の点火時期制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車用の内燃機関においては、燃費を向上させるために燃焼室内における点火プラグ周りの混合気の燃料濃度を高めて着火性を向上させるとともに、混合気の平均空燃比を理論空燃比よりも大幅に大きくするようにした成層燃焼を行うものが提案され、実用されている。こうした成層燃焼を行う内燃機関の一例としては、特開平5−52145号公報に記載されたものがあげられる。
【0003】
通常「成層燃焼」という技術は、燃焼方式を運転状態に応じて切り換えるタイプの内燃機関に適用される。こうしたタイプの内燃機関は、高回転及び高負荷時には、均質混合気を燃焼させて比較的高出力を得やすい均質燃焼を実行する。また、低回転及び低負荷時には、点火プラグ周りの混合気の燃料濃度を高めて着火性を向上させるとともに、混合気の平均空燃比を均質燃焼時よりも大きくすることで燃費を向上させることが可能な成層燃焼を実行する。このように内燃機関の燃焼方式を切り換えることで、必要な機関出力を得るとともに燃費を向上させることができるようになる。
【0004】
また、燃焼方式を切り換える内燃機関においても、通常の内燃機関と同じくエミッション低減を意図して排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環(EGR)機構が採用される。このEGR機構によって排気が吸気系に再循環されると、燃焼室内の温度が下がって窒素酸化物(NOx )の生成が抑制され、エミッションの低減が図られるようになる。こうしたEGR機構によるEGR量は、均質燃焼時よりも成層燃焼時の方が多くされる。これは、成層燃焼では点火プラグの周りに燃料の濃い混合気が存在するため、EGR量を増加してもトルク変動(出力変動)が増加しにくく、上記EGR量増加によってエミッションを一層低減することができるためである。
【0005】
また、上記内燃機関の点火時期は、均質燃焼時よりも成層燃焼時の方が進角されるようになる。これは成層燃焼時にはEGR量が多くなって混合気の火炎伝播速度が遅くなり、均質燃焼時にはEGR量が少なくなって混合気の火炎伝播速度が速くなるためである。このように点火時期を制御することで、燃焼室内での混合気の安定した燃焼が得られるようになる。そして、例えば内燃機関の燃焼方式が均質燃焼から成層燃焼に切り換えられるときには、EGR量が増加されるとともに点火時期が進角されるようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃焼方式が均質燃料から成層燃焼に切り換えられるとき、EGR量が実際に増量されるのには応答遅れが生じるが、点火時期は上記燃焼方式の切り換え直後に進角する。従って、上記燃焼方式の切り換え直後には、EGR量が実際に増量される応答遅れの分だけEGR量に対して点火時期が進角し過ぎた状態になり、その点火時期の過進角に起因してノッキングが生じることとなる。
【0007】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃焼方式の切り換え時に点火時期が進角し過ぎることに起因するノッキングの発生を防止することのできる内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、運転状態に応じて燃焼方式が切り換えられるとともに、排気の一部が吸気系に再循環される内燃機関に適用され、排気再循環量が多いほど点火時期を進角させる点火時期制御装置において、前記燃焼方式の切り換え時に切り換え後の燃焼方式での要求される排気再循環量及び現在の排気再循環量を算出する再循環量算出手段と、それら求められた排気再循環量の差に基づき内燃機関の点火時期遅角量を算出する遅角量算出手段と、排気再循環量が多くなる側へ前記燃焼方式が切り換えられた場合に前記点火時期遅角量を点火時期補正に反映する点火時期補正手段とを備えた。
【0009】
一般に、排気再循環を行うための機構が作動しても実際の排気再循環量は直ちには変化しない。また、内燃機関の燃焼方式の切り換え後において、現在の排気再循環量は、時間経過に伴い燃焼方式の切り換え後での要求される排気際循環量に徐々に近づいてゆく。同構成によれば、排気再循環量算出手段が切り換え後の燃焼方式での要求される排気再循環量及び現在の排気再循環量を算出し、それら排気再循環量の差に基づいて遅角量算出手段が点火時期遅角量を算出する。そして、点火時期補正手段が上記点火時期遅角量を点火時期補正に反映する。そのため、燃焼方式が切り換えられるときに実際の排気再循環量の推移に応答遅れが生じたとしても点火時期が適正状態に維持されるようになる。
