JP5783258B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃焼室内のガスを放電によって点火する点火手段を備えた内燃機関に適用される点火制御装置に関する。
従来から、上記点火手段を備えた内燃機関(いわゆる、火花点火式内燃機関)が提供されている。この種の内燃機関においては、一般に、燃焼室内のガス中に点火手段(例えば、点火プラグ)によって放電が生じさせられるとともに、この放電に起因する発熱などによって同ガスが点火される。
例えば、点火プラグを備えた内燃機関に適用される従来の点火制御装置の一つ(以下、「従来装置」とも称呼される。)は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程を含むサイクル中の所定の点火期間において、燃焼室内のガス中に複数回の放電を生じさせるようになっている。より詳細に述べると、従来装置は、複数回の放電のうちの第1回目の放電に着目するとともに、その第1回目の放電が正常に生じているか否かを判定する。そして、従来装置は、第1回目の放電が正常に生じていないと判定した場合、第1回目の放電を即座に中止するとともに第2回目の放電のための充電を開始し、出来る限り速やかに第2回目の放電を行う。これにより、従来装置は、正常に生じていない第1回目の放電が燃焼室内のガスの点火に及ぼす影響(例えば、ガスが適切に点火されないことに起因する内燃機関の出力トルクの変動など)を小さくするようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。このように、従来から、燃焼室内のガスが適切に点火されることが望まれている。
従来装置は、上述したように、第1回目の放電の状態を考慮しながら複数回の放電を生じさせることにより、燃焼室内のガスの点火を制御するようになっている。ここで、従来装置によるこの点火制御は、「燃焼室内のガスが実際に点火されているか否かにかかわらず、常に、複数回の放電を行う」ことを前提として実行されている。換言すると、従来装置においては、複数回の放電が行われる必要があるか否かを考慮することは想定されていない。
複数回の放電が行われる場合、一般に、放電から燃焼室内のガスにエネルギ(発熱など)が放出される機会が増大するので、燃焼室内のガスがより確実に点火せしめられ得ると考えられる。そのため、従来装置における上記前提は、燃焼室内のガスを確実に点火させる(すなわち、上記サイクルにおいて、いわゆる失火が生じることを防ぐ)観点においては、妥当であると考えられる。
しかしながら、複数回の放電が行われている途中であっても、放電から燃焼室内のガスに十分な量のエネルギが放出されれば、ガスが点火され得ると考えられる。そのため、従来装置においては、複数回の放電が行われている途中に燃焼室内のガスが点火された場合、ガスが点火された後にガスの点火に寄与しない放電が継続されることとなる。ここで、一般に、点火プラグにおいて放電が生じる回数が増大するほど、放電が点火プラグに対して及ぼす影響(例えば、放電が接する部材の疲労および劣化など)が大きいことになると考えられる。したがって、このような放電の影響を出来る限り低減する観点においては、過度な回数の放電が行われることは望ましくない。
本発明の目的は、上記課題に鑑み、燃焼室内のガスの確実な点火を図りながら放電が点火手段に対して及ぼす影響を出来る限り軽減することができる点火制御装置を提供することにある。
上記課題を達成するための本発明による点火制御装置は、内燃機関の燃焼室内のガス中に放電を生じさせることによって該ガスを点火する少なくとも一つの「点火手段」を備えた内燃機関に適用される。この内燃機関においては、燃焼室内のガスを点火するための期間である「点火期間」において、放電が一回または複数回生じさせられるようになっている。
上記「燃焼室内のガス」は、内燃機関を作動させるべく上記放電によって点火され得るガスであればよく、特に制限されない。例えば、燃焼室内のガスとして、空気と燃料との混合ガス(例えば、燃焼室の外部において空気と燃料とが混合されることによって生成された後に燃焼室内に導入される混合ガス、および、燃焼室の内部において空気と燃料とが混合されることによって生成される混合ガス、など)が採用され得る。
上記「点火手段」は、同点火手段に供給されるエネルギを用いて上記ガス中に放電を生じさせ得る構成を有する手段であればよく、特に制限されない。例えば、点火手段として、放電を生じさせ得る部材(例えば、点火プラグ)、ならびに、放電を生じさせ得る部材および放電に供されるエネルギを供給する部材(例えば、高電圧発生装置)の組み合わせ、などが採用され得る。
さらに、点火手段は、内燃機関に「少なくとも一つ」備えられていればよく、点火手段の数および配置、ならびに、点火手段による放電の態様などは、特に制限されない。例えば、内燃機関は、放電が生じる箇所を一つ有する点火手段(例えば、一対の電極を有する点火プラグ)を一または複数備えてもよく、放電が生じる箇所を複数有する点火手段(例えば、環状に配置された複数の放電が生じる箇所を有する環状点火プラグ)を一または複数備えてもよく、それら点火手段が組み合わせられた構成を有する点火手段を備えてもよい。
上記「点火期間」は、燃焼室内のガスを点火させて内燃機関を作動させる観点において適切な期間であればよく、特に制限されない。例えば、点火期間として、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程を含むサイクル中の圧縮行程から燃焼行程までの期間に含まれる所定の期間、内燃機関のピストンが圧縮上死点の近傍に存在する所定の期間、ならびに、内燃機関の出力および燃焼室から排出される燃焼後のガス(排ガス)に含まれる成分(NOxなど)の量を考慮して定められる所定の期間、などが採用され得る。そして、このような点火期間中に(換言すると、例えば、上記サイクルが一回実行される間に)、一回または複数回の放電が燃焼室内のガス中に生じさせられる。
上記構成を備えた内燃機関に適用される本発明の点火制御装置においては、少なくとも一つの点火手段による放電によって燃焼室内のガスが十分に点火され得るか否かが考慮されながら、「その放電に続く他の放電が点火期間内に開始されるべきか否か」が判定される。換言すると、一の点火期間内に複数回の放電が行われる必要があるか否かが判定される。そして、「他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判定された場合、他の放電が開始される。以下、本発明の点火制御装置において実行される点火の制御が、下記項目1〜3の順に説明される。
1.放電電圧とガスの点火性との関係
2.本発明における点火の制御
3.いくつかの態様
以下、説明を続ける。
2.本発明における点火の制御
3.いくつかの態様
以下、説明を続ける。
1.放電電圧とガスの点火性との関係
まず、燃焼室内のガスが放電によって点火される原理の概要が、説明される。
燃焼室内のガスは一般に電気抵抗率が大きく、同ガスは実質的に絶縁体であると考えられる。ところが、周知のように、このガスには一般に自然放射線などに由来する微量な電子が含まれており、ガスに十分に強い電界が加えられた場合、その電界によって加速された同電子がガスを構成する分子に衝突することなどに起因してガスを構成する分子が次々に電離し、ガスの電気抵抗率が低下する現象(いわゆる、絶縁破壊)が生じる。絶縁破壊によってガスの電気抵抗率が低下すると、そのガス中に上記電界に起因する電流が生じ得る。すなわち、ガス中に「放電」が生じる。
まず、燃焼室内のガスが放電によって点火される原理の概要が、説明される。
燃焼室内のガスは一般に電気抵抗率が大きく、同ガスは実質的に絶縁体であると考えられる。ところが、周知のように、このガスには一般に自然放射線などに由来する微量な電子が含まれており、ガスに十分に強い電界が加えられた場合、その電界によって加速された同電子がガスを構成する分子に衝突することなどに起因してガスを構成する分子が次々に電離し、ガスの電気抵抗率が低下する現象(いわゆる、絶縁破壊)が生じる。絶縁破壊によってガスの電気抵抗率が低下すると、そのガス中に上記電界に起因する電流が生じ得る。すなわち、ガス中に「放電」が生じる。
ガス中に放電が生じると、その放電を介してガス中にエネルギ(熱など)が放出される。このエネルギによってガスの化学反応が開始および促進されると、放電の近傍のガス中に火炎核が生成される。そして、この火炎核にエネルギが十分に供給されると、火炎核は、放電からエネルギを供給されなくても自ら周囲に伝播することができる伝播火炎にまで成長する。すなわち、ガスが「点火」される。
このように、ガス中に放電が生じるとともに放電を介してガス中に十分なエネルギが放出されると、ガスが点火される。
以上が、放電によってガスが点火される原理の概要である。
以上が、放電によってガスが点火される原理の概要である。
以下、放電の両端間の電位差は「放電電圧」とも称呼される。さらに、以下、放電を介してガス中に放出されるエネルギは「放出エネルギ」とも称呼される。加えて、以下、ガスが点火される確実さの度合いは「点火性」とも称呼される。よって、例えば、「点火性が十分である」とは、ガスが確実に点火されると考えられることを表す。
上記説明から理解されるように、放出エネルギの大きさはガスの点火性に影響を及ぼすと考えられる。ここで、放出エネルギは、以下の(1)〜(4)に記載される特徴を有すると考えられる。
特徴(1)
放出エネルギの大きさは、一般に、「放電電圧の大きさと、放電に係る電流の大きさと、の積を、放電に要する時間にて積分した値」に相当すると考えられる。
放出エネルギの大きさは、一般に、「放電電圧の大きさと、放電に係る電流の大きさと、の積を、放電に要する時間にて積分した値」に相当すると考えられる。
特徴(2)
上記特徴(1)における「放電電圧の大きさ」は、「放電の経路長さ」および「単位経路長さ当たりのガスの電気抵抗値(ガスの電気抵抗率)」に関連すると考えられる。
上記特徴(1)における「放電電圧の大きさ」は、「放電の経路長さ」および「単位経路長さ当たりのガスの電気抵抗値(ガスの電気抵抗率)」に関連すると考えられる。
「ガスの電気抵抗率」について具体的に述べると、放電は上述したように絶縁破壊されたガス中を通過するように生じる。そのため、放電が通過することになる絶縁破壊されたガスの電気抵抗率が大きいほど、(他の条件が同一であれば)放電電圧の大きさが大きいことになると考えられる。なお、絶縁破壊された後のガスの電気抵抗率は、絶縁破壊される前のガスに含まれる成分に応じて変化すると考えられる。例えば、上記ガスとして空気と燃料とを含む混合ガスが採用される場合、燃料の電気抵抗率の大きさは一般に空気の電気抵抗率の大きさよりも小さいので、ガスに含まれる燃料の量が多いほどガスの電気抵抗率は小さいことになると考えられる。
次いで、「放電の経路長さ」について具体的に述べると、放電が継続する時間長さは一般に極めて短いので、絶縁破壊されたガスの電気抵抗率は、放電の継続中において位置および時間によらず実質的に同一であるとみなし得る。さらに、放電の経路の断面積も、放電の継続中において実質的に同一であるとみなし得る。そのため、放電の経路長さが長いほど、(他の条件が同一であれば)放電電圧の大きさが大きいことになると考えられる。なお、点火手段は一般に所定の大きさの内部抵抗を有しており、この内部抵抗の大きさは放電の経路長さにかかわらず一定であると考えられる。さらに、この内部抵抗と放電の経路とは直列に接続されていると考えられ得る。
よって、放電に供されるべく点火手段に供給されるエネルギ(以下、「供給エネルギ」とも称呼される。別の言い方をすると、電源となる電圧)の大きさが同一であれば、放電の経路長さおよびガスの電気抵抗率(すなわち、経路の電気抵抗値の大きさ)に応じて放電の経路における電圧(すなわち、放電電圧)の大きさが変化すると考えられる。なお、同様に、放電の経路長さおよびガスの電気抵抗率に応じ、放電に係る「電流」の大きさも変化し得ると考えられる。
特徴(3)
上記特徴(2)における「放電の経路長さ」は、「絶縁破壊されたガスの流動」に関連すると考えられる。具体的に述べると、放電は絶縁破壊されたガス中を通過するように生じるので、絶縁破壊されたガスが流動すると、その流動に合わせて放電の経路の形態も変化すると考えられる。そして、放電の経路の形態が変化すると、放電の経路長さが変化すると考えられる。なお、放電の形態が変化する度合いは、放電が継続している期間中のガスの流動の度合い(例えば、放電の近傍におけるガスの流れる速度など)に応じて変化すると考えられる。
上記特徴(2)における「放電の経路長さ」は、「絶縁破壊されたガスの流動」に関連すると考えられる。具体的に述べると、放電は絶縁破壊されたガス中を通過するように生じるので、絶縁破壊されたガスが流動すると、その流動に合わせて放電の経路の形態も変化すると考えられる。そして、放電の経路の形態が変化すると、放電の経路長さが変化すると考えられる。なお、放電の形態が変化する度合いは、放電が継続している期間中のガスの流動の度合い(例えば、放電の近傍におけるガスの流れる速度など)に応じて変化すると考えられる。
特徴(4)
上記特徴(2)における「放電の経路長さ」自体も、ガスの点火性に影響を及ぼすと考えられる。具体的に述べると、放電の経路長さが変化すると、放電とガスとが接触する面積の大きさが変化すると考えられる。よって、放電の経路長さが長いほど、(他の条件が同一であれば)放電からガスにエネルギを伝達する効率(以下、「放出エネルギの伝達効率」とも称呼される。)が大きいことになると考えられる。換言すると、単位経路長さ当たりの放電のエネルギの大きさがほぼ一定であるとみなされ得ることから、放電の経路長さが長いほど、放出エネルギ(総エネルギ)が大きいことになると考えられる。これにより、ガスの点火性が向上され得ると考えられる。
上記特徴(2)における「放電の経路長さ」自体も、ガスの点火性に影響を及ぼすと考えられる。具体的に述べると、放電の経路長さが変化すると、放電とガスとが接触する面積の大きさが変化すると考えられる。よって、放電の経路長さが長いほど、(他の条件が同一であれば)放電からガスにエネルギを伝達する効率(以下、「放出エネルギの伝達効率」とも称呼される。)が大きいことになると考えられる。換言すると、単位経路長さ当たりの放電のエネルギの大きさがほぼ一定であるとみなされ得ることから、放電の経路長さが長いほど、放出エネルギ(総エネルギ)が大きいことになると考えられる。これにより、ガスの点火性が向上され得ると考えられる。
上記特徴(1)〜(4)などを考慮しながら、発明者は、種々の実験および考察などを行った。発明者によるこれら実験および考察などによれば、以下の事項が確認された。
まず、放電が開始される時点およびその時点の近傍の時点(以下、「放電の初期」とも称呼される。)において、放電は、一般に放電が通過し得る経路のうちの経路長さが最も短い経路を通過するように生じる。そのため、放電の初期においては、ガスの流動が放電電圧に及ぼす影響は小さく、ガスの電気抵抗率が主として放電電圧に影響を及ぼす。すなわち、ガスの電気抵抗率が大きいほど、放電の初期における放電電圧が大きいことになる。
次いで、放電の初期よりも後に放電が持続されている時点(以下、「放電の後期」とも称呼される。)において、ガスの流動によって放電の経路の形態が変化すると、放電の経路長さが変化する。そのため、放電の後期においては、ガスの電気抵抗率はもとより、ガスの流動が放電電圧に影響を及ぼす。すなわち、ガスの流動の度合いが大きいほど放電の後期における放電電圧が大きいことになるとともに、ガスの電気抵抗率が大きいほど放電の後期における放電電圧が大きいことになる。
さらに、放電の初期の時間長さは、一般に、放電の後期の時間長さよりも短い(例えば図3を参照。図3において、時刻t1〜時刻taの期間が放電の初期に相当し、時刻ta以降の期間が放電の後期に相当する。)。そのため、放電の初期における放電電圧の大きさが放出エネルギの大きさに及ぼす影響よりも、放電の後期における放電電圧の大きさが放出エネルギの大きさに及ぼす影響が大きい。そのため、「放電の後期」における放電電圧の大きさは、放出エネルギの大きさに「直接的に」影響を及ぼす。一方、放電の初期における放電電圧の大きさと、放電の後期における放電電圧の大きさと、の間には相関関係があるので(すなわち、ガスの電気抵抗率が大きいほど、放電の初期における放電電圧も、放電の後期における放電電圧も、大きいことになるので)、「放電の初期」における放電電圧の大きさは、放出エネルギの大きさに「間接的に」影響を及ぼす。そして、放出エネルギが大きいほど、ガスの点火性は向上され得る。
したがって、放電の初期における放電電圧に関連するパラメータ(例えば、放電の初期における放電電圧そのもの、および、ガスの電気抵抗率)、および、放電の後期における放電電圧に関連するパラメータ(例えば、放電の後期における放電電圧そのもの、ガスの流動の度合い、および、ガスの電気抵抗率)は、ガスの点火性の指標になり得る。
より具体的に述べると、例えば、放電の初期における放電電圧に関連するパラメータおよび放電の後期における放電電圧に関連するパラメータの双方に基づき、放電の全過程における放出エネルギの合計(以下、「全放出エネルギ」とも称呼される。)が把握され得る。一方、例えば、放電の後期における放電電圧に関連するパラメータのみに基づき、近似的に、全放出エネルギが把握され得る。そして、このような全放出エネルギに基づき、ガスの点火性が評価され得る。
なお、ガスの電気抵抗率およびガスの流動とは異なる他の理由によって放電電圧の大きさが変化する可能性は、否定されない。しかし、放電が維持される時間長さが一般に極めて短いことなどを考慮すると、他の理由が放電電圧に及ぼす影響は、ガスの電気抵抗率およびガスの流動が放電電圧に及ぼす影響に比べて実質的に無視し得る程度に小さいと考えられる。
以上が、放電電圧とガスの点火性との関係についての説明である。
以上が、放電電圧とガスの点火性との関係についての説明である。
2.本発明における点火の制御
発明者は、上述した放電電圧とガスの点火性との関係を考慮しながら、上記課題を達成するための点火制御装置について種々の検討を行った。発明者による検討によれば、放電の初期における放電電圧に関連するパラメータ、および、放電の後期における放電電圧に関連するパラメータ、のうちの、少なくとも放電の後期における放電電圧に関連するパラメータに基づいてガスの点火性が評価されれば、ガスの点火性が確保されながら放電が点火手段に対して及ぼす影響が軽減され得ることが確認された。
発明者は、上述した放電電圧とガスの点火性との関係を考慮しながら、上記課題を達成するための点火制御装置について種々の検討を行った。発明者による検討によれば、放電の初期における放電電圧に関連するパラメータ、および、放電の後期における放電電圧に関連するパラメータ、のうちの、少なくとも放電の後期における放電電圧に関連するパラメータに基づいてガスの点火性が評価されれば、ガスの点火性が確保されながら放電が点火手段に対して及ぼす影響が軽減され得ることが確認された。
そこで、本発明の放電制御手段においては、
前記少なくとも一つの点火手段による放電が、該放電が開始される時点である「放電開始時点」から、該放電開始時点よりも後の時点であって該放電が初めて終了する時点である「放電終了時点」まで、の期間において継続されるとき、
前記放電開始時点から該放電開始時点よりも後の時点であって該放電開始時点の近傍の時点である中間時点までの期間である「第1期間」における前記放電の両端間の電位差である放電電圧または前記ガスに含まれる燃料の量が「第1放電電圧関連パラメータ」と称呼され、前記中間時点から前記放電終了時点までの期間である第2期間における放電電圧または前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度が「第2放電電圧関連パラメータ」と称呼されるとき、前記第1放電電圧関連パラメータおよび前記第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも前記第2放電電圧関連パラメータに基づき、前記放電に続く他の放電が前記点火期間内に開始されるべきか否かが判定されるとともに、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記少なくとも一つの点火手段において前記他の放電が開始される。
前記少なくとも一つの点火手段による放電が、該放電が開始される時点である「放電開始時点」から、該放電開始時点よりも後の時点であって該放電が初めて終了する時点である「放電終了時点」まで、の期間において継続されるとき、
前記放電開始時点から該放電開始時点よりも後の時点であって該放電開始時点の近傍の時点である中間時点までの期間である「第1期間」における前記放電の両端間の電位差である放電電圧または前記ガスに含まれる燃料の量が「第1放電電圧関連パラメータ」と称呼され、前記中間時点から前記放電終了時点までの期間である第2期間における放電電圧または前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度が「第2放電電圧関連パラメータ」と称呼されるとき、前記第1放電電圧関連パラメータおよび前記第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも前記第2放電電圧関連パラメータに基づき、前記放電に続く他の放電が前記点火期間内に開始されるべきか否かが判定されるとともに、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記少なくとも一つの点火手段において前記他の放電が開始される。
以下、本発明の点火制御装置において上記制御が行われる理由が説明される。
燃焼室内のガスが点火されるために必要な最小のエネルギ(以下、「最小点火エネルギ」とも称呼される。)は、一般に、ガスを構成する物質およびガスに含まれる同物質の量などに応じて異なる。一方、上述したように、燃焼室内のガスを点火するためのエネルギは、放電を介して(すなわち、放出エネルギとして)同ガス中に放出される。そして、この放出エネルギ(全放出エネルギ)の大きさがガスの最小点火エネルギ以上であれば、ガスが点火されると考えられる。
ここで、上述したように、全放出エネルギの大きさは、放電の初期(第1期間に相当。)における放電電圧に関連するパラメータ(第1放電電圧関連パラメータ)および放電の後期(第2期間に相当。)における放電電圧に関連するパラメータ(第2放電電圧関連パラメータ)の双方により、または、近似的には放電の後期における放電電圧に関連するパラメータ(第2放電電圧関連パラメータ)のみにより、把握され得る。
そこで、例えば、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータのうちの「第2放電電圧関連パラメータのみ」が考慮されることにより、ガスの点火性が評価され得ると考えられる。さらに、例えば、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの「双方」が考慮されることにより、第2放電電圧関連パラメータのみが考慮される場合に比べ、ガスの点火性がより適切に評価され得ると考えられる。
したがって、本発明の点火制御装置においては、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも第2放電電圧関連パラメータに基づき、ガスの点火性(すなわち、前記放電に続く他の放電が開始されるべきか否か)が評価される。そして、「他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判断された場合、点火手段(前記放電が開始された点火手段、または、他の点火手段)において他の放電が開始される。
これにより、必要に応じたパラメータによって燃焼室内のガスの点火性が適切に評価され得るので、燃焼室内のガスの確実な点火が図られ得る。さらに、燃焼室内のガスの点火性が適切に評価されることに伴って燃焼室内のガスの点火に寄与しない放電が行われることが防がれるので、放電が点火手段に対して及ぼす影響が出来る限り軽減され得る。
以上が、本発明の点火制御装置において上記制御が行われる理由である。
以上が、本発明の点火制御装置において上記制御が行われる理由である。
ところで、上記説明から理解されるように、ガスの点火性を評価するために用いられるパラメータ(第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方、または、第2放電電圧関連パラメータのみ)は、必要に応じて(例えば、ガスの最小点火エネルギ、第1期間および第2期間における放出エネルギの状態、および、評価の精度などを考慮して)選択され得ると考えられる。
また、上記「他の放電が点火期間内に開始されるべきか否か」の判定は、例えば、燃焼室内のガスが適切に点火されるか(または、点火されないか)否かを考慮して行われ得る。なお、「燃焼室内のガスが適切に点火されない」とは、ガス中に火炎核が生成されないこと、火炎核が伝播火炎にまで成長しないこと、または、伝播火炎が伝播している途中に伝播火炎が消失すること等を表す。
上記「第1期間における放電電圧」は、第1期間内の任意の時点における放電電圧であればよく、特に制限されない。また、上記「第2期間における放電電圧」は、第2期間内の任意の時点における放電電圧であればよく、特に制限されない。第1期間における放電電圧および第2期間における放電電圧の具体例については、本発明の点火制御装置のいくつかの態様として後述される。
なお、本発明の点火制御装置における「放電(ガスの点火性が評価される放電)」は、点火期間における第1回目の放電に限られない。例えば、第1回目の放電についての上記判定の結果として第2回目の放電が行われる場合、第2回目の放電について更に上記判定が行われる際には「放電」は第2回目の放電を意味する。すなわち、本発明の点火制御装置においては、任意の回数目(第N回目)の放電における第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも第2放電電圧関連パラメータに基づき、同放電に続く放電(第N+1回目)の放電が開始されるべきか否かが判定されるように構成され得る。
また、「他の放電」は、放電(ガスの点火性が評価される放電)が行われた点火手段によって行われてもよく、他の点火手段によって行われてもよい。
3.いくつかの態様
以下、本発明の点火制御装置のいくつかの態様(第1の態様〜第14の態様)が説明される。