請求項2記載の発明では、請求項1に記載の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、前記燃焼方式の切り換え後に前記点火時期遅角量を所定時間遅らせて点火時期補正に反映する。
上記構成によれば、点火時期遅角量の推移態様を燃焼方式の切り換えに伴う実際のEGR量の推移に対応させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を直列4気筒の自動車用ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図1〜図11に従って説明する。
【0011】
図1に示すように、エンジン11は、そのシリンダブロック11a内に往復移動可能に設けられた合計四つのピストン12(図1には一つのみ図示)を備えている。これらピストン12は、コンロッド13を介して出力軸であるクランクシャフト14に連結されている。そして、ピストン12の往復移動は、上記コンロッド13によってクランクシャフト14の回転へと変換されるようになっている。
【0012】
クランクシャフト14にはシグナルロータ14aが取り付けられている。このシグナルロータ14aの外周部には、複数の突起14bがクランクシャフト14の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、シグナルロータ14aの側方には、クランクポジションセンサ14cが設けられている。そして、クランクシャフト14が回転して、シグナルロータ14aの各突起14bが順次クランクポジションセンサ14cの側方を通過することにより、同センサ14cからはそれら各突起14bの通過に対応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。
【0013】
また、シリンダブロック11aの上端にはシリンダヘッド15が設けられ、シリンダヘッド15とピストン12との間には燃焼室16が設けられている。この燃焼室16には、シリンダヘッド15に設けられた一対の吸気ポート17a,17bと、同じく一対の排気ポート18a,18bとが連通している(図1には一方の吸気ポート17b及び排気ポート18bのみ図示)。これら吸気及び排気ポート17a,17b,18a,18bの平断面形状を図2に示す。
【0014】
同図に示されるように、吸気ポート17aは湾曲して延びるヘリカルポートとなっており、吸気ポート17bは直線状に延びるストレートポートとなっている。そして、吸気ポート(ヘリカルポート)17aを通過して燃焼室16に空気が吸入されると、その燃焼室16内に破線矢印で示す方向へスワールが発生するようになる。こうした吸気ポート17a,17b及び排気ポート18a,18bには、それぞれ吸気バルブ19及び排気バルブ20が設けられている。
【0015】
一方、図1に示すように、シリンダヘッド15には、上記吸気バルブ19及び排気バルブ20を開閉駆動するための吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22が回転可能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト21,22は、タイミングベルト及びギヤ(共に図示せず)等を介してクランクシャフト14に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャフト14の回転が伝達されるようになる。そして、吸気カムシャフト21が回転すると、吸気バルブ19が開閉駆動されて、吸気ポート17a,17bと燃焼室16とが連通・遮断される。また、排気カムシャフト22が回転すると、排気バルブ20が開閉駆動されて、排気ポート18a,18bと燃焼室16とが連通・遮断される。
【0016】
シリンダヘッド15において、吸気カムシャフト21(図1)の側方には、同シャフト21の外周面に設けられた突起21aを検出して検出信号を出力するカムポジションセンサ21bが設けられている。そして、吸気カムシャフト21が回転すると、同シャフト21の突起21aがカムポジションセンサ21bの側方を通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ21bから上記突起21aの通過に対応して所定間隔毎に検出信号が出力されるようになる。