以下、本発明の点火制御装置のいくつかの態様(第1の態様〜第14の態様)が説明される。
・第1の態様
上記「ガスに含まれる燃料の量」として、例えば、ガスにおける燃料の濃度およびガスの空燃比などが採用され得る。このようなガスに含まれる燃料の量を取得する方法は、特に制限されない。
上記「ガスに含まれる燃料の量」として、例えば、ガスにおける燃料の濃度およびガスの空燃比などが採用され得る。このようなガスに含まれる燃料の量を取得する方法は、特に制限されない。
例えば、前記ガスに含まれる燃料の量として、「前記第1期間における放電電圧に基づいて取得される値」または「前記第1期間における放電電圧とは独立して取得される値」が採用され得る。
ここで、ガスに含まれる燃料の量が「放電電圧に基づいて取得される値」である場合、同燃料の量は、例えば、あらかじめ実験などによって定められた放電電圧とガスに含まれる燃料の量との関係(マップ等)に実際の放電電圧の値を適用することにより、取得され得る。一方、ガスに含まれる燃料の量が「放電電圧とは独立して取得される値」である場合、同燃料の量は、例えば、各種の内燃機関の運転パラメータ(燃料噴射量、機関回転速度および吸入空気量など)に基づいて取得され得る。
・第2の態様
「放電の近傍におけるガスの流れる速度」を取得する方法も、特に制限されない。
「放電の近傍におけるガスの流れる速度」を取得する方法も、特に制限されない。
例えば、前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度として、「前記第2期間における放電電圧に基づいて取得される値」または「前記第2期間における放電電圧とは独立して取得される値」が採用され得る。
ここで、ガスの流れる速度が「放電電圧に基づいて取得される値」である場合、同速度は、例えば、あらかじめ実験などによって定められた放電電圧とガスの流れる速度との関係(マップ等)に実際の放電電圧の値を適用することにより、取得され得る。一方、ガスの流れる速度が「放電電圧とは独立して取得される値」である場合、同速度は、例えば、燃焼室の構造、点火手段が設けられる位置、燃焼室内のガスの流体特性、各種の内燃機関の運転パラメータ(機関回転速度および吸入空気量など)に基づいて取得され得る。
・第3の態様
第1期間における放電電圧の推移について検討すると、放電電圧(放電が生じることとなる二点間における電位差)の絶対値は、一般に、点火手段に放電のためのエネルギが供給され始めた後にガスが絶縁破壊されるまで増大し、ガスが絶縁破壊された後にガスの電気抵抗率が低下することによって減少する。一方、第2期間における放電電圧の推移について検討すると、放電電圧の絶対値は、一般に、ガスの流動によって放電の経路長さが増大するにつれて増大し、放電のためのエネルギが点火手段にて消費されるにつれて減少する。
第1期間における放電電圧の推移について検討すると、放電電圧(放電が生じることとなる二点間における電位差)の絶対値は、一般に、点火手段に放電のためのエネルギが供給され始めた後にガスが絶縁破壊されるまで増大し、ガスが絶縁破壊された後にガスの電気抵抗率が低下することによって減少する。一方、第2期間における放電電圧の推移について検討すると、放電電圧の絶対値は、一般に、ガスの流動によって放電の経路長さが増大するにつれて増大し、放電のためのエネルギが点火手段にて消費されるにつれて減少する。
そこで、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータとして、上述した放電電圧の推移を考慮し、例えばガスの点火性を精度良く評価する観点において適切な時点における放電電圧が採用され得る。
例えば、放電電圧が上述したように推移する場合、前記第1放電電圧関連パラメータとして、前記第1期間において「放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点」における放電電圧が採用され得る。また、上記の場合、前記第2放電電圧関連パラメータとして、前記第2期間において「放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点」における放電電圧が採用され得る。
・第4の態様
さらに、放電電圧が上述したように推移する場合、前記第1放電電圧関連パラメータとして、前記第1期間における放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧(すなわち、放電電圧の絶対値の最大値)が採用され得る。
さらに、放電電圧が上述したように推移する場合、前記第1放電電圧関連パラメータとして、前記第1期間における放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧(すなわち、放電電圧の絶対値の最大値)が採用され得る。
・第5の態様
加えて、放電電圧が上述したように推移する場合、前記第2放電電圧関連パラメータとして、前記第2期間における放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧(放電電圧の絶対値の最大値)が採用され得る。
加えて、放電電圧が上述したように推移する場合、前記第2放電電圧関連パラメータとして、前記第2期間における放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧(放電電圧の絶対値の最大値)が採用され得る。
上記第3の態様〜第5の態様においては、ガスの点火性と強い相関関係を有すると考えられる放電電圧の絶対値の最大値、または、放電電圧の絶対値が最大値に達するまでの放電電圧の推移、に基づき、「他の放電が点火期間内に開始されるべきか否か」が判定されることになる。そのため、ガスの点火性が精度良く評価され得ると考えられる。特に、上記第4の態様および第5の態様(放電電圧の絶対値の最大値が考慮される態様)においては、点火手段が経年劣化すること等の理由によって放電電圧の推移が変化した場合であっても、同最大値とは異なる値が考慮される場合に比べ、ガスの点火性を評価する精度が維持され得ると考えられる。
・第6の態様
第2期間においては、上述したように、ガスの流動に起因して放電電圧が変化し得る。逆に言えば、第2期間における放電電圧の推移は、ガスの流動の度合いを反映すると考えられる。例えば、第2期間において放電電圧が早く増大するほど、放電の近傍におけるガスの流れる速度が大きいと考えられる。すなわち、第2期間における放電電圧の大きさの「変化率」は、ガスの流れる速度(例えば、ガスの流れる速度が上昇しているか下降しているか等)を反映すると考えられる。さらに、ガスの流動の度合いは、「放電(ガスの点火性が評価される放電)」によるガスの点火性のみならず、「他の放電」によるガスの点火性にも影響を及ぼすと考えられる。
第2期間においては、上述したように、ガスの流動に起因して放電電圧が変化し得る。逆に言えば、第2期間における放電電圧の推移は、ガスの流動の度合いを反映すると考えられる。例えば、第2期間において放電電圧が早く増大するほど、放電の近傍におけるガスの流れる速度が大きいと考えられる。すなわち、第2期間における放電電圧の大きさの「変化率」は、ガスの流れる速度(例えば、ガスの流れる速度が上昇しているか下降しているか等)を反映すると考えられる。さらに、ガスの流動の度合いは、「放電(ガスの点火性が評価される放電)」によるガスの点火性のみならず、「他の放電」によるガスの点火性にも影響を及ぼすと考えられる。
そこで、前記第2期間における放電電圧の大きさの変化率が「増大」する場合、該変化率の増大の程度が大きいほど「前記他の放電が開始される時点」が「早い」時点に設定され得る。一方、このとき、前記第2期間における放電電圧の大きさの変化率が「減少」する場合、該変化率の減少の程度が大きいほど前記他の放電が開始される時点が「遅い」時点に設定され得る。
上記放電電圧の大きさの変化率が「増大」する場合、放電の近傍におけるガスの流れる速度が上昇(加速)していると考えられる。この場合、ガスの流動に影響を及ぼす内燃機関の作動の状態も変化している(例えば、ピストンが移動する速さが上昇している)と考えられるので、その作動の状態に応じた時点にて他の放電が開始されることが望ましいと考えられる。そこで、この場合、他の放電が開始される時点が早い時点に設定されることにより、放電(ガスの点火性が評価される放電)によりガスが点火される場合のガスの燃焼時期と、他の放電によりガスが点火される場合のガスの燃焼時期と、の差(燃焼時期の差)が縮小され得る。これにより、例えば、ガスの燃焼時期が変化することに起因して内燃機関の出力トルクが変動することが低減され得る。
一方、上記放電電圧の大きさの変化率が「減少」する場合、放電の近傍におけるガスの流れる速度が低下(減速)していると考えられる。ここで、一般に、内燃機関の熱効率を向上させる等の観点から、放電は、内燃機関のピストンが圧縮上死点に到達するよりも前の時点において行われる。そこで、この場合、他の放電が開始される時点が遅い時点に設定されることにより、燃焼室内のガスが圧縮されることによってガスの温度および密度などが高い状態において他の放電が行われ得る。これにより、例えば、燃焼室内のガスのより確実な点火が図られ得る。
・第7の態様
ところで、第2期間におけるガスの流動の度合いが過度に大きい場合、絶縁破壊されていないガスが放電を遮断することなどに起因して、放電に供されるべく点火手段に供給されるエネルギ(供給エネルギ)の全てが消費されるよりも前に放電が終了する(以下、「放電が吹き消される」とも称呼される。)場合があると考えられる。
ところで、第2期間におけるガスの流動の度合いが過度に大きい場合、絶縁破壊されていないガスが放電を遮断することなどに起因して、放電に供されるべく点火手段に供給されるエネルギ(供給エネルギ)の全てが消費されるよりも前に放電が終了する(以下、「放電が吹き消される」とも称呼される。)場合があると考えられる。
そこで、前記内燃機関が前記点火期間を含むサイクルを繰り返し実行するとき、前記第2放電電圧関連パラメータとして、単位時間あたりに実行される前記サイクルの回数である機関回転速度が大きいほど「早い」時点であるように設定される時点における放電電圧が採用され得る。
上記機関回転速度が大きいほど、一般に、放電の近傍におけるガスの流れる速度は大きいことになると考えられる。さらに、ガスの流れる速度が大きい場合、ガスの流れる速度が小さい場合に比べ、より早い時点にて放電が吹き消される可能性が高いと考えられる。そこで、機関回転速度が大きいほど早い時点における放電電圧であるように第2放電電圧関連パラメータが定められることにより、放電が吹き消されるよりも前の時点における放電電圧であるように第2放電電圧関連パラメータが定められ得る。これにより、ガスの点火性がより適切に評価され得る。
・第8の態様
第2期間において放電が吹き消される場合であっても、放電が吹き消されない場合と同様、放電が吹き消される時点まで放電の経路長さは変化(増大)すると考えられる。よって、第2放電電圧関連パラメータとして、上述した第3の態様〜第5の態様と同様、ガスの点火性を精度良く評価する観点において適切な時点における放電電圧が採用され得る。
第2期間において放電が吹き消される場合であっても、放電が吹き消されない場合と同様、放電が吹き消される時点まで放電の経路長さは変化(増大)すると考えられる。よって、第2放電電圧関連パラメータとして、上述した第3の態様〜第5の態様と同様、ガスの点火性を精度良く評価する観点において適切な時点における放電電圧が採用され得る。
そこで、前記少なくとも一つの点火手段に所定の量のエネルギの供給が開始されることによって前記放電開始時点にて前記放電が開始されるとともに前記エネルギの全てが該放電に供されるよりも前に前記放電終了時点にて該放電が初めて終了する場合、前記第2放電電圧関連パラメータとして、「前記放電終了時点以前の時点」における放電電圧が採用され得る。
上記構成により、放電が吹き消される時点(放電終了時点)以前の時点における放電電圧に基づき、「他の放電が点火期間内に開始されるべきか否か」が判定されることになる。そのため、ガスの点火性が精度良く評価され得るとともに、点火手段が経年劣化などした場合であってもガスの点火性を評価する精度が維持され得ると考えられる。
上記「放電終了時点以前の時点」は、ガスの点火性を精度良く評価し得る時点であればよく、特に制限されない。例えば、放電終了時点以前の時点として、放電終了時点、または、放電終了時点の直前の時点が採用され得る。
・第9の態様
さらに、前記内燃機関が前記点火期間を含むサイクルを繰り返し実行するとき、前記第2放電電圧関連パラメータとして、複数回の前記サイクルにおける前記第2期間での放電電圧の「平均値」に基づいて決定される時点における放電電圧が採用され得る。
さらに、前記内燃機関が前記点火期間を含むサイクルを繰り返し実行するとき、前記第2放電電圧関連パラメータとして、複数回の前記サイクルにおける前記第2期間での放電電圧の「平均値」に基づいて決定される時点における放電電圧が採用され得る。
上記「放電電圧の平均値」を取得する方法は、特に制限されない。例えば、一の方法として、「各々のサイクルにて複数の時点における(例えば、時刻a、b、c・・・における)放電電圧の値を取得し、各々の時点ごとの放電電圧の平均値を算出し、各々の時点ごとの平均値の近似曲線を求める、ことによって放電電圧の平均値を取得する方法」が採用され得る。この方法においては、各々のサイクルにおいて、複数の時点における(時刻a、b、c・・・における)放電電圧が取得される。
一方、他の方法として、「ある時点(時刻a)における放電電圧の値を複数回のサイクルにわたって取得するとともにその時点(時刻a)における放電電圧の平均値を算出し、同様の方法によって各々の時点(時刻b、c・・・)の放電電圧を算出し、各々の時点ごとの平均値の近似曲線を求める、ことによって放電電圧の平均値を算出する方法」が採用され得る。この方法においては、各々のサイクルにおいて、1つの時点における放電電圧が取得されることとなる。よって、この方法によれば、上記一の方法に比べてより簡便に放電電圧の平均値が取得され得ると考えられる。
上記構成により、例えば、種々の外乱などに起因する放電電圧の変動(ノイズ)などがガスの点火性の評価に及ぼす影響が低減され得ると考えられる。
・第10の態様
第1期間および第2期間の具体例について述べると、
前記第1期間として、少なくとも「前記ガスに含まれる燃料の量」に応じて前記放電電圧が変化する期間が採用され、
前記第2期間として、少なくとも「前記ガスに含まれる燃料の量」および「前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度」に応じて前記放電電圧が変化する期間が採用され得る。
第1期間および第2期間の具体例について述べると、
前記第1期間として、少なくとも「前記ガスに含まれる燃料の量」に応じて前記放電電圧が変化する期間が採用され、
前記第2期間として、少なくとも「前記ガスに含まれる燃料の量」および「前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度」に応じて前記放電電圧が変化する期間が採用され得る。
・第11の態様
さらに、第1期間および第2期間の具体例について述べると、
前記内燃機関が、点火コイルを有するとともに、
前記点火手段が、前記点火コイルによる静電エネルギに起因する放電である容量放電、および、前記点火コイルによる電磁エネルギに起因する放電である誘導放電、を生じさせる点火手段であるとき、
前記第1期間として、前記点火手段が前記容量放電を生じさせる期間が採用され、
前記第2期間として、前記点火手段が前記誘導放電を生じさせる期間が採用され得る。
さらに、第1期間および第2期間の具体例について述べると、
前記内燃機関が、点火コイルを有するとともに、
前記点火手段が、前記点火コイルによる静電エネルギに起因する放電である容量放電、および、前記点火コイルによる電磁エネルギに起因する放電である誘導放電、を生じさせる点火手段であるとき、
前記第1期間として、前記点火手段が前記容量放電を生じさせる期間が採用され、
前記第2期間として、前記点火手段が前記誘導放電を生じさせる期間が採用され得る。
・第12の態様
本発明の点火制御装置において、放電に供されるエネルギを点火手段に供給する部材(例えば、上述した点火コイル)の種類、特性、数および配置などは特に制限されない。
本発明の点火制御装置において、放電に供されるエネルギを点火手段に供給する部材(例えば、上述した点火コイル)の種類、特性、数および配置などは特に制限されない。
そこで、例えば、本発明の点火制御装置は、
前記内燃機関が、「複数の点火コイル」を有し、
前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイルに蓄えられたエネルギが前記少なくとも一つの点火手段に供給されることによって前記放電が開始されるよりも「前」に、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイルに前記他の放電のためのエネルギが蓄えられ始めるとともに、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記他の点火コイルに蓄えられたエネルギが、「前記点火期間内に」前記少なくとも一つの点火手段に供給され、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定されない場合、前記他の点火コイルに蓄えられたエネルギが、「前記点火期間よりも後」に前記少なくとも一つの点火手段に供給される、ように構成され得る。
前記内燃機関が、「複数の点火コイル」を有し、
前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイルに蓄えられたエネルギが前記少なくとも一つの点火手段に供給されることによって前記放電が開始されるよりも「前」に、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイルに前記他の放電のためのエネルギが蓄えられ始めるとともに、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記他の点火コイルに蓄えられたエネルギが、「前記点火期間内に」前記少なくとも一つの点火手段に供給され、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定されない場合、前記他の点火コイルに蓄えられたエネルギが、「前記点火期間よりも後」に前記少なくとも一つの点火手段に供給される、ように構成され得る。
上記構成により、放電が開始された「後」に他の点火コイルにエネルギが蓄えられ始める場合に比べて他の点火コイルに早期にエネルギが蓄えられるので、「他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判定された場合に即座に十分なエネルギによる他の放電が開始され得る。そのため、ガスの燃焼時期の差が小さくされ得る。さらに、「他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判定されない場合に点火時期の後(例えば、ガスの燃焼後。具体例として、ピストンが圧縮上死点後60度以降に存在する時点)に点火手段にエネルギが供給されることにより、点火時期内に放電がなされる場合に比べ、放電が点火手段に対して及ぼす影響が低減され得る。
・第13の態様
さらに、例えば、本発明の点火制御装置は、
前記内燃機関が、複数の点火コイルを有し、
前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段にエネルギが供給されることによって前記放電が開始されるとともに、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段にエネルギが供給されることによって前記他の放電が開始されるとき、
前記一の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段に供給されるエネルギの大きさよりも、前記他の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段に供給されるエネルギの大きさが「大きい」、ように構成され得る。
さらに、例えば、本発明の点火制御装置は、
前記内燃機関が、複数の点火コイルを有し、
前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段にエネルギが供給されることによって前記放電が開始されるとともに、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段にエネルギが供給されることによって前記他の放電が開始されるとき、
前記一の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段に供給されるエネルギの大きさよりも、前記他の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段に供給されるエネルギの大きさが「大きい」、ように構成され得る。
上記構成により、他の放電によるガスの燃焼が放電(ガスの点火性が評価される放電)によるガスの燃焼よりも速やかに進行するので、ガスの燃焼時期の差が小さくされ得る。これにより、例えば、ガスの燃焼時期が変化することに起因して内燃機関の出力トルクが変動することが低減され得る。さらに、例えば、ガスの燃焼時期が排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)等を低減する観点における最適な時期に近づけられること、および、ガスの燃焼時期のばらつきが小さくなることなどから、燃焼されたガス(排ガス)に含まれる窒素酸化物などの量が増大することが防がれ得る。
以下、本発明による内燃機関の点火制御装置の各実施形態(第1実施形態〜第12実施形態)が、図面を参照しながら説明される。
(第1実施形態)
<装置の概要>
図1は、本発明の第1実施形態に係る点火制御装置(以下、「第1装置」とも称呼される。)を内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関10は、4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)機関である。図1は、複数の気筒のうちの一の気筒の断面のみを示している。なお、他の気筒もこの一の気筒と同様の構成を備えている。以下、便宜上、「内燃機関10」は単に「機関10」とも称呼される。
<装置の概要>
図1は、本発明の第1実施形態に係る点火制御装置(以下、「第1装置」とも称呼される。)を内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関10は、4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)機関である。図1は、複数の気筒のうちの一の気筒の断面のみを示している。なお、他の気筒もこの一の気筒と同様の構成を備えている。以下、便宜上、「内燃機関10」は単に「機関10」とも称呼される。
この機関10は、シリンダブロック部20、シリンダブロック部20の上部に固定されるシリンダヘッド部30、シリンダヘッド部30に設けられる点火制御系統40、シリンダブロック部20に空気と燃料との混合気を導入するための吸気系統50、シリンダブロック部20から排出されるガス(排ガス)を機関10の外部に放出するための排気系統60、アクセルペダル71、各種のセンサ81〜88、および、電子制御装置90、を備えている。
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、および、クランクシャフト24、を有している。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランクシャフト24に伝達され、これにより同クランクシャフト24が回転するようになっている。シリンダ21の内壁面、ピストン22の上面およびシリンダヘッド部30の下面は、燃焼室25を画成している。
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフト33、燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ34、燃焼室25に連通した排気ポート35、排気ポート35を開閉する排気弁36、および、排気弁36を駆動するエキゾーストカムシャフト37を有している。インジェクタ34から噴射される燃料と吸気系統50を通過した空気とは混合され、その混合されたガス(混合気)が燃焼室25に導入される。
点火制御系統40は、燃焼室25内の混合気中に放電を生じさせることによって同混合気を点火する点火手段である点火プラグ41、および、点火プラグ41に放電のためのエネルギを供給するとともに同放電を制御するイグナイタ42、を有している。図1に示すように、燃焼室25には一つの点火プラグ41が設けられている。
ここで、図2を参照しながら、点火制御系統40の構成が詳細に説明される。
図2は、点火プラグ41に接続されるイグナイタ42の構成の概念を示す概念図である。点火プラグ41は、中心電極41a、接地電極41b、および、ターミナルナット41c、を有する。さらに、イグナイタ42は、その概念として、一次コイル42a、二次コイル42b、トランジスタ42c、電源42d、および、出力部42e、を有する。なお、電源42dは便宜のためにイグナイタ42の内部に記載されているが、必ずしもイグナイタ42の内部に電源42dそのものが設けられる必要はなく、イグナイタ42の外部から電源42dが供給されてもよい。
図2は、点火プラグ41に接続されるイグナイタ42の構成の概念を示す概念図である。点火プラグ41は、中心電極41a、接地電極41b、および、ターミナルナット41c、を有する。さらに、イグナイタ42は、その概念として、一次コイル42a、二次コイル42b、トランジスタ42c、電源42d、および、出力部42e、を有する。なお、電源42dは便宜のためにイグナイタ42の内部に記載されているが、必ずしもイグナイタ42の内部に電源42dそのものが設けられる必要はなく、イグナイタ42の外部から電源42dが供給されてもよい。