【0017】
吸気ポート17a,17b及び排気ポート18a,18bには、それぞれ吸気管30及び排気管31が接続されている。この吸気管30内及び吸気ポート17a,17b内は吸気通路32となっており、排気管31内及び排気ポート18a,18b内は排気通路33となっている。吸気通路32の上流部分にはスロットルバルブ23が設けられている。このスロットルバルブ23は、スロットル用モータ24の駆動により回動されて開度調節がなされる。
【0018】
また、上記スロットル用モータ24の駆動は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル25の踏込量に基づき制御される。即ち、自動車の運転者がアクセルペダル25を踏込操作すると、アクセルペダル25の踏込量がアクセルポジションセンサ26によって検出され、同センサ26の検出信号に基づきスロットル用モータ24が駆動制御される。このスロットル用モータ24の駆動制御に基づくスロットルバルブ23の開度調節により、吸気通路32の空気流通面積が変化して燃焼室16へ吸入される空気の量が調整されるようになる。
【0019】
更に、吸気通路32におけるスロットルバルブ23よりも下流側に位置して吸気ポート(ストレートポート)17bに連通する吸気通路32には、スワールコントロールバルブ(SCV)34が設けられている。SCV34は、スワール用モータ35の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、SCV34の開度が小さくなるほど、図2に示される吸気ポート(ヘリカルポート)17aを通過する空気の量が多くなり、燃焼室16内に生じるスワールが強くなる。
【0020】
図1に示すように、シリンダヘッド15には、燃料噴射弁40と点火プラグ41とが設けられている。そして、燃料噴射弁40から燃焼室16内へ噴射された燃料が吸気通路32を介して燃焼室16に吸入された空気と混ぜ合わされることによって、燃焼室16内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更に、燃焼室16内の混合気は点火プラグ41によって点火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気通路33に送り出される。なお、上記点火プラグ41による混合気への点火時期は、点火プラグ41の上方に設けられたイグナイタ41aによって調整される。
【0021】
一方、スロットルバルブ23よりも下流側の吸気通路32は、排気再循環(EGR)通路42を介して排気通路33と連通している。このEGR通路42の途中には、ステップモータ43aを備えたEGRバルブ43が設けられている。そして、EGRバルブ43は、ステップモータ43aを駆動制御することで開度調節が行われる。こうしたEGRバルブ43の開度調節により、排気通路33を介して吸気通路32へ再循環する排気の量が調整されるようになる。
【0022】
次に、本実施形態におけるエンジン11の点火時期制御装置の電気的構成を図3に基づいて説明する。
この点火時期制御装置は、燃料噴射時期制御、燃料噴射量制御、点火時期制御及びSCV34の開度制御など、エンジン11の運転状態を制御するための電子制御ユニット(以下「ECU」という)92を備えている。このECU92は、ROM93、CPU94、RAM95及びバックアップRAM96等を備える論理演算回路として構成されている。
【0023】
ここで、ROM93は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されるメモリであり、CPU94はROM93に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM95はCPU94での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM96はエンジン11の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ROM93、CPU94、RAM95及びバックアップRAM96は、バス97を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路98及び外部出力回路99と接続されている。
【0024】
外部入力回路98には、クランクポジションセンサ14c、カムポジションセンサ21b及びクセルポジションセンサ26等が接続されている。一方、外部出力回路99には、スロットル用モータ24、スワール用モータ35、燃料噴射弁40、イグナイタ41a及びEGRバルブ43等が接続されている。
【0025】
このように構成されたECU92は、クランクポジションセンサ14c及びアクセルポジションセンサ26からの検出信号に基づき、エンジン回転数NE及びアクセル踏込量ACCPを求める。そして、求められたエンジン回転数NE及びアクセル踏込量ACCPから図4に示すマップを参照して基本燃料噴射量Qを算出する。このマップから明らかなように、算出される基本燃料噴射量Qは、エンジン回転数NEが高くなるとともにアクセル踏込量ACCPが多くなるほど大きくなり、エンジン回転数NEが低くなるとともにアクセル踏込量ACCPが少なくなるほど小さくなる。
【0026】
また、ECU92は、上記のように算出された基本燃料噴射量Q(機関負荷)及びエンジン回転数NEに基づき、図5に示すマップを参照してエンジン11の燃焼方式を決定する。このマップは、均質燃焼領域A、均質希薄燃焼領域B、弱成層燃焼領域C及び成層燃焼領域Dを備えている。そして、内燃機関における基本燃料噴射量Qとエンジン回転数NEとの関係が領域A〜Dのいずれの領域にあるかにより、エンジン11の燃焼方式は、ECU92によってそれぞれ均質燃焼、均質希薄燃焼、弱成層燃焼及び成層燃焼に決定される。
【0027】
上記マップから明らかなように、エンジン11の運転状態が高回転高負荷へと移行するに従い、エンジン11の燃焼方式は成層燃焼、弱成層燃焼、均質希薄燃焼、均質燃焼へと順次変化することとなる。このように燃焼方式を変化させるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には混合気の空燃比を小さくしてエンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷時には空燃比を大きくして燃費の向上を図るためである。
【0028】
エンジン11の燃焼方式が均質燃焼に決定された場合、ECU92は、スロットル用モータ24を駆動制御し、燃焼室16内の混合気の空燃比が理論空燃比に近い値(例えば12〜15)となるよう基本燃料噴射量Qに応じてスロットルバルブ23の開度調整を行う。また、ECU92は、エンジン11の吸気行程において、燃料噴射弁40を駆動制御して基本燃料噴射量Qに基づいた燃料量を燃焼室16内へ噴射供給し、理論空燃比に近い空燃比となる混合気を形成する。更に、ECU92は、スワール用モータ35を駆動制御して燃焼室16内の混合気が均質なものになるようSCV34の開度調整を行う。
【0029】
また、エンジン11の燃焼方式が均質希薄燃焼に決定された場合、ECU92は、スロットル用モータ24を駆動制御し、燃焼室16内の混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きい値(例えば15〜23)となるよう基本燃料噴射量Qに応じてスロットルバルブ23の開度調整を行う。このようにスロットルバルブ23の開度調整を行うことによって、スロットル開度が上記均質燃焼時よりも大きくなりポンピングロスの低減が図られる。また、ECU92は、エンジン11の吸気行程において、燃料噴射弁40を駆動制御して基本燃料噴射量Qに基づいた燃料量を燃焼室16内へ噴射供給し、理論空燃比よりも大きい空燃比となる混合気を形成する。更に、ECU92は、スワール用モータ35を駆動制御して燃焼室16内にスワールが生じるようSCV34を開度調整し、そのスワールによって理論空燃比よりも大きい空燃比の混合気を安定して燃焼させる。
【0030】
また、エンジン11の燃焼方式が弱成層燃焼に決定された場合、ECU92は、スロットル用モータ24を駆動制御し、燃焼室16内の混合気の空燃比が上記均質希薄燃焼時の空燃比よりも大きい値(例えば20〜23)となるよう基本燃料噴射量Qに応じてスロットルバルブ23の開度調整を行う。このようにスロットルバルブ23の開度調整を行うことによって、スロットル開度が上記均質希薄燃焼時よりも大きくなって一層のポンピングロスの低減が図られる。また、ECU92は、燃料噴射弁40を駆動制御してエンジン11の吸気行程と圧縮行程とに燃焼室16へ基本燃料噴射量Qに基づいた量の燃料を噴射供給する。吸気行程のときに噴射供給された燃料はスワールによって燃焼室16内の空気に均等に分散され、圧縮行程のときに噴射供給された燃料はスワール及びピストン12の頭部に設けられた窪み12aによって点火プラグ41の周りに集められる。