一次コイル42aおよび二次コイル42bは、いわゆるトランス(変圧器)を構成している。すなわち、二次コイル42bの巻数は一次コイル42aの巻数よりも大きく(例えば、巻数比において数百倍程度)、一次コイル42a側に入力される電圧は、その巻数比に応じて変圧されて二次コイル42b側に出力される。具体的に述べると、一次コイル42a側に設けられたトランジスタ42cは、電子制御装置90からベース電極Aに与えられる指示信号に応じて、エミッタ側からコレクタ側への電流の導通・遮断を切り替えるようになっている。電子制御装置90からトランジスタ42cに同電流を導通させる指示が与えられている場合、電源42dに起因する電流(以下、「一次電流」とも称呼される。)が、一次コイル42aおよびトランジスタ42cを通過するように流れる。次いで、所定のタイミングにて電子制御装置90からトランジスタ42cに同電流を遮断する指示が与えられると、一次電流は急激に減少する。このとき、一次電流の変動に伴って一次コイル42aの鎖交磁束数が変化するとともに、同鎖交磁束数の変化に起因する相互誘導によって二次コイル42bに誘導電圧が生じる。この誘導電圧は、一次コイル42a側に入力される電圧(電源42dの電圧)と巻数比との積に相当する。すなわち、電源42dの電圧が巻数比に応じて変圧される。
このように、電子制御装置90からの指示信号に応じ、変圧された電圧が二次コイル42b側から出力される。この電圧は、出力部42eを介して点火プラグ41のターミナルナット41cに加えられる。ターミナルナット41cは点火プラグ41内部にて中心電極41aと連結されている。よって、最終的に、上記変圧された電圧は、中心電極41aと接地電極41bとの間に加えられる。そして、中心電極41aと接地電極41bとの間の混合気に上述した絶縁破壊が生じると、それら電極間に放電が生じる。さらに、同電圧に起因する電流(以下、「二次電流」とも称呼される。)が、二次コイル42b、出力部42e、ターミナルナット41c、中心電極41aおよび接地電極41bを通過するように流れる。
ここで、上述したように放電が生じたとき、中心電極41aと接地電極41bとの間に加えられている電圧(すなわち、放電の両端間の電位差)が、上述した「放電電圧」に相当する。上記説明から理解されるように、電子制御装置90からトランジスタ42cに一次電流を遮断する指示が与えられることにより、放電が開始される。そこで、以下、この指示は「放電開始指示」とも称呼される。
なお、接地電極41b、二次コイル42b、および、電源42dは、機関10本体を介して接地されている。さらに、第1装置が適用される機関10においては、点火制御系統40は、接地電極41bの電位(ゼロ)を基準として中心電極41aの電位が「正」となるように設計されている。
出力部42eは、放電電圧を取得するために機関10本体を介して接地されている。すなわち、出力部42eは、二次コイル42bの一端の電位(この一端は、上述したように接地されている。よって、接地電極41bの電位に相当する。)と、他端の電位(ターミナルナット41cを介して接続される中心電極41aの電位に相当する。)と、の間の電位差を取得し得るようになっている。この電位差に基づき、放電電圧Vigが取得される。
再び図1を参照すると、吸気系統50は、吸気ポート31を介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド51、インテークマニホールド51の上流側の集合部に接続された吸気管52、吸気管52の端部に設けられたエアクリーナ53、吸気管52の開口面積(開口断面積)を変更することができるスロットル弁(吸気絞り弁)54、および、指示信号に応じてスロットル弁54を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ54a、を有している。吸気ポート31、インテークマニホールド51および吸気管52は、吸気通路を構成している。
排気系統60は、排気ポート35を介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド61、エキゾーストマニホールド61の下流側の集合部に接続された排気管62、および、排気管62に設けられた排ガス浄化用触媒63、を有している。排気ポート35、エキゾーストマニホールド61および排気管62は、排気通路を構成している。
機関10の外部には、機関10に加速要求および要求トルクなどを入力するためのアクセルペダル71が設けられている。アクセルペダル71は、機関10の操作者によって操作される。
さらに、各種のセンサ81〜88について具体的に述べると、第1装置は、吸入空気量センサ81、スロットル弁開度センサ82、カムポジションセンサ83、クランクポジションセンサ84、水温センサ85、上流側酸素濃度センサ86、下流側酸素濃度センサ87、および、アクセル開度センサ88、を有している。
吸入空気量センサ81は、吸気通路(吸気管52)に設けられている。吸入空気量センサ81は、吸気管52内を流れる空気の質量流量である吸入空気量(すなわち、機関10に吸入される空気の質量)に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸入空気量Gaが取得される。
スロットル弁開度センサ82は、スロットル弁54の近傍に設けられている。スロットル弁開度センサ82は、スロットル弁54の開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、スロットル弁開度が取得される。
カムポジションセンサ83は、インテークカムシャフト33の近傍に設けられている。カムポジションセンサ83は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(すなわち、クランクシャフト24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号に基づき、インテークカムシャフトの回転位置(カムポジション)が取得される。
クランクポジションセンサ84は、クランクシャフト24の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ84は、クランクシャフト24が10°回転する毎に幅の狭いパルスを有する信号を出力するとともに、クランクシャフト24が360°回転する毎に幅の広いパルスを有する信号を出力するようになっている。これら信号に基づき、クランクシャフト24の単位時間あたりの回転数(以下、単に「機関回転速度NE」とも称呼される。)が取得される。
水温センサ85は、シリンダ21に設けられている冷却水の通路に設けられている。水温センサ85は、冷却水の温度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、冷却水の温度が取得される。
上流側酸素濃度センサ86および下流側酸素濃度センサ87は、触媒63の上流側および下流側の排気通路に設けられている。上流側酸素濃度センサ86および下流側酸素濃度センサ87は、触媒63に導入される排ガスおよび触媒63から排出される排ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するようになっている。
アクセル開度センサ88は、アクセルペダル71に設けられている。アクセル開度センサ88は、アクセルペダル71の開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、アクセルペダル開度Accpが取得される。
さらに、機関10は、電子制御装置90を備えている。
電子制御装置90は、CPU91、CPU91が実行するプログラム、テーブル(マップ)および定数などをあらかじめ記憶したROM92、CPU91が必要に応じて一時的にデータを格納するRAM93、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM94、ならびに、ADコンバータを含むインターフェース95を有する。CPU91、ROM92、RAM93、RAM94およびインターフェース95は、互いにバスで接続されている。
電子制御装置90は、CPU91、CPU91が実行するプログラム、テーブル(マップ)および定数などをあらかじめ記憶したROM92、CPU91が必要に応じて一時的にデータを格納するRAM93、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM94、ならびに、ADコンバータを含むインターフェース95を有する。CPU91、ROM92、RAM93、RAM94およびインターフェース95は、互いにバスで接続されている。
インターフェース95は、上記各センサと接続され、CPU91にそれらセンサから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース95は、インジェクタ34、ならびに、点火制御系統40(トランジスタ42cのベース電極A)などと接続され、CPU91の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。
<放電電圧の推移>
次いで、第1装置の具体的な作動についての説明を行う前に、上記構成を備えた機関10における放電電圧の推移が、図3および図4を参照しながら説明される。
次いで、第1装置の具体的な作動についての説明を行う前に、上記構成を備えた機関10における放電電圧の推移が、図3および図4を参照しながら説明される。
1.放電の経路長さが変化しない場合
まず、参考例として、放電の経路長さが変化しない場合(すなわち、混合気の流動の影響がないと仮定された場合)における放電電圧の推移の一例が、図3に示すタイムチャートを参照しながら説明される。図3は、放電が開始されてから放電が終了するまでの期間における放電電圧Vigおよび二次電流I2の推移を示すタイムチャートである。図3においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化されたものが示されている。なお、便宜上、図3における縦軸および横軸のスケールは、適宜拡大または縮小されている。
まず、参考例として、放電の経路長さが変化しない場合(すなわち、混合気の流動の影響がないと仮定された場合)における放電電圧の推移の一例が、図3に示すタイムチャートを参照しながら説明される。図3は、放電が開始されてから放電が終了するまでの期間における放電電圧Vigおよび二次電流I2の推移を示すタイムチャートである。図3においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化されたものが示されている。なお、便宜上、図3における縦軸および横軸のスケールは、適宜拡大または縮小されている。
このタイムチャートに示す例おいては、時刻t1において「放電開始指示」がイグナイタ42に与えられる。具体的に述べると、時刻t1において、点火プラグ41の中心電極41aと接地電極41bとの間にイグナイタ42によって変圧された電圧(上述したように、中心電極41aの電位が正となる電圧)が加えられる。そして、この電圧に起因して中心電極41aと接地電極41bとの間の混合気に絶縁破壊が生じる。なお、この電圧は、上述した「供給エネルギ」に相当する。
放電開始指示がイグナイタ42に与えられた時点(時刻t1)から混合気が絶縁破壊される時点(すなわち、実質的な放電が開始される時点)までの時間長さは、一般に、極めて短い。そのため、時刻t1と放電が開始される時点とは、実質的に同じ時点であるとみなされ得る。そこで、以下、時刻t1にて放電が開始されるものとして、説明を続ける。
時刻t1において放電が開始されるとき、二次コイル42b側の回路などが有する固有の容量(浮遊容量)に蓄えられた静電エネルギが比較的短時間に放出される。すなわち、いわゆる容量放電が開始される。容量放電は、一般に、不連続な過渡的放電である火花放電の形態を成すと考えられる。容量放電が生じるとき、放電電圧Vigは、混合気が絶縁破壊されるまで増大し、混合気が絶縁破壊された後に混合気の電気抵抗率が低下することによって減少する。
容量放電は、放電が通過し得る経路のうちの経路長さが最も短い経路(一般に、点火プラグ41の中心電極41aと接地電極41bとの最短距離に対応する経路)を、通過するように生じると考えられる。そのため、時刻t1および時刻t1の近傍(上述した第1期間に相当する。)においては、「混合気の電気抵抗率」が主として放電電圧Vigに影響を及ぼすと考えられる。換言すると、第1期間は、混合気の電気抵抗率(例えば、混合気に含まれる燃料の量に対応する。)に応じて放電電圧Vigが変化する期間、または、点火プラグ41が容量放電を生じさせる期間、に相当する。
さらに、時刻t1から所定の時間長さが経過した後の時刻ta以降において、上記容量放電に続き、二次コイル42bに蓄えられた電磁エネルギが比較的長期間にわたって放出される。すなわち、いわゆる誘導放電が開始される。誘導放電は、一般に、持続的放電であるアーク放電およびグロー放電などの形態を成すと考えられる。なお、周知のように、誘導放電が継続する時間長さは、容量放電が持続する時間長さよりも長い。
誘導放電が継続している期間中、上記供給エネルギが徐々に消費される。そして、誘導放電が開始されてから所定の時間長さが経過した後の時刻t2において、供給エネルギの全ての量が消費されて誘導放電が終了する。すなわち、放電開始指示によって開始された放電が終了する。
なお、二次電流I2は、放電が開始される時刻t1において最も大きい値となり、時間が経過とともに徐々に低下し、放電が終了する時刻t2においてゼロとなる。二次電流I2は、図示しない電流測定装置などによって取得され得る。
上述した一連の放電によって混合気中にエネルギ(発熱など)が放出され、そのエネルギによって混合気が点火される。このエネルギは、上述した「放出エネルギ」に相当する。
2.放電の経路長さが変化する場合
次いで、混合気の流動に起因して放電の経路長さが変化する場合における放電電圧の推移の一例が、図4に示すタイムチャートを参照しながら説明される。図4は、放電の経路長さが変化する場合における放電電圧の推移の一例を示すタイムチャートである。図4においても、理解が容易になるように、実際の放電電圧の波形が模式化されたものが示されている。なお、便宜上、図4における縦軸および横軸のスケールも、適宜拡大または縮小されている。また、図4において、二次電流の推移は省略されている。
次いで、混合気の流動に起因して放電の経路長さが変化する場合における放電電圧の推移の一例が、図4に示すタイムチャートを参照しながら説明される。図4は、放電の経路長さが変化する場合における放電電圧の推移の一例を示すタイムチャートである。図4においても、理解が容易になるように、実際の放電電圧の波形が模式化されたものが示されている。なお、便宜上、図4における縦軸および横軸のスケールも、適宜拡大または縮小されている。また、図4において、二次電流の推移は省略されている。
このタイムチャートに示す第1の例(図中の実線)においては、上記同様、時刻t1において放電が開始される。本例においては、時刻t1から所定の時間長さが経過した後の時点である時刻ta(上述した中間時点に相当する。)において誘導放電が開始されるとともに、図4における部分図Aに示すように、中心電極41aと接地電極41bとの間に誘導放電(例えば、アーク放電AD)が生じる。時刻taにおける放電の経路長さは、点火プラグ41の中心電極41aと接地電極41bとの間の距離(いわゆる、プラグギャップ)にほぼ等しい。
次いで、時刻taから所定の時間長さが経過した後の時刻tbにおいて、図4における部分図Bに示すように、放電ADの近傍の領域における混合気の流動(部分図Bにおける矢印を参照。)に起因し、放電の経路の形態が変化する。具体的に述べると、本例においては、部分図Bに示すように、放電ADの経路長さが増大する。上述したように、放電の経路長さが増大すると、放電電圧Vigが増大する。
さらに、時刻tbから所定の時間長さが経過した後の時刻tcにおいて、図4における部分図Cに示すように、放電ADの経路長さはさらに増大する。よって、放電電圧Vigはさらに増大する。そして、時刻tc以降において、二次コイル42bに蓄えられたエネルギが消費されるにつれて、放電電圧Vigの大きさが徐々に低下する。そして、放電が終了する時刻t2において、放電電圧Vigの大きさはゼロとなる。
また、上記説明から理解されるように、混合気の流動の度合いに応じて放電の経路長さが変化するとともに、放電電圧Vigの大きさが変化する。例えば、図4のタイムチャートに示す第2の例(図中の破線)は、上記第1の例(図中の実線)よりも放電の流動の度合いが「小さい」場合における放電電圧Vigの推移を示す。図4における部分図Dに示すように、時刻tcにおける放電ADの経路長さは、第1の例の同時刻tcにおける放電ADの経路長さよりも短い。そのため、第1の例に比べ、第2の例における放電電圧Vigの値は小さいことになる。
このように、誘導放電の経路長さは、放電が継続されている期間中における混合気の流動に応じて変化すると考えられる。そのため、時刻taから時刻t2までの期間(上述した第2期間に相当する。)においては、「混合気の電気抵抗率」のみならず、「混合気の流動」が放電電圧Vigに影響を及ぼすと考えられる。換言すると、第2期間は、混合気の電気抵抗率(例えば、混合気に含まれる燃料の量に対応する。)および放電の近傍におけるガスの流動の度合い(例えば、ガスの流れる速度に対応する。)に応じて放電電圧Vigが変化する期間、または、点火プラグ41が誘導放電を生じさせる期間、に相当する。
なお、本発明においては、上述した容量放電および誘導放電の双方を含める一連の放電が「放電」と称呼される場合もあり、容量放電および誘導放電のいずれか一方が「放電」と称呼される場合もある。
<装置の作動の概要>
以下、機関10に適用される第1装置の作動の概要が、図5を参照しながら説明される。図5は、第1装置の作動の概要を示す「概略フローチャート」である。
以下、機関10に適用される第1装置の作動の概要が、図5を参照しながら説明される。図5は、第1装置の作動の概要を示す「概略フローチャート」である。
第1装置は、点火プラグ41による放電が生じさせられたとき、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも第2放電電圧関連パラメータに基づき、「その放電に続く他の放電が点火期間内に開始されるべきか否か」を判定する。そして、第1装置は、「その放電に続く他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判定された場合、他の放電を生じさせる。
具体的に述べると、第1装置は、図5のステップ510にて、現時点が点火期間中であるか否かを判定する。現時点が点火期間中であれば、第1装置は、ステップ510にて「Yes」と判定してステップ520に進み、点火プラグ41による放電を開始させる。なお、この放電は、放電が開始されてからステップ540にて放電が終了するまでの期間において継続される。
次いで、第1装置は、ステップ530にて、上記判定を行うためのパラメータとして「第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも第2放電電圧関連パラメータ」を用いる。第1装置は、このパラメータに基づいて上記判定を行い、「他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判定された場合、ステップ540にて放電が終了した後にステップ550にて「Yes」と判定する。そして、第1装置は、ステップ520に進み、再び放電を開始させる。
一方、「他の放電が点火期間内に開始されるべき」と判定されない場合、第1装置は、ステップ550にて「No」と判定する。これにより、点火期間内における放電が完了する。なお、現時点が点火期間中でない場合、第1装置は、ステップ510にて「No」と判定し、放電を開始させない。
以下、上記「他の放電が点火期間内に開始されるべきか否か」についての判定は、「再放電判定」とも称呼される。さらに、上記「他の放電」は、「再放電」とも称呼される。
以上に説明したように、第1装置は、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも第2放電電圧関連パラメータに基づき、再放電判定を行う。これにより、燃焼室内のガスの点火性が適切に評価され得るので、燃焼室内のガスの確実な点火が図られ得る。さらに、燃焼室内のガスの点火に寄与しない放電が行われることが防がれるので、放電が点火手段に対して及ぼす影響が出来る限り軽減され得る。
以上が、第1装置についての説明である。以下、第1装置の実際の作動のいくつかの具体例が、後述される実施形態として説明される。
(第2実施形態)
上述した第1装置の一の具体例として、「第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づき、再放電判定が行われる」実施形態が、説明される。
上述した第1装置の一の具体例として、「第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づき、再放電判定が行われる」実施形態が、説明される。
この実施形態に係る制御装置(以下、「第2装置」とも称呼される。)は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)に適用される。
<再放電判定の考え方>
以下、第2装置における再放電判定の考え方が、説明される。
第2装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。なお、上述したように、第2装置が採用される機関10は、点火手段として「1つ」の「点火プラグ41」を備えている。
以下、第2装置における再放電判定の考え方が、説明される。
第2装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。なお、上述したように、第2装置が採用される機関10は、点火手段として「1つ」の「点火プラグ41」を備えている。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。
具体的に述べると、第2装置は、第1期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth1よりも大きく(すなわち、混合気に含まれる燃料の量が所定の量よりも少ない場合。換言すると、混合気の空燃比が所定の値よりも大きい(リーンである)場合)、かつ、第2期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth2よりも小さい場合(すなわち、放出エネルギの大きさが所定の値よりも小さい場合)、混合気の点火性が不十分であると判断して他の放電(再放電)を生じさせる。一方、第2装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
具体的に述べると、第2装置は、第1期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth1よりも大きく(すなわち、混合気に含まれる燃料の量が所定の量よりも少ない場合。換言すると、混合気の空燃比が所定の値よりも大きい(リーンである)場合)、かつ、第2期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth2よりも小さい場合(すなわち、放出エネルギの大きさが所定の値よりも小さい場合)、混合気の点火性が不十分であると判断して他の放電(再放電)を生じさせる。一方、第2装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
上述した条件にて再放電判定が行われることにより、再放電判定の精度が保証される限り、混合気の空燃比(目標空燃比abyftgt)が大きい空燃比(リーンな空燃比)に設定され得る。よって、例えば、エミッション排出量が低減され得るとともに、排ガス浄化用触媒に要するコストが低減され得る。
以上が、第2装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第2装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第2装置の実際の作動が説明される。
第2装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図8、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。以下、各ルーチンが行う処理が説明される。
以下、第2装置の実際の作動が説明される。
第2装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図8、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。以下、各ルーチンが行う処理が説明される。
まず、CPU91は、任意の気筒のクランク角度が吸気行程前の所定のクランク角度(例えば、排気上死点前90度クランク角)θfに一致する毎に、図6にフローチャートによって示した「燃料噴射制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU91は、このルーチンにより、目標空燃比abyftgtを設定するとともに、その目標空燃比abyftgtに対応する燃料噴射量の目標量Qtgtを決定し、その目標量Qtgtだけの燃料をインジェクタ34によって燃焼室内に噴射させる。以下、クランク角が上記クランク角θfに一致する吸気行程前の気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。
具体的に述べると、CPU91は、所定のタイミングにて図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進む。CPU91は、ステップ610にて、「吸入空気量Gaと、機関回転速度NEと、目標空燃比abyftgtと、の関係」をあらかじめ定めた目標空燃比テーブルMapabyftgt(Ga,NE)に、現時点における吸入空気量Gaおよび機関回転速度NEを適用することにより、目標空燃比abyftgtを決定する。
目標空燃比テーブルMapabyftgt(Ga,NE)において、目標空燃比abyftgtは、機関10に要求される出力、燃費、および、触媒53による排ガスの浄化効率などを考慮した適値に設定されるようになっている。