【0031】
ECU92は、スワールの強さが上記のような燃料の分散及び集合に適したものとなるよう、スワール用モータ35を駆動制御してSCV34の開度調整を行う。上記のように吸気行程と圧縮行程との二回に分けて燃料噴射を行うことで、上記均質希薄燃焼と後述する成層燃焼との中間の燃焼方式(弱成層燃焼)で混合気の燃焼が行われ、その弱成層燃焼によって均質希薄燃焼と成層燃焼との切り換え時のトルクショックが抑えられる。この弱成層燃焼では、混合気の空燃比が上記均質希薄燃焼時よりも大きいため、均質希薄燃焼時に比べて一層燃費が向上するようになる。
【0032】
一方、エンジン11の燃焼方式が成層燃焼に決定された場合、ECU92は、スロットル用モータ24を駆動制御し、燃焼室16内の空燃比が上記弱成層燃焼時の空燃比よりも大きい値(例えば25〜50)となるよう基本燃料噴射量Qに応じてスロットルバルブ23の開度調整を行う。このようにスロットルバルブ23の開度調整を行うことによって、スロットル開度が上記弱成層燃焼時よりも大きくなって一層のポンピングロスの低減が図られる。また、ECU92は、燃料噴射弁40を駆動制御してエンジン11の圧縮行程のみに燃焼室16へ基本燃料噴射量Qに基づいた量の燃料を噴射供給し、上記弱成層燃焼時よりも大きい空燃比となる混合気を形成する。
【0033】
更に、ECU92は、スワール用モータ35を駆動制御して燃焼室16内にスワールが生じるよう駆動制御してSCV34を開度調整し、そのスワールによって噴射供給された燃料を点火プラグ41の周りに集める。このように点火プラグ41の周りに燃料を集めることによって、燃焼室16内の混合気全体の平均空燃比を弱成層燃焼時より大きくしても、同プラグ41周りの混合気の燃料濃度が高められて良好な混合気への着火が行われる。従って、成層燃焼では、上記弱成層燃焼時に比べて一層燃費が向上するようになる。
【0034】
ECU92は、基本燃料噴射量Q(機関負荷)とエンジン回転数NEとに基づき要求EGR量REQと、基本点火時期ABSEとをマップ演算によって求める。ECU92は、求められた要求EGR量REQに基づきステップモータ43aを駆動制御し、エンジン11の運転状態に応じたEGR量の調整を行う。また、ECU92は、求められた基本点火時期ABSEに基づきイグナイタ41aを駆動制御し、エンジン11の運転状態に応じた点火時期の調整を行う。ここで、上記要求EGR量REQ及び基本点火時期ABSEを算出するためのマップの一例を図6及び図7に示す。
【0035】
図6に示される要求EGR量REQを算出するためのマップから明らかなように、求められた要求EGR量REQは、エンジン回転数NEが一定である条件のもとで機関負荷が大きくなるほど少なくなる。このように成層燃焼時や弱成層燃焼時などの機関負荷が小さいときほど要求EGR量REQを多くするのは、これらの燃焼方式では点火プラグ41の周りに燃料の濃い混合気が存在し、EGR量を増加してもトルク変動(出力変動)が増加しにくく、上記EGR量の増加によってエミッションを一層低減することができるためである。また、機関負荷の変化に対する要求EGR量REQの推移態様は燃焼方式毎に異なるものとなる。このように燃焼方式毎に要求EGR量REQの推移態様が変化することにより、燃焼方式の切り換え時には要求EGR量REQが瞬時に大きく変化するようになる。
【0036】
また、図7に示される基本点火時期ABSEを算出するためのマップから明らかなように、求められた基本点火時期ABSEは、エンジン回転数NEが一定である条件のもとで機関負荷が大きくなるほど進角する。このように成層燃焼時や弱成層燃焼時などの機関負荷が小さいときほど基本点火時期ABSEを進角させるのは、機関負荷が小さいときには図6のマップから明らかなようにEGR量が多くなって燃焼室16内の混合気における火炎伝播速度が遅くなり、早期に混合気への点火を行う必要が生じるためである。また、機関負荷の変化に対する基本点火時期ABSEの推移態様は燃焼方式ごとに異なるものとなる。このように燃焼方式毎に基本点火時期ABSEの推移態様が変化することにより、燃焼方式の切り換え時には基本点火時期ABSEが瞬時に大きく変化するようになる。