次いで、CPU91は、ステップ620に進む。CPU91は、ステップ620にて、「吸入空気量Gaと、機関回転速度NEと、筒内吸入空気量Mcと、の関係」を表す筒内吸入空気量関数FuncMc(Ga,NE)に現時点における現時点における吸入空気量Gaおよび機関回転速度NEを適用することにより、筒内吸入空気量Mcを決定する。
次いで、CPU91は、ステップ630に進む。CPU91は、ステップ630にて、筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyftgtにて除算することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを算出する。
次いで、CPU91は、ステップ640に進む。CPU91は、ステップ640にて、「機関回転速度NEと、アクセルペダル開度Accpと、燃料噴射時点CAinjと、の関係」をあらかじめ定めた燃料噴射時点テーブルMapCAinj(NE,Accp)に、現時点における機関回転速度NEおよびアクセルペダル開度Accpを適用することにより、燃料噴射時点CAinjを決定する。
燃料噴射時点テーブルMapCAinj(NE,Accp)において、燃料噴射時点CAinjは、機関10の排ガスに含まれる各種成分の量(エミッション排出量)および出力等を考慮した適切な時点に設定されるようになっている。
次いで、CPU91は、ステップ650に進み、現時点におけるクランク角度CAと、上述した燃料噴射時点CAinjと、が一致するか否かを判定する。ここで、現時点が「クランク角度CAが燃料噴射時点CAinjに到達する前の時点」であると仮定すると、CPU91は、ステップ650にて「No」と判定する。その後、CPU91は、クランク角度CAが燃料噴射時点CAinjに到達するまで、ステップ650の処理を繰り返す。すなわち、燃料は噴射されない。
その後、クランク角度CAが「燃料噴射時点CAinj」に到達すると、CPU91は、ステップ640にて「Yes」と判定してステップ660に進む。CPU91は、ステップ660にて、燃料噴射気筒に対応するインジェクタ34に、目標量Qtgtの燃料を噴射するように指示を与える。これにより、目標量Qtgtの燃料が噴射される。その後、CPU91は、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
さらに、CPU91は、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気行程前の所定のクランク角度(例えば、排気上死点前45度クランク角)θgに一致する毎に、図7にフローチャートによって示した「点火制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU91は、このルーチンにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにて点火プラグ41において放電が開始されるように点火制御系統40に指示(放電開始指示)を与える。
具体的に述べると、CPU91は、所定のタイミングにて図7のステップ700から処理を開始してステップ710に進む。CPU91は、ステップ710にて、「吸入空気量Gaと、機関回転速度NEと、燃料噴射気筒の最大容積Vcylと、機関10の負荷率KLと、の関係」をあらかじめ定めた負荷率関数FuncKL(Ga,NE,Vcyl)に、現時点における吸入空気量Gaおよび機関回転速度NE、ならびに、ROM92に格納されている燃料噴射気筒の最大容積Vcylを適用することにより、負荷率KLを算出する。
なお、負荷率KLは、燃焼室に導入され得る混合気の最大量(最大容積Vcyl)に対する燃焼室に実際に導入される混合気の量(吸入空気量Gaおよび機関回転速度NEに基づいて算出される。)の割合を表す値として算出される。また、負荷率KLは、空気の挙動を記述した周知の空気モデルによっても取得され得る。
次いで、CPU91は、ステップ720に進む。CPU91は、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、放電開始時点CAigと、の関係」をあらかじめ定めた放電開始時点テーブルMapCAig(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、放電開始時点CAigを決定する。
放電開始時点テーブルMapCAig(NE,KL)において、放電開始時点CAigは、機関10のエミッション排出量および出力等を考慮した適切な時点に設定されるようになっている。別の言い方をすると、放電開始時点CAigは、混合気を点火させて機関10を作動させる観点において適切な期間(上記点火期間に相当。)中の一時点であるように設定される。
次いで、CPU91は、ステップ730に進む。CPU91は、ステップ730にて、現時点におけるクランク角度CAと、上述した放電開始時点CAigと、が一致するか否かを判定する。ここで、現時点が「クランク角度CAが放電開始時点CAigに到達する前の時点」であると仮定すると、CPU91は、ステップ730にて「No」と判定する。その後、CPU91は、クランク角度CAが放電開始時点CAigに到達するまで、ステップ730の処理を繰り返す。すなわち、点火は行われない。
その後、クランク角度CAが「放電開始時点CAig」に到達すると、CPU91は、ステップ730にて「Yes」と判定してステップ740に進む。CPU91は、ステップ740にて、点火プラグ41において放電が開始されるように点火制御系統40に指示(放電開始指示)を与える。これにより、燃料噴射気筒内の混合気中に放電が生じさせられる。
次いで、CPU91は、接続指標Aを通過してステップ750に進む。CPU91は、ステップ750にて、「図8に示されるルーチン」を実行する。CPU91は、図8に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電(他の放電)を行う必要があるか否かを判定する。
具体的に述べると、CPU91は、図8の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ810に進む。CPU91は、ステップ810にて、混合気の点火性を評価(診断)する際に用いるパラメータ(放電電圧)を取得する時点である診断時点k1,k2を決定する。診断時点k1は第1期間中の時点であり、診断時点k2は第2期間中の時点である。
具体的に述べると、CPU91は、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k1と、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk1(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、診断時点k1を決定する。また、CPU91は、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k2と、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk2(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、診断時点k2を決定する。
診断時点テーブルMapk1(NE,KL)および診断時点テーブルMapk2(NE,KL)において、診断時点k1および診断時点k2は、混合気の点火性を評価する観点において適切な時点に設定されるようになっている。なお、診断時点k1および診断時点k2は、放電開始指示がなされた時点を基準とした時刻を表す。
次いで、CPU91は、ステップ820に進む。CPU91は、ステップ820にて、診断時点k1および診断時点k2における放電電圧の値に基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。
具体的に述べると、CPU91は、放電開始指示がなされた時点を基準とした時刻が診断時点k1に到達したときに放電電圧を取得し、その放電電圧をVig(k1)としてRAM93に格納する。さらに、CPU91は、時刻が診断時点k2に到達したときに放電電圧を取得し、その放電電圧をVig(k2)としてRAM93に格納する。そして、CPU91は、放電電圧Vig(k1)および放電電圧Vig(k2)が下記条件(a)および(b)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(a)および(b)において、Vigth1およびVigth2のそれぞれは所定の閾値を表す。
(a)Vig(k1)>Vigth1
(b)Vig(k2)<Vigth2
(b)Vig(k2)<Vigth2
上記条件(a)および(b)において、閾値電圧Vigth1は、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth1よりも大きいとき、混合気の空燃比がリーンであり(よって、混合気の最小点火エネルギが大きく)、混合気の点火性を適切に評価するためには第2期間における放電電圧も検討することが望ましい」と判断され得る適値に設定されている。さらに、閾値電圧Vigth2は、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth2よりも小さいとき、放電からの放出エネルギが混合気の最小点火エネルギ以上とならない」と判断され得る適値に設定されている。そして、上記条件(a)および(b)の双方が満たされた場合、混合気の点火性が不十分であると判断される。すなわち、再放電が必要であると判断される。
現時点において上記条件(a)および(b)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ820にて「Yes」と判定してステップ830に進む。CPU91は、ステップ830にて、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、再放電を開始する時点(再放電開始時点)CAigreと、の関係」をあらかじめ定めた再放電開始時点テーブルMapCAigre(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、再放電開始時点CAigreを決定する。
再放電開始時点テーブルMapCAigre(NE,KL)において、再放電開始時点CAigreは、混合気の燃焼時期、機関10のエミッション排出量および出力などを考慮した適切な時点に設定されるようになっている。別の言い方をすると、再放電開始時点CAigreは、放電開始時点CAigと同様、混合気を点火させて機関10を作動させる観点において適切な期間(点火期間)中の一時点であるように設定される。
次いで、CPU91は、ステップ840に進む。CPU91は、ステップ840にて、再放電開始時点CAigreを放電開始時点CAigに格納する。その後、CPU91は、接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻る。
CPU91は、図7のルーチンに戻ると、上記同様、現時点におけるクランク角度CAが放電開始時点CAig(実際には、再放電開始時点CAigre)に到達するまでステップ730の処理を繰り返す。そして、現時点におけるクランク角度CAが放電開始時点CAig(再放電開始時点CAigre)に一致すると、CPU91は、ステップ740に進み、点火制御系統40に放電開始指示を与える。これにより、燃料噴射気筒内の混合気中に再放電(他の放電)が生じさせられる。
その後、CPU91は、接続指標Aを介して再び図8のルーチンに進み、上記同様、再放電が必要であるか否かを判定する。すなわち、CPU91は、ステップ810を介してステップ820に進み、上記条件(a)および(b)の双方が満たされるか否かを判定する。現時点において条件(a)および(b)の少なくとも一方が満たされない場合(再放電が必要ではない場合)、CPU91は、ステップ820にて「No」と判定し、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻る。CPU91は、図7のルーチンに戻ると、ステップ795に進んで図7のルーチンを一旦終了する。この場合、再放電は生じさせられない。
このように、CPU91は、あるサイクルにおいて図7のルーチンが実行されて点火期間中の所定の時点において放電が開始されたとき、再放電の必要がないと判断されるまで再放電を繰り返し生じさせる。そして、CPU91は、再放電の必要がないと判断されると、次のサイクルにおいて再び図7のルーチンが実行されるまで、新たな放電を行うことなく待機する。すなわち、CPU91は、所定の点火期間において、必要に応じて一回または複数回の放電を生じさせる。
以上に説明したように、第2装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k1))および第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2))の双方に基づき、混合気の点火性を評価する。
以上が、第2装置についての説明である。
以上が、第2装置についての説明である。
(第3実施形態)
次に、上述した第1装置の他の具体例として、「第2放電電圧関連パラメータのみに基づき、再放電判定が行われる」実施形態が、説明される。
次に、上述した第1装置の他の具体例として、「第2放電電圧関連パラメータのみに基づき、再放電判定が行われる」実施形態が、説明される。
この実施形態に係る制御装置(以下、「第3装置」とも称呼される。)は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)に適用される。
<再放電判定の考え方>
第3装置においては、第2装置と同様、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。
第3装置においては、第2装置と同様、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。
上記パラメータに基づき、再放電判定が行われる。ただし、第2装置とは異なり、第2放電電圧関連パラメータのみによって再放電判定が行われる。
具体的に述べると、第3装置は、第2期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth2よりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電を生じさせる。一方、第3装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第3装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第3装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第3装置の実際の作動が説明される。
第3装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図9、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第3装置の実際の作動が説明される。
第3装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図9、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第3装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図9」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図9に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図9に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図9に示したルーチンは、ステップ810がステップ910に置換され、ステップ820がステップ920に置換されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図9における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図9の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ910に進み、ステップ810におけるテーブルと同様の診断時点テーブルMapk2(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、診断時点k2を決定する。次いで、CPU91は、ステップ920に進み、診断時点k2における放電電圧Vig(k2)がステップ820における条件と同一の条件(b)を満たすか否かを判定する。このように、CPU91は、第2期間における放電電圧のみに基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。
現時点において上記条件(b)が満たされる場合、CPU91は、ステップ920にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(b)が満たされない場合、CPU91は、図9のステップ920にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第3装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2))のみに基づき、混合気の点火性を評価する。
以上が、第3装置についての説明である。
以上が、第3装置についての説明である。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第4装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第4の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第4装置」とも称呼される。)が、説明される。
第4装置は、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気に含まれる燃料の量」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電の近傍における混合気の流れる速度」が採用される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第4装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気に含まれる燃料の量」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電の近傍における混合気の流れる速度」が採用される。ここで、「混合気に含まれる燃料の量」は第1期間における放電電圧に基づいて取得され、「放電の近傍における混合気の流れる速度」は第2期間における放電電圧に基づいて取得される。
第4装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気に含まれる燃料の量」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電の近傍における混合気の流れる速度」が採用される。ここで、「混合気に含まれる燃料の量」は第1期間における放電電圧に基づいて取得され、「放電の近傍における混合気の流れる速度」は第2期間における放電電圧に基づいて取得される。
以下、混合気に含まれる燃料の量は「混合気の濃度」とも称呼され、放電の近傍における混合気の流れる速度は「混合気の流速」とも称呼される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第4装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第4装置は、第1期間の所定の時点における放電電圧Vigに基づいて混合気の濃度Cgを取得し、第2期間の所定の時点における放電電圧Vigに基づいて混合気の流速FRgを取得する。そして、第4装置は、混合気の濃度Cgが所定の閾値濃度Cgthよりも小さく、かつ、混合気の流速FRgが所定の閾値流速FRgthよりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第4装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第4装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第4装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第4装置の実際の作動が説明される。
第4装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図10、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第4装置の実際の作動が説明される。
第4装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図10、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第4装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図10」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図10に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図10に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図10に示したルーチンは、ステップ1010およびステップ1020が追加されている点、および、ステップ820がステップ1030に置換されている点、においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図10における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図10の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ810に進み、診断時点k1,k2を決定する。次いで、CPU91は、ステップ1010に進む。CPU91は、ステップ1010にて、「診断時点k1における放電電圧Vig(k1)と、混合気の濃度Cgと、の関係」をあらかじめ定めた混合気濃度テーブルMapCg(Vig(k1))に、放電電圧Vig(k1)を適用することにより、放電の近傍における混合気の濃度Cgを取得(推定)する。
混合気濃度テーブルMapCg(Vig(k1))において、混合気の濃度Cgは、放電電圧Vig(k1)が大きいほど小さい値に設定されるようになっている。これは、一般に、混合気に含まれる燃料の量が少ないほど混合気の電気抵抗率は大きいことになると考えられるからである。
次いで、CPU91は、ステップ1020に進む。CPU91は、ステップ1020にて、「2つの時点における放電電圧Vig1,Vig2と、その2つの時点の間の時間長さΔtと、混合気の流速FRgと、の関係」をあらかじめ定めた混合気流速テーブルMapFRg(Vig1,Vig2,Δt)に、Vig1としての放電電圧Vig(k1)、Vig2としての放電電圧Vig(k2)、および、診断時点k1と診断時点k2との間の時間長さΔt12を適用することにより、放電の近傍における混合気の流速FRgを取得(推定)する。
混合気流速テーブルMapFRg(Vig1,Vig2,Δt)において、混合気の流速FRgは、「2つの時点の間の(診断時点k1から診断時点k2までの)時間長さΔt」に対する「放電電圧Vig2と放電電圧Vig1との差(Vig(k2)−Vig(k1))」の値が大きいほど大きい値に設定されるようになっている。これは、一般に、混合気の流速FRgが大きいほど、時間長さΔtにて放電の形態が変化する度合いが大きい(すなわち、放電の経路長さが長い)ことになるとともに、2つの時点における放電電圧の差が大きいことになると考えられるからである。
次いで、CPU91は、ステップ1030に進む。CPU91は、ステップ1030にて、混合気の濃度Cgおよび混合気の流速FRgに基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。具体的に述べると、CPU91は、混合気の濃度Cgおよび混合気の流速FRgが下記条件(c)および(d)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(c)および(d)において、CgthおよびFRgthのそれぞれは所定の閾値を表す。
(c)Cg<Cgth
(d)FRg<FRgth
(d)FRg<FRgth
上記条件(c)および(d)において、閾値濃度Cgthは、「混合気の濃度Cgが閾値濃度Cgthよりも小さいとき、混合気の空燃比がリーンであり(よって、混合気の最小点火エネルギが大きく)、混合気の点火性を適切に評価するためには混合気の流速FRgも検討することが望ましい」と判断され得る適値に設定されている。さらに、閾値流速FRgthは、「混合気の流速FRgが閾値流速FRgthよりも小さいとき、放電からの放出エネルギが混合気の最小点火エネルギ以上とならない」と判断され得る適値に設定されている。そして、上記条件(b)および(c)の双方が満たされた場合、混合気の点火性が不十分であると判断される。すなわち、再放電が必要であると判断される。
現時点において上記条件(c)および(d)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1030にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(c)および(d)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図10のステップ1030にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第4装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1放電電圧関連パラメータ(混合気の濃度Cg)および第2放電電圧関連パラメータ(混合気の流速FRg)を、放電電圧に基づいて取得する。そして、第4装置は、第1放電電圧関連パラメータ(混合気の濃度Cg)および第2放電電圧関連パラメータ(混合気の流速FRg)の双方に基づき、混合気の点火性を評価する。
以上が、第4装置についての説明である。
以上が、第4装置についての説明である。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第5装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第5の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第5装置」とも称呼される。)が、説明される。
第5装置は、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気に含まれる燃料の量」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電の近傍における混合気の流れる速度」が採用される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。さらに、第5装置は、混合気に含まれる燃料の量が「放電電圧とは独立して」取得され、放電の近傍における混合気の流れる速度が「放電電圧とは独立して」取得される点において、第4装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第5装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気に含まれる燃料の量」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電の近傍における混合気の流れる速度」が採用される。ここで、「混合気に含まれる燃料の量」および「放電の近傍における混合気の流れる速度」は、機関10の運転状態に基づいて取得される。
第5装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気に含まれる燃料の量」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電の近傍における混合気の流れる速度」が採用される。ここで、「混合気に含まれる燃料の量」および「放電の近傍における混合気の流れる速度」は、機関10の運転状態に基づいて取得される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第5装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第5装置は、機関10の運転状態に基づいて混合気の濃度Cgおよび混合気の流速FRgを取得する。そして、第5装置は、混合気の濃度Cgが所定の閾値濃度Cgthよりも小さく、かつ、混合気の流速FRgが所定の閾値流速FRgthよりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第5装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第5装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第5装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第5装置の実際の作動が説明される。
第5装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第5装置の実際の作動が説明される。
第5装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第5装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図11」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図11に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図11に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図11に示したルーチンは、ステップ1110およびステップ1120が追加されている点、および、ステップ820がステップ1130に置換されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図11における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図11の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ810に進み、診断時点k1,k2を決定する。次いで、CPU91は、ステップ1110に進む。CPU91は、ステップ1110にて、「目標空燃比abyftgtと、混合気の濃度Cgと、の関係」をあらかじめ定めた混合気濃度テーブルMapCg(abyftgt)に、現時点における目標空燃比abyftgtを適用することにより、放電の近傍における混合気の濃度Cgを取得(推定)する。
混合気濃度テーブルMapCg(abyftgt)において、混合気の濃度Cgは、目標空燃比abyftgtが大きいほど小さい値に設定されるようになっている。これは、目標空燃比abyftgtが大きいほど混合気に含まれる燃料の量は少ないことになるからである。
次いで、CPU91は、ステップ1120に進む。CPU91は、ステップ1120にて、「機関回転速度NEと、吸入空気量Gaと、混合気の流速FRgと、の関係」をあらかじめ定めた混合気流速テーブルMapFRg(NE,Ga)に、現時点における機関回転速度NEおよび吸入空気量Gaを適用することにより、放電の近傍における混合気の流速FRgを取得(推定)する。
混合気流速テーブルMapFRg(NE,Ga)において、混合気の流速FRgは、機関回転速度NEが大きいほど大きい値であって、吸入空気量がGaが大きいほど大きい値に設定されるようになっている。これは、一般に、機関回転速度NEおよび吸入空気量Gaが大きいほど、燃焼室25内における混合気の流動の程度が大きいことになるとともに、混合気の流速FRgが大きいことになると考えられるからである。
次いで、CPU91は、ステップ1130に進む。CPU91は、ステップ1130にて、混合気の濃度Cgおよび混合気の流速FRgが第4装置と同様の条件(c)および(d)の双方を満たすか否かを判定する。
現時点において上記条件(c)および(d)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1130にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(c)および(d)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図10のステップ1130にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第5装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1放電電圧関連パラメータ(混合気の濃度Cg)および第2放電電圧関連パラメータ(混合気の流速FRg)を、機関10の運転状態(目標空燃比abyftgt、機関回転速度NEおよび吸入空気量Ga)に基づいて取得する。そして、第5装置は、常に第1放電電圧関連パラメータ(混合気の濃度Cg)および第2放電電圧関連パラメータ(混合気の流速FRg)の双方に基づき、混合気の点火性を評価する。
以上が、第5装置についての説明である。
以上が、第5装置についての説明である。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第6装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第6の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第6装置」とも称呼される。)が、説明される。
第6装置は、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧」が採用される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第6装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧」が採用される。
第6装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧」が採用される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第6装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第6装置は、第1期間において放電電圧が最大値となる時点以前の時点における放電電圧Vigが閾値電圧Vigth1mよりも大きく、かつ、第2期間において放電電圧が最大値となる時点以前の時点における放電電圧Vigが閾値電圧Vigth2mよりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第6装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第6装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第6装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第6装置の実際の作動が説明される。
第6装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図12、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第6装置の実際の作動が説明される。
第6装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図12、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第6装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図12」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図12に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図12に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図12に示したルーチンは、ステップ810およびステップ820に代えてステップ1210〜ステップ1270が採用されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図12における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図12の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ1210に進む。CPU91は、ステップ1210にて、現時点(時刻m)が放電が開始された時点(時刻ゼロ)以降であって所定の時点(時刻ma)よりも前の時点であるか否かを判定する。時刻maは、第1期間と第2期間との境界に相当する時刻である。よって、CPU91は、ステップ1210にて、現時点が第1期間内の時点であるか否かを判定する。
現時点(時刻m)が「放電が開始された時点以降であって上記所定の時点よりも前(0≦m<ma)である」場合、CPU91は、ステップ1210にて、「Yes」と判定してステップ1220に進む。CPU91は、ステップ1220にて、第1期間において放電電圧Vigが最大となる時点(時刻m−1)を特定する。
具体的に述べると、CPU91は、放電開始指示(ステップ740)が点火制御系統40に与えられた時点(時刻ゼロ)から現時点(時刻m)まで、放電電圧Vigを時刻tと関連付けながらRAM93に記録し続ける(例えば、時刻t=0,1,・・・,m−2,m−1,m,・・・に関連付けられるVig(0),Vig(1),・・・,Vig(m−2),Vig(m−1),Vig(m),・・・)。そして、CPU91は、現時点(時刻m)および現時点の直前の時点(時刻m−1,時刻m−2)における放電電圧Vig(m),Vig(m−1),Vig(m−2)が、下記条件(e)および(f)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(e)および(f)において、Vigupth1は放電電圧が増大するときの閾値(正の値)を表し、Vigdownth1は放電電圧が減少するときの閾値(負の値)を表す。
(e)Vig(m−1)−Vig(m−2)>Vigupth1
(f)Vig(m)−Vig(m−1)<Vigdownth1
(f)Vig(m)−Vig(m−1)<Vigdownth1
上記条件(e)および(f)において、閾値Vigupth1および閾値Vigdownth1は、「時刻m−2から時刻m−1までの間における放電電圧の増大量が閾値Vigupth1よりも大きく、かつ、時刻m−1から時刻mまでの間における放電電圧の減少量が閾値Vigdownth1よりも小さいとき、時刻m−1またはその近傍における放電電圧がその最大値である」と判断され得る適値に設定される。よって、条件(e)および(f)の双方が満たされた場合、時刻m−1(または、その近傍)において放電電圧が最大値となったと判断される。
現時点において上記条件(e)および(f)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1220にて「Yes」と判定し、ステップ1230に進む。CPU91は、ステップ1230にて、診断時点k1mを決定する。診断時点k1mは、放電が開始された時点(時刻ゼロ)から放電電圧が最大値となった時点(時刻m−1)までの時点であって、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k1mと、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk1m(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することによって決定される時点である。
診断時点テーブルMapk1m(NE,KL)において、診断時点k1mは、放電電圧が最大値となる時点以前の時点(0≦k1m≦m−1)のうち、混合気の点火性を評価する観点において適切な時点に設定されるようになっている。
なお、現時点において上記条件(e)および(f)の少なくとも一方が満たされない場合(すなわち、現時点において放電電圧がまだ最大値に到達していない場合)、CPU91は、ステップ1220にて「No」と判定する。そして、CPU91は、上記条件(e)および(f)の双方が満たされるまで、ステップ1210およびステップ1220の処理を繰り返す。
ステップ1230にて診断時点k1mが決定された後、CPU91は、ステップ1240に進む。CPU91は、ステップ1240にて、現時点(時刻m)が上記所定の時点(時刻ma)以降の時点であるか否かを判定する。上述したように、時刻maは、第1期間と第2期間との境界に相当する時刻である。よって、CPU91は、ステップ1240にて、現時点が第2期間内の時点であるか否かを判定する。
現時点(時刻m)が上記所定の時点よりも前の時点である場合(例えば、ステップ1230にて診断時点k1mが取得された時点から、時刻maまで、の期間中)、CPU91は、ステップ1240にて「No」と判定する。そして、CPU91は、現時点が上記所定の時点(時刻ma)に到達するまで、ステップ1240の処理を繰り返す。
そして、現時点(時刻m)が上記所定の時点(時刻ma)に到達すると、CPU91は、ステップ1240にて、「Yes」と判定してステップ1250に進む。CPU91は、ステップ1250にて、第2期間において放電電圧Vigが最大となる時点(時刻m−1)を特定する。
具体的に述べると、CPU91は、上記所定の時点(時刻ma)から現時点(時刻m)まで、放電電圧Vigを時刻tと関連付けながらRAM93に記録し続ける(例えば、時刻t=ma,ma+1,・・・,m−2,m−1,m,・・・に関連付けられるVig(ma),Vig(ma+1),・・・,Vig(m−2),Vig(m−1),Vig(m),・・・)。そして、CPU91は、現時点(時刻m)および現時点の直前の時点(時刻m−1,時刻m−2)における放電電圧Vig(m),Vig(m−1),Vig(m−2)が、下記条件(g)および(h)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(g)および(h)において、Vigupth2は放電電圧が増大するときの閾値(正の値)を表し、Vigdownth2は放電電圧が減少するときの閾値(負の値)を表す。
(g)Vig(m−1)−Vig(m−2)>Vigupth2
(h)Vig(m)−Vig(m−1)<Vigdownth2
(h)Vig(m)−Vig(m−1)<Vigdownth2
上記条件(g)および(h)において、閾値Vigupth2および閾値Vigdownth2は、「時刻m−2から時刻m−1までの間における放電電圧の増大量が閾値Vigupth2よりも大きく、かつ、時刻m−1から時刻mまでの間における放電電圧の減少量が閾値Vigdownth2よりも小さいとき、時刻m−1またはその近傍における放電電圧がその最大値である」と判断され得る適値に設定される。よって、条件(g)および(h)の双方が満たされた場合、時刻m−1(または、その近傍)において放電電圧が最大値となったと判断される。
現時点において上記条件(g)および(h)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1250にて「Yes」と判定し、ステップ1260に進む。CPU91は、ステップ1260にて、診断時点k2mを決定する。診断時点k2mは、上記所定の時点(時刻ma)から放電電圧が最大値となった時点(時刻m−1)までの間の時点であって、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k2mと、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk2m(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することによって決定される時点である。
診断時点テーブルMapk2m(NE,KL)において、診断時点k2mは、放電電圧が最大値となる時点以前の時点(ma≦k2m≦m−1)のうち、混合気の点火性を評価する観点において適切な時点に設定されるようになっている。
なお、現時点において上記条件(g)および(h)の少なくとも一方が満たされない場合(すなわち、現時点において放電電圧がまだ最大値に到達していない場合)、CPU91は、ステップ1250にて「No」と判定する。そして、CPU91は、上記条件(g)および(h)の双方が満たされるまで、ステップ1240およびステップ1250の処理を繰り返す。
ステップ1260にて診断時点k2mが決定された後、CPU91は、ステップ1270に進む。CPU91は、ステップ1270にて、診断時点k1mおよび診断時点k2mにおける放電電圧の値に基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。
具体的に述べると、CPU91は、上述したようにRAM93に格納されている放電電圧のうちの「診断時点k1mおける放電電圧Vig(k1m)」および「診断時点k2mにおける放電電圧Vig(k2m)」が下記条件(i)および(j)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(i)および(j)において、Vigth1mおよびVigth2mのそれぞれは所定の閾値を表す。
(i)Vig(k1m)>Vigth1m
(j)Vig(k2m)<Vigth2m
(j)Vig(k2m)<Vigth2m
上記条件(i)および(j)において、閾値電圧Vigth1mは、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth1mよりも大きいとき、混合気の空燃比がリーンであり(よって、混合気の最小点火エネルギが大きく)、混合気の点火性を適切に評価するためには第2期間における放電電圧も検討することが望ましい」と判断され得る適値に設定されている。さらに、閾値電圧Vigth2mは、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth2mよりも小さいとき、放電からの放出エネルギが混合気の最小点火エネルギ以上とならない」と判断され得る適値に設定されている。そして、上記条件(i)および(j)の双方が満たされた場合、混合気の点火性が不十分であると判断される。すなわち、再放電が必要であると判断される。
現時点において上記条件(i)および(j)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1270にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再度の放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(i)および(j)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図12のステップ1270にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第6装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1期間において放電電圧が最大値となる時点以前の時点における第1放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k1m))、および、第2期間において放電電圧が最大値となる時点以前の時点における第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2m))を取得する。そして、第6装置は、これらパラメータの双方により、混合気の点火性を評価する。
ところで、第6装置においては、図12のステップ1220およびステップ1230に示す処理によって診断時点k1mを決定するようになっている。しかし、第1期間が比較的短時間であることを考慮し、第6装置における処理を簡便に行う観点から、診断時点k1mは「放電開始時点CAig、または、放電開始時点CAigの直後の時点」とされてもよい。
以上が、第6装置についての説明である。
以上が、第6装置についての説明である。
(第7実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第7装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第7の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第7装置」とも称呼される。)が、説明される。
第7装置は、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧」が採用される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第7装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧の最大値」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧の最大値」が採用される。
第7装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧の最大値」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧の最大値」が採用される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第7装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第7装置は、第1期間における放電電圧の最大値Vigmax1が閾値電圧Vigth1tよりも大きく、かつ、第2期間における放電電圧の最大値Vigmax2が閾値電圧Vigth2tよりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第7装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第7装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第7装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第7装置の実際の作動が説明される。
第7装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図13、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第7装置の実際の作動が説明される。