【0037】
今、エンジン11の燃焼方式が例えば均質希薄燃焼から弱成層燃焼に切り換えられると、要求EGR量REQが増加側へ大きく変化するとともに、基本点火時期ABSEが瞬時に進角側に大きく変化する。この要求EGR量REQの変化に応じてECU92は、EGRバルブ43のステップモータ43aを駆動制御するが、要求EGR量の変化に対しEGRバルブ43の開度変化には応答遅れが生じることとなる。加えて、EGRバルブ43の開度変化に対する実際のEGR量の変化にも応答遅れが生じることとなる。一方、上記燃焼方式切り換え時の基本点火時期ABSEの変化に応じてECU92は、その基本点火時期ABSEに基づきイグナイタ41aを駆動制御して応答遅れを生じさせることなく瞬時に点火時期を進角側へ移行させる。
【0038】
このように実際のEGR量の変化に応答遅れが生じるのに対し、点火時期は瞬時に変化するため、上記燃焼方式の切り換え時には点火時期が実際のEGR量に対して進角し過ぎた状態になり、ノッキングが生じることとなる。そこで本実施形態では、燃焼方式が均質希薄燃焼から弱成層燃焼に切り換えられたとき、点火時期をEGR量の応答遅れに応じて適宜に遅角補正することで上記ノッキングを防止するようにしている。
【0039】
次に、上記ノッキング防止に用いられる点火時期遅角量AEGRを算出する手順について図8を参照して説明する。この図8は、上記点火時期遅角量AEGRを算出するための点火時期遅角量算出ルーチンを示すフローチャートである。この点火時期遅角量算出ルーチンは、ECU92を通じて例えば180°CA毎の角度割り込みにて実行される。
【0040】
同ルーチンにおいてECU92は、ステップS101の処理として、EGRバルブ43におけるステップモータ43aのステップ数に基づき、現在EGR量NOWを算出する。次いでECU92は、ステップS102の処理として、基本燃料噴射量Q及びエンジン回転数NEに基づき弱成層燃焼時の要求EGR量REQKを算出する。この求められた要求EGR量REQKは、エンジン回転数NEが一定という条件のもとでの機関負荷の変化に対し、図6の実線(破線)L2で示す態様で推移することとなる。
【0041】
上記ステップS101,S102の処理を経てステップS103に進むと、ECU92は、弱成層燃焼時の要求EGR量REQKから現在EGR量NOWを減算し、その減算値に係数αを乗算したものを点火時期遅角量AEGRとして設定する。このステップS103の処理を実行した後、ECU92は、当該点火時期遅角量算出ルーチンを一旦終了する。なお、上記係数αは要求EGR量REQKと現在EGR量NOWとの差を点火時期遅角量へと変換するためのものであって、本実施形態では固定値となっている。
【0042】
従って、図10のタイムチャートにおいて、波形(a)の実線及び破線で示されるように、上記燃焼方式の切り換え後には時間経過に伴い現在EGR量NOWが上記要求EGR量REQKに徐々に近づいてゆく。その結果、要求EGR量REQKと現在EGR量NOWとの差(「REQK−NOW」)が徐々に小さくなるとともに、波形(b)の実線で示される点火時期遅角量AEGRが徐々に小さくなる。
【0043】
次に、最終点火時期AOPを算出する手順について図9を参照して説明する。この図9は、上記最終点火時期AOPを算出するための最終点火時期算出ルーチンを示すフローチャートである。この最終点火時期算出ルーチンは、ECU92を通じて例えば180°CA毎の角度割り込みにて実行される。
【0044】
同ルーチンにおいてECU92は、ステップS201の処理として、上記点火時期遅角量算出ルーチンにて算出された点火時期遅角量AEGRを、新たな記憶値AEGR1としてRAM95に記憶する。このRAM95には合計五つの記憶値AEGR1〜AEGR5が記憶されている。そして、新たな記憶値AEGR1がRAM95に記憶されると、以前の記憶値AEGR1は新たな記憶値AEGR2としてRAM95に記憶され、以前の記憶値AEGR2は新たな記憶値AEGR3としてRAM95に記憶される。更に、以前の記憶値AEGR3は新たな記憶値AEGR4としてRAM95に記憶され、以前の記憶値AEGR4は新たな憶値AEGR5としてRAM95に記憶される。
【0045】
ECU92は、続くステップS202の処理として、基本燃料噴射量Q及びエンジン回転数NEに基づき、現在の燃焼方式が弱成層燃焼であるか否かを判断する。そして、ステップS202において、現在の燃焼方式が弱成層燃焼である旨判断されるとステップS203に進む。ECU92は、ステップS203の処理で、RAM95に記憶された記憶値AEGR5を遅角量反映値AEGRXとして設定した後、ステップS205に進む。
【0046】
このように設定された遅角量反映値AEGRXは、図11に示すように、5点火前に算出された点火時期遅角量AEGRということになる。即ち、180°CA毎に行われる点火プラグ41による点火に応じて、点火時期遅角量算出ルーチン(図8)により180°CA毎に点火時期遅角量AEGRが算出される。そして、上記ステップS201,S203の処理によって、今回の遅角量反映値AEGRXの設定に5点火前(900°CA前)に算出された点火時期遅角量AEGRが用いられるため、同遅角量反映値AEGRXが5点火前に算出された点火時期遅角量AEGRになる。
【0047】
一方、上記ステップS202において、現在の燃焼方式が弱成層燃焼でない旨判断されるとステップS204に進む。ECU92は、ステップS204の処理で、「0」を遅角量反映値AEGRXとして設定した後、ステップS205に進む。
【0048】
上記ステップS203若しくはステップS204を経てステップS205に進むと、ECU92は、基本点火時期ABSEから遅角量反映値AEGRXを減算したものを最終点火時期AOPとして設定し、この最終点火時期算出ルーチンを一旦終了する。そして、ECU92は、別途のルーチンを実行することによりイグナイタ41aを駆動制御し、上記最終点火時期AOPに基づいた点火時期にて点火プラグ41による点火を行う。
【0049】
上記ステップS203にて弱成層燃焼でない旨判断され、ステップS204を経てステップS205に進んだ場合、遅角量反映値AEGRXが「0」になって「AOP=ABSE」となるために実際の点火時期が遅角補正されることはない。また、上記ステップS203にて弱成層燃焼である旨判断され、ステップS203を経てステップS205に進んだ場合、「AOP=ABSE−AEGRX」となるために実際の点火時期が遅角補正されるようになる。
【0050】
ここで、エンジン11の燃焼方式が均質希薄燃焼から弱成層燃焼へと切り換えられるときにおける遅角量反映値AEGRXや最終点火時期AOP等の推移態様について、図10のタイムチャートを参照して説明する。
【0051】
図10の波形(a)に示すように、燃焼方式が切り換えられると、EGRバルブ43が均質希薄燃焼時の要求EGR量REQに対応した開度から、弱成層燃焼時の要求EGR量REQKに対応した開度へと大きくなるよう制御されるが、そのEGRバルブ43における実際の開度変化には応答遅れが生じる。そして、現在EGR量NOWは、時間経過に伴い弱成層燃焼時の要求EGR量REQKへと徐々に近づいてゆく。また、EGRバルブ43の開度変化に対するEGR量変化にも応答遅れが生じるため、実際のEGR量は二点鎖線で示すように上記燃焼方式の切り換え対して非常に応答が遅れた状態で増加側に推移する。
【0052】
一方、波形(b)に実線で示される点火時期遅角量AEGRは、上記燃焼方式の切り換え後、上記要求EGR量REQKと現在EGR量NOWとの差に応じて徐々に小さくなる。そして、弱成層燃焼となったとき「0」以外の値として設定される遅角量反映値AEGRXは、5点火前の点火時期遅角量AEGRであるため、その点火時期遅角量AEGRの推移に対して波形(c)に実線で示されるように5点火分だけ遅れて推移する。こうした遅角量反映値AEGRXの推移態様は、上記燃焼方式の切り換え伴う実際のEGR量の推移(波形(a)の二点鎖線)に対応したものとなる。
【0053】
即ち、燃焼方式が均質希薄燃焼から弱成層燃焼に切り換えられると、最終点火時期AOPは、上記遅角量反映値AEGRXを減算した分だけ遅角側の値とされる。その結果、最終点火時期AOPが波形(d)に実線で示す態様で推移し、実際のEGR量と同様の推移傾向を示すようになる。このように均質希薄燃焼から弱成層燃焼への切り換え時には、上記遅角補正によって実際のEGR量に適した点火時期とされるため、点火時期が適正状態に対して進角し過ぎることに起因してノッキングが発生するのを防止することができるようになる。