第7装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図13、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第7装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図13」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図13に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図13に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図13に示したルーチンは、ステップ810およびステップ820に代えてステップ1310〜ステップ1370が採用されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図13における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図13の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ1310およびステップ1320の処理を行う。ステップ1310およびステップ1320の処理は、上述した図12におけるステップ1210およびステップ1220の処理と同一である。そこで、これらステップについての説明は省略される。その後、CPU91は、ステップ1310に進む。CPU91は、ステップ1310にて、診断時点k1tに、第1期間において放電電圧が最大値となった時点(時刻m−1)を格納する。
次いで、CPU91は、ステップ1340およびステップ1350の処理を行う。ステップ1340およびステップ1350の処理は、上述した図12におけるステップ1240およびステップ1250の処理と同一である。そこで、これらステップについての説明は省略される。その後、CPU91は、ステップ1320に進む。CPU91は、ステップ1320にて、診断時点k2tに、第2期間において放電電圧が最大値となった時点(時刻m−1)を格納する。
次いで、CPU91は、ステップ1370に進む。CPU91は、ステップ1370にて、診断時点k1tおよび診断時点k2tにおける放電電圧の値に基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。
具体的に述べると、CPU91は、上述したようにRAM93に格納されている放電電圧のうちの「診断時点k1tにおける放電電圧Vig(k1t)」および「診断時点k2tにおける放電電圧Vig(k2t)」が下記条件(k)および(l)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(k)および(l)において、Vigth1tおよびVigth2tのそれぞれは所定の閾値を表す。なお、放電電圧Vig(k1t)は第1期間における放電電圧の最大値Vigmax1に相当し、放電電圧Vig(k2t)は第2期間における放電電圧の最大値Vigmax2に相当する。
(k)Vigmax1=Vig(k1t)>Vigth1t
(l)Vigmax2=Vig(k2t)<Vigth2t
(l)Vigmax2=Vig(k2t)<Vigth2t
上記条件(k)および(l)において、閾値電圧Vigth1tは、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth1tよりも大きいとき、混合気の空燃比がリーンであり(よって、混合気の最小点火エネルギが大きく)、混合気の点火性を適切に評価するためには第2期間における放電電圧も検討することが望ましい」と判断され得る適値に設定されている。さらに、閾値電圧Vigth2mは、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth2tよりも小さいとき、放電からの放出エネルギが混合気の最小点火エネルギ以上とならない」と判断され得る適値に設定されている。そして、上記条件(k)および(l)の双方が満たされた場合、混合気の点火性が不十分であると判断される。すなわち、再放電が必要であると判断される。
現時点において上記条件(k)および(l)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1370にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再度の放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(k)および(l)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図13のステップ1370にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第7装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1期間における放電電圧の最大値Vigmax1、および、第2期間における放電電圧の最大値Vigmax2を取得する。そして、第7装置は、これらパラメータの双方により、混合気の点火性を評価する。
ところで、第7装置においては、図13のステップ1320およびステップ1330に示す処理によって診断時点k1tを決定するようになっている。しかし、第7装置における処理を簡便に行う観点から、診断時点k1tは、「放電開始時点CAig、または、放電開始時点CAigの直後の時点」とされてもよい。
以上が、第7装置についての説明である。
以上が、第7装置についての説明である。
(第8実施形態)
次に、本発明の第8の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第8装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第8の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第8装置」とも称呼される。)が、説明される。
第8装置は、第2期間における放電電圧の大きさの変化率に基づいて再放電(他の放電)が開始される時点が設定される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第8装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。さらに、第8装置においては、第2期間における放電電圧の大きさの変化率に対応するパラメータとして「混合気の流速」が採用される。
第8装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。さらに、第8装置においては、第2期間における放電電圧の大きさの変化率に対応するパラメータとして「混合気の流速」が採用される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第8装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第8装置は、第1期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth1よりも大きく、かつ、第2期間の所定の時点における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth2よりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第8装置は、上記以外の場合、再放電(他の放電)を生じさせない。
さらに、第8装置は、第2期間における放電電圧に基づいて「混合気の流速FRg」を取得する。そして、第8装置は、混合気の流速FRgが増大する場合、その増大の程度が大きいほど再放電開始時点CAigreを早い時点に設定する。一方、第8装置は、混合気の流速FRgが減少する場合、その減少の程度が大きいほど再放電開始時点CAigreを遅い時点に設定する。
以上が、第8装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第8装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第8装置の実際の作動が説明される。
第8装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図14、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第8装置の実際の作動が説明される。
第8装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図14、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第8装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図14」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図14に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図14に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図14に示したルーチンは、ステップ810がステップ1410に置換されている点、ステップ830がステップ1420およびステップ1430に置換されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図14における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図8の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ1410に進む。CPU91は、ステップ1410にて、診断時点k1,k2,k3を決定する。診断時点k1は第1期間中の時点であり、診断時点k2,k3は第2期間中の時点である。具体的に述べると、CPU91は、第2装置と同様、診断時点テーブルMapk1(NE,KL)および診断時点テーブルMapk2(NE,KL)に基づいて診断時点k1および診断時点k2を決定する。さらに、CPU91は、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k3と、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk3(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、診断時点k3を決定する。
その後、CPU91は、ステップ820に進み、診断時点k1における放電電圧Vig(k1)および診断時点k2における放電電圧Vig(k2)が、第2装置と同様の上記条件(a)および(b)の双方を満たすか否かを判定する。
現時点において上記条件(a)および(b)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ820にて「Yes」と判定し、ステップ1420に進む。CPU91は、ステップ1420にて、診断時点k2,k3における混合気の流速FRg(k2),FRg(k3)を取得(推定)する。
具体的に述べると、CPU91は、第4装置と同様の混合気流速テーブルMapFRg(Vig1,Vig2,Δt)に、診断時点k1における放電電圧Vig(k1)および診断時点k2における放電電圧Vig(k2)を適用することにより、診断時点k2における混合気の流速FRg(k2)を取得する。さらに、CPU91は、同混合気流速テーブルに、診断時点k2における放電電圧Vig(k2)および診断時点k3における放電電圧Vig(k3)を適用することにより、診断時点k3における混合気の流速FRg(k3)を取得(推定)する。
次いで、CPU91は、ステップ1430に進む。CPU91は、ステップ1430にて、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、2つの時点におけるガスの流速FRg1,FRg2と、再放電開始時点CAigreと、の関係」をあらかじめ定めた再放電開始時点テーブルMapCAigre(NE,KL,FRg1,FRg2)に、現時点における機関回転速度NE、負荷率KL、FRg1としての混合気の流速FRg(k2)、および、FRg2としての混合気の流速FRg(k3)を適用することにより、再放電開始時点CAigreを決定する。
再放電開始時点テーブルMapCAigre(NE,KL,FRg1,FRg2)において、再放電開始時点CAigreは、混合気の燃焼時期、機関10のエミッション排出量および出力などを考慮した適切な時点に設定されるようになっている。特に、混合気の流速FRgが増大している場合(第8装置においては、FRg(k2)<FRg(k3)の場合)、その増大の程度が大きいほど(すなわち、FRg(k3)とFRg(k2)との差が大きいほど)、再放電開始時点CAigreが早い時点に設定されるようになっている。一方、混合気の流速が減少している場合(第8装置においては、FRg(k2)>FRg(k3)の場合)、その減少の程度が大きいほど(すなわち、FRg(k3)とFRg(k2)との差が小さいほど)、再放電開始時点CAigreが遅い時点に設定されるようになっている。なお、混合気の流速が変化していない場合(第8装置においては、FRg(k2)=FRg(k3)の場合)、混合気の流速の変化を考慮することなく再放電開始時点CAigreが設定されるようになっている。
その後、CPU91は、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再度の放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(a)および(b)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図14のステップ820にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第8装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k1))および第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2))の双方により、混合気の点火性を評価する。さらに、第8装置は、第2期間における放電電圧の大きさの変化率(第8装置においては、同変化率に対応する「混合気の流速FRg」)に基づき、再放電が開始される時点CAigreを設定する。
ところで、第8装置においては、「第2期間における放電電圧の変化率」に対応する「混合気の流速」に基づき、再放電開始時点CAigreが設定されている。しかし、第8装置は、「放電電圧の大きさの変化率そのもの」を取得するとともに、その変化率そのものに基づいて再放電開始時点CAigreを設定するように構成されてもよい。
以上が、第8装置についての説明である。
以上が、第8装置についての説明である。
(第9実施形態)
次に、本発明の第9の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第9装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第9の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第9装置」とも称呼される。)が、説明される。
第9装置は、第2放電電圧関連パラメータとして「機関回転速度が大きいほど早い時点であるように設定される時点における放電電圧」が採用される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第9装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。ただし、第9装置においては、第2期間における放電電圧として、機関回転速度NEが大きいほど早い時点における放電電圧が採用される。
第9装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧そのもの」が採用される。ただし、第9装置においては、第2期間における放電電圧として、機関回転速度NEが大きいほど早い時点における放電電圧が採用される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第9装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第9装置は、第1期間の所定の時点k1における放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth1よりも大きく、かつ、第2期間中の時点であって機関回転速度NEが大きいほど早い時点k2neにおける放電電圧Vigが所定の閾値電圧Vigth2よりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第9装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第9装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第9装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第9装置の実際の作動が説明される。
第9装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図15、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第9装置の実際の作動が説明される。
第9装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図15、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第9装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図15」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図15に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図15に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図15に示したルーチンは、ステップ810がステップ1510に置換されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図15における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図15の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ1510に進む。CPU91は、ステップ1510にて、診断時点k1,k2neを決定する。診断時点k1は第1期間中の時点であり、診断時点k2neは第2期間中の時点である。具体的に述べると、CPU91は、第2装置と同様、診断時点テーブルMapk1(NE,KL)に基づいて診断時点k1を決定する。さらに、CPU91は、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k2neと、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk2ne(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することにより、診断時点k2neを決定する。
診断時点テーブルMapk2ne(NE,KL)において、診断時点k2neは、機関回転速度NEが大きいほど早い時点であって、混合気の点火性を評価する観点において適切な時点に設定されるようになっている。
その後、CPU91は、ステップ820に進み、診断時点k1における放電電圧Vig(k1)および診断時点k2neにおける放電電圧Vig(k2ne)が、第2装置と同様の上記条件(a)および(b)の双方を満たすか否かを判定する。
現時点において上記条件(a)および(b)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ820にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再度の放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(a)および(b)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図8のステップ820にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第9装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k1))および第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2ne))の双方により、混合気の点火性を評価する。さらに、第9装置は、第2放電電圧関連パラメータの診断時点k2neとして機関回転速度NEが大きいほど早い時点を採用するようになっている。
以上が、第9装置についての説明である。
以上が、第9装置についての説明である。
(第10実施形態)
次に、本発明の第10の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第10装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第10の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第10装置」とも称呼される。)が、説明される。
第10装置は、第2放電電圧関連パラメータとして「放電が吹き消される時点以前の時点における放電電圧」が採用される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
以下、第10装置の具体的な作動についての説明を行う前に、放電が吹き消される場合における放電電圧の推移が、図16を参照しながら説明される。図16は、放電が吹き消される放電電圧の推移の一例を示すタイムチャートである。図16においては、理解が容易になるように、実際の放電電圧の波形が模式化されたものが示されている。なお、便宜上、図16における縦軸および横軸のスケールは、適宜拡大または縮小されている。また、図16において、二次電流の推移は省略されている。
このタイムチャートに示す例においては、時刻t1において放電が開始される。本例においては、時刻t1から所定の時間長さが経過した後の時点である時刻taにおいて誘導放電が開始されるとともに、図16における部分図Aに示すように、点火プラグ41の中心電極41aと接地電極41bとの間に誘導放電ADが生じる。そして、時間が経過するにつれて、放電ADの近傍の領域における混合気の流動に起因し、放電の経路の形態が変化するとともに、放電電圧Vigが増大する(例えば、時刻tbにおける放電の形態について、部分図Bを参照。)。
本例においては、混合気の流動の度合いが、放電が吹き消されることなく放電が終了する場合(例えば、図4のタイムチャートに示す例)に比べて大きい。そのため、時刻tbから所定の時間長さが経過した後の時刻tcにおいて、図16における部分図Cに示すように、混合気の流動によって運ばれる絶縁破壊されていない混合気が放電ADを遮断することなどに起因し、放電ADが切断される。すなわち、放電が「吹き消される」。
放電が吹き消された時刻tcにおいて、供給エネルギの全ての量は消費されていない。そのため、本例においては、時刻tcの直後にて、上記放電に供されなかったエネルギ(すなわち、二次コイル42bに蓄えられた電磁エネルギのうちの残りのエネルギ)による放電が、中心電極41aおよび接地電極41bの周辺に残留する絶縁破壊された混合気を通過するように再開する。図16に示すように、このように放電が吹き消されるとともに放電が再開されるとき、放電電圧Vigは、一旦増大した後に低下する。
なお、本例においては、供給エネルギの全ての量が消費されるまで、放電の再開と、放電の吹き消しと、が繰り返される。その後、時刻t2において、供給エネルギの全ての量が消費されて放電が終了する。
このように、混合気の流動の度合いが大きい場合、放電に供されるべく点火プラグ41に供給されるエネルギの全てが消費されるよりも前に放電が終了する場合がある。
<再放電判定の考え方>
第10装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電が吹き消される時点以前の時点における放電電圧」が採用される。
第10装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧そのもの」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「放電が吹き消される時点以前の時点における放電電圧」が採用される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第10装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第10装置は、第1期間の所定の時点k1における放電電圧Vig(k1)が所定の閾値電圧Vigth1よりも大きく、かつ、第2期間の放電が吹き消される時点以前の時点k2boにおける放電電圧Vig(k2bo)が所定の閾値電圧Vigth2boよりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第10装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第10装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第10装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第10装置の実際の作動が説明される。
第10装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図17、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第10装置の実際の作動が説明される。
第10装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、および、再放電判定についての図17、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第10装置は、CPU91が、図8に示すフローチャートに代えて「図17」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。さらに、CPU91は、第2装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図17に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図17に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図17に示したルーチンは、ステップ810およびステップ820に代えてステップ1710〜ステップ1750が採用されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図17における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
CPU91は、図17の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ1710に進む。CPU91は、ステップ1710にて、第2装置と同様の診断時点テーブルMapk1(NE,KL)に基づき、診断時点k1を決定する。
次いで、CPU91は、ステップ1720に進む。CPU91は、ステップ1720にて、現時点(時刻m)が、第1期間と第2期間との境界に相当する上記所定の時点(時刻ma)以降であるか否かを判定する。すなわち、CPU91は、ステップ1720にて、現時点が第2期間内の時点であるか否かを判定する。
現時点(時刻m)が上記所定の時点よりも前の時点である場合(例えば、ステップ1710にて診断時点k1が取得された時点から、時刻maまで、の期間中)、CPU91は、ステップ1720にて「No」と判定する。そして、CPU91は、現時点が上記所定の時点(時刻ma)に到達するまで、ステップ1720の処理を繰り返す。
そして、現時点(時刻m)が上記所定の時点以降(時刻ma)に到達すると、CPU91は、ステップ1720にて、「Yes」と判定してステップ1730に進む。CPU91は、ステップ1730にて、第2期間において放電が吹き消される時点(時刻m−1)を特定する。
具体的に述べると、CPU91は、上記所定の時点(時刻ma)から現時点(時刻m)まで、放電電圧Vigを時刻tと関連付けながらRAM93に記録し続ける。そして、CPU91は、現時点(時刻m)および現時点の直前の時点(時刻m−2,m−1)における放電電圧Vig(m−2),Vig(m−1),Vig(m)が、下記条件(m)および(n)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(m)および(n)において、Vigupth3は放電電圧が増大するときの閾値(正の値)を表し、Vigdownth3は放電電圧が減少するときの閾値(負の値)を表す。
(m)Vig(m−1)−Vig(m−2)>Vigupth3
(n)Vig(m)−Vig(m−1)<Vigdownth3
(n)Vig(m)−Vig(m−1)<Vigdownth3
上記条件(m)および(n)において、閾値Vigupth3は放電電圧が急増していると判断され得る適値に設定されており、閾値Vigdownth3は放電電圧が急減していると判断され得る適値に設定されている。上記条件(m)および(n)の双方が満たされた場合、時刻m−1(または、その近傍)において放電電圧が極大値となった直後に放電電圧が急減したと判断される。すなわち、時刻m−1(または、その近傍)において「放電が吹き消された」と判断される。
現時点において上記条件(m)および(n)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1730にて「Yes」と判定し、ステップ1740に進む。CPU91は、ステップ1740にて、診断時点k2boを決定する。診断時点k2boは、上記所定の時点(時刻ma)から放電が吹き消された時点(時刻m−1)までの間の時点であって、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、診断時点k2boと、の関係」をあらかじめ定めた診断時点テーブルMapk2bo(NE,KL)に、現時点における機関回転速度NEおよび負荷率KLを適用することによって決定される時点である。
診断時点テーブルMapk2bo(NE,KL)において、診断時点k2boは、放電が吹き消される時点以前の時点(ma≦k2m≦m−1)のうち、混合気の点火性を評価する観点において適切な時点に設定されるようになっている。
なお、現時点において上記条件(m)および(n)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、ステップ1730にて「No」と判定する。そして、CPU91は、現時点において上記条件(m)および(n)の双方が満たされるまで、ステップ1720およびステップ1730の処理を繰り返す。
ステップ1730にて診断時点k2boが決定された後、CPU91は、ステップ1750に進む。CPU91は、ステップ1750にて、診断時点k1および診断時点k2boにおける放電電圧の値に基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。
具体的に述べると、CPU91は、診断時点k1における放電電圧Vig(k1)、および、上述したようにRAM93に格納されている放電電圧のうちの「診断時点k2boにおける放電電圧Vig(k2bo)」が下記条件(o)および(p)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(o)および(p)において、Vigth1およびVigth2boのそれぞれは所定の閾値を表す。
(o)Vig(k1)>Vigth1
(p)Vig(k2bo)<Vigth2bo
(p)Vig(k2bo)<Vigth2bo
上記条件(o)および(p)において、閾値電圧Vigth1は、第2装置と同様に設定されている。さらに、閾値電圧Vigth2boは、「放電電圧Vigが同閾値電圧Vigth2boよりも小さいとき、放電からの放出エネルギが混合気の最小点火エネルギ以上とならない」と判断され得る適値に設定されている。上記条件(o)および(p)の双方が満たされれば、混合気の点火性が不十分であると判断される。すなわち、再放電が必要であると判断される。
現時点において上記条件(o)および(p)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1750にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再度の放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(o)および(p)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図15のステップ1750にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第10装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1期間中の所定の時点における第1放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k1))、および、第2期間において放電が吹き消される時点以前の時点における第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2bo))を取得する。そして、第10装置は、これらパラメータの双方により、混合気の点火性を評価する。
ところで、第10装置においては、第2期間における診断時点k2boとして「放電が吹き消される時点以前の時点」が採用されている。しかし、診断時点k2boは、「放電が吹き消される時点」または「放電が吹き消される時点の直前の時点」とされてもよい。
以上が、第10装置についての説明である。
以上が、第10装置についての説明である。
(第11実施形態)
次に、本発明の第11の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第11装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第11の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第11装置」とも称呼される。)が、説明される。
第11装置は、第2放電電圧関連パラメータが「複数回のサイクルにおける第2期間での放電電圧の平均値」に基づいて決定される点においてのみ、第2装置または第3装置と相違する。
<再放電判定の考え方>
第11装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「複数回のサイクルにおける第2期間での放電電圧の平均値に基づいて決定される、第2期間における放電電圧」が採用される。特に、第2放電電圧関連パラメータについて、同平均値に基づいて決定される「放電が吹き消される時点」における放電電圧が採用される。
第11装置においては、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧」が採用され、第2放電電圧関連パラメータとして「複数回のサイクルにおける第2期間での放電電圧の平均値に基づいて決定される、第2期間における放電電圧」が採用される。特に、第2放電電圧関連パラメータについて、同平均値に基づいて決定される「放電が吹き消される時点」における放電電圧が採用される。
上記各種パラメータに基づき、再放電判定が行われる。以下、便宜上、第11装置における再放電判定の考え方が「第2装置」(すなわち、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて再放電判定が行われる。)に適用された例が示される。
具体的に述べると、第11装置は、複数回(N回)のサイクルにおける放電電圧の平均値を取得するとともに、同平均値に基づいて放電が吹き消される時点k2aveを決定する。そして、第11装置は、第1期間の所定の時点k1における放電電圧Vig(k1)が所定の閾値電圧Vigth1よりも大きく、かつ、第2期間の放電が吹き消される時点k2aveにおける放電電圧Vig(k2ave)が所定の閾値電圧Vigth2boよりも小さい場合、混合気の点火性が不十分であると判断して再放電(他の放電)を生じさせる。一方、第11装置は、上記以外の場合、再放電を生じさせない。
以上が、第11装置における再放電判定の考え方である。
以上が、第11装置における再放電判定の考え方である。
<実際の作動>
以下、第11装置における実際の作動が説明される。
第11装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、診断時点決定のための図18、および、再放電判定についての図19、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第11装置における実際の作動が説明される。
第11装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図7、診断時点決定のための図18、および、再放電判定についての図19、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第11装置は、CPU91が、「図18」に示すフローチャートを実行する点、および、図8に示すフローチャートに代えて「図19」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第10装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第10装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。
さらに、CPU91は、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気行程前の所定のクランク角度(例えば、排気上死点前45度クランク角)θhに一致する毎に、図18にフローチャートによって示した「診断時点決定ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU91は、このルーチンにより、診断時点k1,k2aveを決定する。
具体的に述べると、CPU91は、所定のタイミングにて図18のステップ1800から処理を開始すると、ステップ1810に進む。CPU91は、ステップ1810にて、第2装置と同様の診断時点テーブルMapk1(NE,KL)に基づき、第1期間における診断時点k1を決定する。
次いで、CPU91は、ステップ1820に進む。CPU91は、ステップ1820にて、第2期間における診断時点k2aveを決定するための条件(診断時点決定条件)が成立しているか否かを判定する。診断時点決定条件は、機関10が定常運転されていること、および、診断時点k2aveが前回決定されてから所定の時間長さが経過していること、の双方が満たされるときに成立する。
現時点において診断時点決定条件が成立しない場合、CPU91は、ステップ1820にて「No」と判定してステップ1830に進む。CPU91は、ステップ1830にて、診断時点k2aveに、所定の初期値または前回の診断時点k2aveを格納する。ここで、初期値は、例えば、機関10の機関回転速度NEおよび負荷率KLなどに基づいて決定され得る。その後、CPU91は、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
一方、現時点において診断時点決定条件が成立する場合、CPU91は、ステップ1820にて「Yes」と判定してステップ1840に進む。CPU91は、ステップ1840にて、下記(1)式に従い、時刻pにおける放電電圧の平均値を取得する。下記(1)式において、同式の右辺は、第iサイクルにおける時刻pでの放電電圧Vig(p)_iを複数回のサイクル(N回のサイクル)にわたって積算するとともに、その積算された値をサイクルの数Nで除算した値を表す。サイクルの数Nは、平均値としての妥当性および平均値を取得するために要する時間などを考慮した適値に設定されている。なお、時刻pは、時刻ma(第1期間と第2期間との境界に相当する時刻)以降の時刻である。
Vigave(p)=Σ[i=1,N]{Vig(p)_i}/N ・・・(1)
次いで、CPU91は、ステップ1850に進む。CPU91は、ステップ1850にて、上記平均値に基づいて第2期間において放電が吹き消される時点(時刻p−1)を特定する。
具体的に述べると、CPU91は、上記所定の時点(時刻ma)から現時点(時刻p)まで、放電電圧の平均値Vigaveを時刻pと関連付けながらRAM93に記録し続ける(例えば、時刻t=ma,ma+1,・・・,p−2,p−1,p,・・・に関連付けられるVigave(ma),Vigave(ma+1),・・・,Vigave(p−2),Vigave(p−1),Vigave(p),・・・)。そして、CPU91は、現時点(時刻p)および現時点の直前の時点(時刻p−1,p−2)における放電電圧Vigave(p),Vigave(p−1),Vigave(p−2)が、下記条件(q)および(r)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(q)および(r)において、Vigupth4は放電電圧が増大するときの閾値(正の値)を表し、Vigdownth4は放電電圧が減少するときの閾値(負の値)を表す。
(q)Vigave(p−1)−Vigave(p−2)>Vigupth4
(r)Vigave(p)−Vigave(p−1)<Vigdownth4
(r)Vigave(p)−Vigave(p−1)<Vigdownth4
上記条件(q)および(r)において、閾値Vigupth4および閾値Vigdownth4は、「時刻p−1にて、放電電圧の平均値を取得した複数回のサイクルのうちの少なくとも一回のサイクルにおいて放電の吹き消えが生じた」と判断され得る適値に設定されている。よって、上記条件(q)および(r)の双方が満たされた場合、時刻p−1(または、その近傍)において「放電の吹き消え」が生じたと判断される。
現時点において上記条件(q)および(r)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1850にて「Yes」と判定し、ステップ1860に進む。CPU91は、ステップ1860にて、診断時点k2aveに時刻p−1を格納する。その後、CPU91は、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
なお、現時点において上記条件(q)および(r)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、ステップ1850にて「No」と判定する。そして、CPU91は、現時点において上記条件(q)および(r)の双方が満たされるまで、ステップ1840およびステップ1850の処理を繰り返す。
次いで、CPU91は、第10装置と同様、図7のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、放電開始時点CAigを決定するとともに、その放電開始時点CAigにおいて放電を開始させる。
CPU91は、図7のルーチンにおいて放電を開始させると(ステップ740)、接続指標Aを経由してステップ750に進み、「図19に示すルーチン」を実行する。CPU91は、図19に示すルーチンにより、混合気の点火性を考慮して再放電を行う必要があるか否かを判定する。
図19に示したルーチンは、ステップ810が削除されている点、および、ステップ820がステップ1910に置換されている点においてのみ、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図19における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
具体的に述べると、CPU91は、図19の接続指標Aから処理を開始すると、ステップ1910に進む。CPU91は、ステップ1910にて、診断時点k1および診断時点k2aveにおける放電電圧の値に基づき、再放電を行う必要があるか否かを判定する。
すなわち、CPU91は、ステップ1910にて、診断時点k1における放電電圧Vig(k1)、および、診断時点k2aveにおける放電電圧Vig(k2ave)が、下記条件(s)および(t)の双方を満たすか否かを判定する。下記条件(s)および(t)において、Vigth1およびVigth2boのそれぞれは、図17のステップ1750における閾値と同一の閾値である。
(s)Vig(k1)>Vigth1
(t)Vig(k2ave)<Vigth2bo
(t)Vig(k2ave)<Vigth2bo
現時点において上記条件(s)および(t)の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ1910にて「Yes」と判定する。その後、CPU91は、ステップ830、ステップ840および接続指標Cを経由して図7のルーチンに戻り、再放電開始時点CAigreにて再度の放電を開始させる(ステップ730およびステップ740)。
一方、現時点において上記条件(o)および(p)の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、図15のステップ1910にて「No」と判定する。その後、CPU91は、接続指標Bを経由して図7のルーチンに戻り、図7のルーチンを一旦終了する(ステップ795)。
以上に説明したように、第11装置は、所定のタイミングにて放電が開始されると、第1期間中の所定の時点における第1放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k1))、および、第2期間での放電電圧の平均値に基づいて決定される時点における第2放電電圧関連パラメータ(放電電圧Vig(k2ave))を取得する。そして、第11装置は、これらパラメータの双方により、混合気の点火性を評価する。
以上が、第11装置についての説明である。
以上が、第11装置についての説明である。
(第12実施形態)
次に、本発明の第12の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第12装置」とも称呼される。)が、説明される。
次に、本発明の第12の実施形態に係る点火制御装置(以下、「第12装置」とも称呼される。)が、説明される。
第12装置は、機関10が2つの点火コイルを有する点、2つの点火コイルのうちの一の点火コイルに蓄えられたエネルギによって放電(初回の放電)が開始されるよりも前に、他の点火コイルに他の放電(再放電)のためのエネルギが蓄えられ始める点、他の放電が点火期間内に開始されるべきと判定された場合には他の点火コイルに蓄えられたエネルギが点火手段に供給される点、および、他の放電が点火期間内に開始されるべきと判定されない場合には他の点火コイルに蓄えられたエネルギが点火期間よりも後に点火手段に供給される点において、第2装置または第3装置と相違する。
具体的に述べると、図20は、第12装置が適用される内燃機関(便宜上、「機関10」とも称呼される。)における点火制御系統40の構成を示す模式図である。図20に示すように、点火制御系統40は、点火プラグ41に接続される第1のイグナイタ42および第2のイグナイタ43を有している。イグナイタ42およびイグナイタ43は、点火プラグ41に接続されている。なお、第12装置が適用される内燃機関における点火制御系統40以外の構成は、第2装置が適用される内燃機関における構成と同一である。
イグナイタ42は、第2装置が適用される内燃機関と同様、その概念として、一次コイル42a、二次コイル42b、トランジスタ42c、電源42d、および、出力部42e、を有する。イグナイタ42は、電子制御装置90からベース電極Aに与えられる指示信号に基づき、一次コイル42a側に入力される電圧(電源42dの電圧)を一次コイル42aと二次コイル42bとの巻数比に応じて変圧するとともに、その変圧された電圧を二次コイル42b側の出力部42eから出力する。
より具体的に述べると、電子制御装置90からベース電極Aにトランジスタ42cのエミッタ側からコレクタ側へ電流を導通させる指示信号が与えられると、イグナイタ42の一次コイル42a側に放電のためのエネルギが蓄えられ始める。そして、電子制御装置90からベース電極Aに同電流を遮断させる指示信号が与えられると、点火プラグ41に放電のためのエネルギが供給される。
イグナイタ43は、イグナイタ42と同様、その概念として、一次コイル43a、二次コイル43b、トランジスタ43c、電源43d、および、出力部43e、を有する。そして、イグナイタ43は、電子制御装置90からベース電極Bに与えられる指示信号に基づき、一次コイル43a側に入力される電圧(電源43dの電圧)を一次コイル43aと二次コイル43bとの巻数比に応じて変圧するとともに、その変圧された電圧を二次コイル43b側の出力部43eから出力する。
イグナイタ43においても、上記同様、電子制御装置90からベース電極Bにエミッタ側からコレクタ側への電流の導通・遮断を切り替える指示信号が与えられることにより、放電のためのエネルギの蓄積、および、点火プラグ41への同エネルギの供給がなされる。
さらに、イグナイタ43は、イグナイタ43におけるコイルの巻数比が、イグナイタ42におけるコイルの巻数比よりも大きい値であるように構成されている。そのため、イグナイタ42から出力される電圧は、イグナイタ43から出力される電圧よりも大きい。別の言い方をすると、イグナイタ43は、イグナイタ42から点火プラグ41に供給されるエネルギの大きさよりも、イグナイタ43から点火プラグ41に供給されるエネルギの大きさが大きい、ように構成されている。
なお、図20においては、イグナイタ42の電源42dとイグナイタ43の電源43dとは、独立した異なる部材として表示されている。しかし、電源42dおよび電源43dは必ずしも異なる部材である必要はなく、同一の電源がイグナイタ42およびイグナイタ43に共有されてもよい。
<再放電判定の考え方>
第12装置における再放電判定の考え方は、第2装置における再放電判定の考え方と同一である。そこで、第12装置における再放電判定の考え方についての説明は、省略される。
第12装置における再放電判定の考え方は、第2装置における再放電判定の考え方と同一である。そこで、第12装置における再放電判定の考え方についての説明は、省略される。
<実際の作動>
以下、第12装置における実際の作動が説明される。
第12装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図21、および、再放電判定についての図8、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
以下、第12装置における実際の作動が説明される。
第12装置において、CPU91は、燃料噴射制御についての図6、点火制御についての図21、および、再放電判定についての図8、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
第12装置は、CPU91が、図7に示すフローチャートに代えて「図21」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第2装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU91が実行する各ルーチンが説明される。
CPU91は、第2装置と同様、図6のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射気筒において噴射させる。