【0054】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・本実施形態では、遅角量反映値AEGRXを5点火前に算出された点火時期遅角量AEGRとし、その5点火前の点火時期遅角量AEGRを燃焼方式切り換え時の点火時期遅角補正に反映させたが、本発明はこれに限定されない。即ち、上記遅角量反映値AEGRXを必ずしも5点火前の点火時期遅角補正量AEGEとする必要はなく、要はEGRバルブ43の開度変化に対する実際のEGR量の変化の応答遅れ時間に対応する所定時間前の点火時期遅角量AEGRを上記遅角量反映値AEGRXとすればよい。
【0055】
・本実施形態では、弱成層燃焼時の要求EGR量REQKと現在EGR量NOWとの差に基づき点火時期遅角量AEGRを算出したが、これに代えて上記要求EGR量REQKと現在EGR量NOWとの比に基づき点火時期遅角量AEGRを算出してもよい。
【0056】
・本実施形態では、ステップモータ43aを備えたEGRバルブ43を例示したが、これに代えてエンジン11の吸気負圧によって駆動されるアクチュエータによって開閉するEGRバルブを設けてもよい。
【0057】
・本実施形態では、均質希薄燃焼から弱成層燃焼への切り換え時における点火時期制御について説明したが、均質燃焼から均質希薄燃焼時への切り換え時や、弱成層燃焼から成層燃焼への切り換え時にも上記と同様の点火時期制御を実行してもよい。この場合、EGR量が大きくなる側への燃焼方式の切り換え時全てにおいて、EGR量に対する点火時期の進角し過ぎに起因したノッキングの発生を防止することができる。
【0058】
・本実施形態では、四つの燃焼方式を行うエンジン11に本発明を適用したが、これに代えて例えば均質燃焼と均質希薄燃焼とを切り換えて実行するエンジンや、均質燃焼、均質希薄燃焼及び成層燃焼を切り換えて実行するエンジンに本発明を適用してもよい。
【0059】
【発明の効果】
請求項1,2記載の発明によれば、内燃機関の燃焼方式の切り換え時に実際の排気再循環量の推移に応答遅れが生じたとしても点火時期を適正状態に維持することができる。従って、上記実際の排気再循環量の応答遅れに基づき点火時期が進角し過ぎた状態になり、その点火時期の進角し過ぎに起因してノッキングが生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の点火時期制御装置が適用されたエンジン全体を示す断面図。
【図2】吸気及び排気ポートの形状を示すシリンダヘッドの断面図。
【図3】点火時期制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図4】基本燃料噴射量を算出する際に参照されるマップ。
【図5】燃焼方式を決定する際に参照されるマップ。
【図6】要求EGR量を算出する際に参照されるマップ。
【図7】基本点火時期を算出する際に参照されるマップ。
【図8】点火時期遅角量の算出手順を示すフローチャート。
【図9】最終点火時期の算出手順を示すフローチャート。
【図10】均質希薄燃焼から弱成層燃焼へと切り換えられる際の要求EGR量、現在EGR量、点火時期遅角量、遅角量反映値及び最終点火時期の推移態様を示すタイムチャート。
【図11】最終点火時期への点火時期遅角量の反映態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
11…エンジン、14c…クランクポジションセンサ、26…アクセルポジションセンサ、30…吸気管、31…排気管、32…吸気通路、33…排気通路、41…点火プラグ、41a…イグナイタ、42…EGR通路、43…EGRバルブ、92…電子制御ユニット(ECU)。
Claims (2)
- 運転状態に応じて燃焼方式が切り換えられるとともに、排気の一部が吸気系に再循環される内燃機関に適用され、排気再循環量が多いほど点火時期を進角させる点火時期制御装置において、
前記燃焼方式の切り換え時に切り換え後の燃焼方式での要求される排気再循環量及び現在の排気再循環量を算出する再循環量算出手段と、
それら求められた排気再循環量の差に基づき内燃機関の点火時期遅角量を算出する遅角量算出手段と、
排気再循環量が多くなる側へ前記燃焼方式が切り換えられた場合に前記点火時期遅角量を点火時期補正に反映する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。 - 請求項1に記載の点火時期制御装置において、
前記点火時期補正手段は、前記燃焼方式の切り換え後に前記点火時期遅角量を所定時間遅らせて点火時期補正に反映する点火時期制御装置。
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