さらに、CPU91は、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気行程前の所定のクランク角度(例えば、排気上死点前45度クランク角)θgに一致する毎に、図21にフローチャートによって示した「点火制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU91は、このルーチンにより、イグナイタ42およびイグナイタ43のそれぞれに放電のためのエネルギを蓄えさせるとともに、それらイグナイタから点火プラグ41に所定のタイミングにて放電のためのエネルギを供給させる。
図21に示したルーチンは、ステップ2110〜ステップ2150が追加されている点においてのみ、図7に示したルーチンと相違している。そこで、図21における図7に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図21のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。
具体的に述べると、CPU91は、所定のタイミングにて図21のステップ2100から処理を開始すると、ステップ2110に進む。CPU91は、ステップ2110にて、イグナイタ42に放電のためのエネルギE1が蓄えられ始めるように、イグナイタ42のベース電極Aに指示信号を与える。これにより、初回の放電のためのエネルギE1がイグナイタ42に蓄えられ始める。
次いで、CPU91は、ステップ710およびステップ720の処理を実行することにより、第2装置と同様、放電開始時点CAigを決定する。
次いで、CPU91は、ステップ2120に進む。CPU91は、ステップ2120にて、イグナイタ43に放電のためのエネルギE2が蓄えられ始めるように、イグナイタ43のベース電極Bに指示信号を与える。これにより、再放電のためのエネルギE2がイグナイタ43に蓄えられ始める。なお、後述されるように、エネルギE1による初回の放電を開始させるための処理(ステップ740)は、このステップ2120よりも後の時点において行われる。換言すると、初回の放電が開始されるよりも前に、再放電のためのエネルギE2が蓄えられ始めることになる。
その後、CPU91は、クランク角度CAが放電開始時点CAigに到達すると、ステップ730にて「Yes」と判定してステップ740に進み、イグナイタ42から点火プラグ41にエネルギE1が供給されるように、ベース電極Aに指示信号を与える。これにより、点火プラグ41においてエネルギE1による放電(初回の放電)が開始される。
次いで、CPU91は、接続指標Aを通過してステップ750に進む。CPU91は、ステップ750にて、第2装置と同様に図8のルーチンを実行し、再放電を行う必要があるか否かを判定する。そして、再放電を行う必要があると判定された場合、CPU91は、図8の接続指標Cを経由して図21のルーチンに戻る。
CPU91は、図21のルーチンに戻ると、ステップ2130に進む。CPU91は、ステップ2130にて、現時点におけるクランク角度CAと、放電開始時点CAig(実際には、再放電開始時点CAigre)と、が一致するか否かを判定する。そして、現時点におけるクランク角度CAが放電開始時点CAigに一致すると、CPU91は、ステップ2130にて「Yes」と判定し、ステップ2140に進む。
CPU91は、ステップ2140にて、イグナイタ43から点火プラグ41にエネルギE2が供給されるように、ベース電極Bに指示信号を与える。これにより、点火プラグ41においてエネルギE2による放電(再放電)が開始される。
一方、図8のルーチンにおいて再放電を行う必要がないと判定された場合、CPU91は、図8の接続指標Bを経由して図21に戻り、ステップ2150に進む。CPU91は、ステップ2150にて、現時点におけるクランク角度CAと、所定の燃焼後放電開始時点CAigafterと、が一致するか否かを判定する。燃焼後放電開始時点CAigafterは、例えば、圧縮上死点後60度クランク角度に設定されている。
現時点におけるクランク角度CAが燃焼後放電開始時点CAigafterに一致すると、CPU91は、ステップ2150にて「Yes」と判定してステップ2140に進む。CPU91がステップ2140の処理を行うことにより、燃料が燃焼した後の時点において、点火プラグ41においてエネルギE2による放電が開始される。その後、CPU91は、ステップ2195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上に説明したように、第12装置は、放電(初回の放電)が開始されるよりも前に他の放電(再放電)のためのエネルギを点火コイルに蓄えさせ始める。そして、他の放電が行われる必要がない場合、他の放電を燃料が燃焼した後に開始させる。
ところで、第12装置においては、イグナイタ42から点火プラグ41に供給されるエネルギよりも、イグナイタ43から点火プラグ41に供給されるエネルギの方が大きい。しかし、第12装置は、それらエネルギの大きさは同一であるように構成されてもよい。
以上が、第12装置についての説明である。
以上が、第12装置についての説明である。
<実施形態の総括>
図1〜図21を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る点火制御装置(第1装置〜第12装置)は、機関10の燃焼室25内のガス(混合気)中に放電を生じさせることによって該ガスを点火する少なくとも一つの点火手段(点火プラグ)41を備えるとともに、該ガスを点火するための期間である点火期間(放電開始時点CAigおよび再放電開始時点CAigreが含まれる期間)にて放電が一回または複数回生じさせられる機関10、に適用される。
図1〜図21を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る点火制御装置(第1装置〜第12装置)は、機関10の燃焼室25内のガス(混合気)中に放電を生じさせることによって該ガスを点火する少なくとも一つの点火手段(点火プラグ)41を備えるとともに、該ガスを点火するための期間である点火期間(放電開始時点CAigおよび再放電開始時点CAigreが含まれる期間)にて放電が一回または複数回生じさせられる機関10、に適用される。
そして、前記少なくとも一つの点火手段41による放電が、該放電が開始される時点である放電開始時点(例えば、図4の時刻t1)から、該放電開始時点よりも後の時点であって該放電が初めて終了する時点である放電終了時点(例えば、図4の時刻t2)まで、の期間において継続される。
このとき、前記放電開始時点t1から該放電開始時点よりも後の時点であって該放電開始時点の近傍の時点である中間時点(例えば、図4の時刻ta)までの期間である第1期間における前記放電の両端間の電位差である放電電圧Vigまたは前記ガスに含まれる燃料の量Cgが第1放電電圧関連パラメータと称呼され、前記中間時点taから前記放電終了時点t2までの期間である第2期間における放電電圧Vigまたは前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度FRgが第2放電電圧関連パラメータと称呼されるとき、前記第1放電電圧関連パラメータおよび前記第2放電電圧関連パラメータのうちの少なくとも前記第2放電電圧関連パラメータに基づき(図5のルーチンを参照。)、前記放電に続く他の放電(再放電)が前記点火期間内に開始されるべきか否かが判定される。
そして、前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合(例えば、図8のステップ820にて「Yes」と判定された場合)、前記前記少なくとも一つの点火手段41において、前記他の放電が開始される(例えば、図7の接続指標Cを経由して実行されるステップ730)。
前記ガスに含まれる燃料の量Cgは、前記第1期間における放電電圧Vigに基づいて取得される値(図10のステップ1010を参照。)、または、前記第1期間における放電電圧Vigとは独立して取得される値(図11のステップ1110を参照。)とされ得る。
前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度FRgは、前記第2期間における放電電圧Vigに基づいて取得される値(図10のステップ1020を参照。)、または、前記第2期間における放電電圧Vigとは独立して取得される値(図11のステップ1120を参照。)とされ得る。
前記第1放電電圧関連パラメータとして、前記第1期間において放電電圧Vigの絶対値が最大Vigmax1となる時点以前の時点における放電電圧Vigが採用され得る(図12のステップ1230を参照。)。また、前記第2放電電圧関連パラメータとして、前記第2期間において放電電圧Vigの絶対値が最大Vigmax2となる時点以前の時点における放電電圧Vigが採用され得る(図12のステップ1260を参照。)。
さらに、前記第1放電電圧関連パラメータとして、前記第1期間における放電電圧Vigの絶対値の最大値Vigmax1が採用され得る(図13のステップ1310を参照。)。
また、前記第2放電電圧関連パラメータとして、前記第2期間における放電電圧Vigの絶対値の最大値Vigmax2が採用され得る(図13のステップ1320を参照。)。
前記第2期間における放電電圧Vigの大きさの変化率(ガスの流速FRg)が増大する場合、該変化率の増大の程度が大きいほど前記他の放電が開始される時点が早い時点に設定され得る(図14のステップ1420を参照。)。また、前記第2期間における放電電圧Vigの大きさの変化率FRgが減少する場合、該変化率の減少の程度が大きいほど前記他の放電が開始される時点が遅い時点に設定され得る(図14のステップ1420を参照。)。
前記第2放電電圧関連パラメータとして、単位時間あたりに実行される前記サイクルの回数である機関回転速度NEが大きいほど早い時点であるように設定される時点における放電電圧Vigが採用され得る(図15のステップ1510を参照。)。
前記少なくとも一つの点火手段41に所定の量のエネルギの供給が開始されることによって前記放電開始時点にて前記放電が開始されるとともに前記エネルギの全てが該放電に供されるよりも前に前記放電終了時点にて該放電が初めて終了する場合(放電が吹き消される場合)、前記第2放電電圧関連パラメータとして、前記放電終了時点以前の時点における放電電圧Vigが採用され得る(図17のステップ1740を参照。)。
前記第2放電電圧関連パラメータとして、複数回の前記サイクルにおける前記第2期間での放電電圧Vigの平均値Vigaveに基づいて決定される時点における放電電圧Vigが採用され得る(図18のステップ1840〜ステップ1860を参照。)。
ここで、前記第1期間は少なくとも前記ガスに含まれる燃料の量Cgに応じて前記放電電圧Vigが変化する期間であり、前記第2期間は少なくとも前記ガスに含まれる燃料の量Cgおよび前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度FRgに応じて前記放電電圧Vigが変化する期間であり得る(例えば、図4を参照。)。
また、前記点火手段41が、前記点火コイルによる静電エネルギに起因する放電である容量放電、および、前記点火コイルによる電磁エネルギに起因する放電である誘導放電、を生じさせる点火手段41であるとき、前記第1期間は前記点火手段41が前記容量放電を生じさせる期間であり、前記第2期間は前記点火手段41が前記誘導放電を生じさせる期間であり得る(例えば、図4を参照。)。
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記前記少なくとも一つの点火手段のうちの前記放電が開始された点火手段41において前記他の放電が開始されるように構成され得る(例えば、図1、図2および図20を参照。)。
前記機関10が、複数の点火コイルを有する場合、前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイル(イグナイタ42)に蓄えられたエネルギが前記少なくとも一つの点火手段41に供給されることによって前記放電が開始されるよりも前に、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイル(イグナイタ43)に前記他の放電のためのエネルギが蓄えられ始めるとともに(図21のステップ2120)、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記他の点火コイル43に蓄えられたエネルギが、前記点火期間内に前記少なくとも一つの点火手段41または前記他の点火手段41に供給され(図21において接続指標Cを介して実行されるステップ2140)、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定されない場合、前記他の点火コイル43に蓄えられたエネルギが、前記点火期間よりも後に前記少なくとも一つの点火手段41または前記他の点火手段41に供給される(図21において接続指標Bを介して実行されるステップ2140)、ように構成され得る。
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記他の点火コイル43に蓄えられたエネルギが、前記点火期間内に前記少なくとも一つの点火手段41または前記他の点火手段41に供給され(図21において接続指標Cを介して実行されるステップ2140)、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定されない場合、前記他の点火コイル43に蓄えられたエネルギが、前記点火期間よりも後に前記少なくとも一つの点火手段41または前記他の点火手段41に供給される(図21において接続指標Bを介して実行されるステップ2140)、ように構成され得る。
この場合、前記一の点火コイル42から前記少なくとも一つの点火手段41に供給されるエネルギの大きさよりも、前記他の点火コイル43から前記少なくとも一つの点火手段41に供給されるエネルギの大きさが大きいように構成され得る(図20を参照)。
<その他の態様>
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
例えば、上記複数の実施形態(第1実施形態〜第12実施形態)のうちの「一の実施形態」に適用されている再放電判定の考え方に、同複数の実施形態のうちの「他の実施形態の一または複数」における再放電判定の考え方が、適用され得る。別の言い方をすると、上記複数の実施形態のうちの一の実施形態と、一または複数の他の実施形態と、が組み合わせられ得る。
具体的に述べると、例えば、第4装置〜第12装置は、第1放電電圧関連パラメータおよび第2放電電圧関連パラメータの双方に基づいて混合気の点火性を評価するように構成されている。しかし、第4装置〜第12装置は、第3装置のように、第2放電電圧関連パラメータのみに基づいて混合気の点火性を評価するように、構成され得る。すなわち、第4装置〜第12装置のいずれか一つにおける再放電判定の考え方と、第3装置と、が組み合わせられ得る。
さらに、例えば、上記複数の実施形態のうちの一の実施形態に適用されている再放電判定の考え方の「一部」に、同複数の実施形態のうちの一または複数の他の実施形態における再放電判定の考え方の「一部」が、適用され得る。別の言い方をすると、上記複数の実施形態のうちの一の実施形態の一部と、一または複数の他の実施形態の一部と、が組み合わせられ得る。
具体的に述べると、例えば、第4装置および第5装置は、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気の濃度Cg」を採用し、第2放電電圧関連パラメータとして「混合気の流速FRg」を採用するように構成されている。しかし、第4装置および第5装置は、例えば、第1放電電圧関連パラメータとして「混合気の濃度Cg」を採用し、第2放電電圧関連パラメータとして「第2期間における放電電圧Vig」を採用するように構成され得る。また、第4装置および第5装置は、例えば、第1放電電圧関連パラメータとして「第1期間における放電電圧Vig」を採用し、第2放電電圧関連パラメータとして「混合気の流速FRg」を採用するように構成され得る。すなわち、第4装置または第5装置における再放電判定の考え方の一部と、第2装置における再放電判定の考え方の一部と、が組み合わせられ得る。
さらに、第1装置〜第12装置は、燃焼室25ごとに1つの点火プラグ41を備える機関10に適用されている。しかし、本発明の点火制御装置は、燃焼室ごとに複数の点火プラグ41を備える内燃機関に適用され得る。また、第1装置〜第12装置は、環状に配置された複数の放電が生じる箇所を有する点火プラグ(いわゆる、環状点火プラグ)を備える内燃機関に適用され得る。
また、内燃機関が燃焼室ごとに複数の点火プラグを備える場合、再放電(他の放電)は、放電(ガスの点火性が評価される放電)が行われた点火プラグによって行われてもよく、他の点火プラグによって行われてもよい。
さらに、第1装置〜第12装置は、放電(混合気の点火性が評価される放電)が終了した後に他の放電を開始するように構成されている。しかし、本発明の点火制御装置は、複数の点火手段を備える内燃機関に適用されるとき、放電による点火性が不十分であることがその放電が終了するよりも前に予想(推定)される場合、放電が終了する前に他の点火手段による他の放電を開始するように構成され得る。
さらに、第1装置〜第12装置は、接地電極41bの電位(ゼロ)を基準として中心電極41aの電位が「正」となるように設計された機関10に適用されている。しかし、本発明の点火制御装置は、中心電極の電位が「負」となるように設計された内燃機関に適用されてもよい。
加えて、第1装置〜第12装置においては、放電に供されるエネルギを供給する方式として、いわゆる点火コイル方式が採用されている(図2を参照。)。しかし、本発明の点火制御装置において、点火手段に放電に供されるエネルギを供給する方式は、この点火コイル方式に限られない。例えば、同エネルギを供給する方式として、周知のCDI(Capacitor Discharge Ignition)方式およびマグネト方式などが採用され得る。なお、周知のように、CDI方式およびマグネト方式のいずれにおいても、放電のためのエネルギを生成するために点火コイルが用いられる。
Claims (14)
- 内燃機関の燃焼室内のガス中に放電を生じさせることによって該ガスを点火する少なくとも一つの点火手段を備えるとともに、該ガスを点火するための期間である点火期間にて放電が一回または複数回生じさせられる内燃機関に適用される点火制御装置において、
前記少なくとも一つの点火手段による放電が、該放電が開始される時点である放電開始時点から、該放電開始時点よりも後の時点であって該放電が初めて終了する時点である放電終了時点まで、の期間において継続されるとき、
前記放電開始時点から該放電開始時点よりも後の時点であって該放電開始時点の近傍の時点である中間時点までの期間である第1期間における前記放電の両端間の電位差である放電電圧または前記ガスに含まれる燃料の量が第1放電電圧関連パラメータと称呼され、前記中間時点から前記放電終了時点までの期間である第2期間における放電電圧または前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度が第2放電電圧関連パラメータと称呼されるとき、前記第1放電電圧関連パラメータおよび前記第2放電電圧関連パラメータの双方に基づき、前記放電に続く他の放電が前記点火期間内に開始されるべきか否かが判定されるとともに、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記少なくとも一つの点火手段において前記他の放電が開始される、
点火制御装置。 - 請求項1に記載の点火制御装置において、
前記ガスに含まれる燃料の量が、前記第1期間における放電電圧に基づいて取得される値、または、前記第1期間における放電電圧とは独立して取得される値である、点火制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の点火制御装置において、
前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度が、前記第2期間における放電電圧に基づいて取得される値、または、前記第2期間における放電電圧とは独立して取得される値である、点火制御装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記第1放電電圧関連パラメータが、前記第1期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧であり、
前記第2放電電圧関連パラメータが、前記第2期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点以前の時点における放電電圧である、
点火制御装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記第1放電電圧関連パラメータが、前記第1期間における放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧である、点火制御装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記第2放電電圧関連パラメータが、前記第2期間において放電電圧の絶対値が最大となる時点における放電電圧である、点火制御装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記第2期間における放電電圧の大きさの変化率が増大する場合、該変化率の増大の程度が大きいほど前記他の放電が開始される時点が早い時点に設定され、
前記第2期間における放電電圧の大きさの変化率が減少する場合、該変化率の減少の程度が大きいほど前記他の放電が開始される時点が遅い時点に設定される、
点火制御装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記内燃機関が前記点火期間を含むサイクルを繰り返し実行するとともに、前記第2放電電圧関連パラメータが、単位時間あたりに実行される前記サイクルの回数である機関回転速度が大きいほど早い時点であるように設定される時点における放電電圧である、点火制御装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記少なくとも一つの点火手段に所定の量のエネルギの供給が開始されることによって前記放電開始時点にて前記放電が開始されるとともに前記エネルギの全てが該放電に供されるよりも前に前記放電終了時点にて該放電が初めて終了する場合、前記第2放電電圧関連パラメータが、前記放電終了時点以前の時点における放電電圧である、点火制御装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記内燃機関が前記点火期間を含むサイクルを繰り返し実行するとともに、前記第2放電電圧関連パラメータが、複数回の前記サイクルにおける前記第2期間での放電電圧の平均値に基づいて決定される時点における放電電圧である、点火制御装置。 - 請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記第1期間が、少なくとも前記ガスに含まれる燃料の量に応じて前記放電電圧が変化する期間であり、
前記第2期間が、少なくとも前記ガスに含まれる燃料の量および前記放電の近傍における前記ガスの流れる速度に応じて前記放電電圧が変化する期間である、
点火制御装置。 - 請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記内燃機関が、点火コイルを有するとともに、
前記点火手段が、前記点火コイルによる静電エネルギに起因する放電である容量放電、および、前記点火コイルによる電磁エネルギに起因する放電である誘導放電、を生じさせる点火手段であり、
前記第1期間が、前記点火手段が前記容量放電を生じさせる期間であり、
前記第2期間が、前記点火手段が前記誘導放電を生じさせる期間である、
点火制御装置。 - 請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記内燃機関が、複数の点火コイルを有し、
前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイルに蓄えられたエネルギが前記少なくとも一つの点火手段に供給されることによって前記放電が開始されるよりも前に、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイルに前記他の放電のためのエネルギが蓄えられ始めるとともに、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定された場合、前記他の点火コイルに蓄えられたエネルギが、前記点火期間内に前記少なくとも一つの点火手段に供給され、
前記他の放電が前記点火期間内に開始されるべきと判定されない場合、前記他の点火コイルに蓄えられたエネルギが、前記点火期間よりも後に前記少なくとも一つの点火手段に供給される、
点火制御装置。 - 請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載の点火制御装置において、
前記内燃機関が、複数の点火コイルを有し、
前記複数の点火コイルのうちの一の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段にエネルギが供給されることによって前記放電が開始されるとともに、前記一の点火コイルとは異なる他の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段にエネルギが供給されることによって前記他の放電が開始されるとき、
前記一の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段に供給されるエネルギの大きさよりも、前記他の点火コイルから前記少なくとも一つの点火手段に供給されるエネルギの大きさが大きい、点火制御装置。
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