JP5802229B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、１つの燃焼サイクル中に複数回の点火動作を行うことが可能な点火装置を制御する内燃機関の点火制御装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の点火制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この点火制御装置では、内燃機関の回転数及び負荷（例えばスロットル弁の開度）を検出するとともに、検出された回転数が低いほど、かつ負荷が低いほど、１つの燃焼サイクルにおける点火プラグの放電（点火動作）の回数を増加させる。この構成は、内燃機関の回転数及び負荷がいずれも低いときには、ピストンやシリンダの温度が比較的低いため、噴射された燃料の霧化が不十分になりやすいことを考慮したものであり、放電回数を増加させ、点火エネルギを増大させることによって、点火性能を改善するようにしている。

特開平１１−３７０３０号公報

上述した従来の点火制御装置では、点火プラグの放電回数の増加がそのまま点火性能の改善に結びつくことが前提になっている。しかし、この放電回数と点火性能の改善効果との関係は、必ずしも一律ではなく、特に気筒内における混合気の流動状態に大きく左右されることが判明した。例えば、気筒内で混合気を強制的に流動させる筒内流動が行われるような場合、設定された点火時期によっては、流速が非常に大きな状態の混合気に点火を行うことが必要になる。その場合、混合気をその大きな流速に抗して吹き消えすることなく点火させる上で、放電回数を増加させることが非常に有効であるのに対し、混合気の流速が小さい場合には、放電回数を増加させても、そのような効果はほとんど得られない。

これに対し、従来の点火制御装置では、内燃機関の回転数及び負荷がいずれも低いという条件が成立すると、気筒内における混合気の流動状態にかかわらず、点火プラグの放電回数が増加側に制御される。このため、混合気の流速が小さい場合には、点火性能の改善効果がほとんど得られない状態で、点火プラグの放電回数が無駄に増加される結果、点火プラグの摩耗が進行し、その寿命が短くなるとともに、消費電力が増大してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、気筒内における混合気の流動状態に応じて点火動作の回数を過不足なく制御することにより、燃焼安定性を十分に確保するとともに、点火装置の消耗及び消費電力を抑制することができる内燃機関の点火制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、１つの燃焼サイクル中に気筒３ａ内の混合気への点火動作を複数回、行うことが可能な点火装置５を制御する内燃機関３の点火制御装置であって、気筒３ａ内における混合気の筒内流動の強さを制御するための筒内流動制御装置（可変フラップ機構１６、吸気カム位相可変機構１５）と、筒内流動の強さを表す筒内流動パラメータ（目標点火時期ＩＧＣＭＤ）を取得する筒内流動パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３）と、取得された筒内流動パラメータと所定のしきい値（基準位置ＩＧＲＥＦ）との比較結果に基づいて、筒内流動が強いか否かを判定する筒内流動判定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ４）と、筒内流動判定手段により筒内流動が強いと判定されたときに、１つの燃焼サイクル中の点火装置５の点火動作の回数である点火回数ＮＩＧを複数回に制御する多重点火制御を実行し、筒内流動が強くないと判定されたときに、点火回数ＮＩＧを１回に制御する通常点火制御を実行する点火制御手段（ＥＣＵ２、図４のステップ４〜７）と、点火装置５の目標点火時期ＩＧＣＭＤを設定する目標点火時期設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３）と、を備え、筒内流動パラメータは、設定された目標点火時期ＩＧＣＭＤであり、しきい値は、筒内流動が弱くなる圧縮行程中の所定の基準位置ＩＧＲＥＦであり、目標点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦよりも遅角側にあるときに、筒内流動判定手段は筒内流動が弱いと判定し、点火制御手段は通常点火制御を実行すること（図４のステップ４、５）を特徴とする。

この内燃機関の点火制御装置によれば、筒内流動制御装置によって、気筒内における混合気の筒内流動の強さが制御される。また、筒内流動の強さを表す筒内流動パラメータを取得するとともに、取得された筒内流動パラメータと所定のしきい値との比較結果に基づいて、筒内流動が強いか否かを判定する。そして、１燃焼サイクル中の点火装置の点火動作の回数である点火回数を、筒内流動が強いと判定されたときには、複数回に制御し（多重点火制御）、筒内流動が強くないと判定されたときには、１回に制御する（通常点火制御）。

前述したように、多重点火による点火性能の改善効果は、筒内流動の強さによって異なり、筒内流動が強い場合には高く、弱い場合にはほとんど得られない。したがって、上述した構成により、筒内流動が強いと判定されたときには、多重点火制御を実行し、点火動作を複数回、行うことによって、点火性能を効果的に高め、燃焼安定性を十分に確保することができる。一方、筒内流動が強くないと判定されたときには、通常点火制御を実行することで、点火動作を１回のみ行い、点火回数を低減することによって、点火プラグの摩耗などの点火装置の消耗や点火装置の消費電力を抑制することができる。
また、筒内流動は、吸入行程において、流動制御弁の開度や吸気弁の閉弁タイミングに応じた強さに制御され、吸入行程に続く圧縮行程では次第に弱くなる。このため、目標点火時期が変更されると、それに応じて、点火動作が行われるときの筒内流動の実際の強さも変化する。このような関係から、本発明によれば、目標点火時期を筒内流動パラメータとして用い、筒内流動が弱くなる圧縮行程中の所定の基準位置をしきい値として用いるとともに、設定された目標点火時期がこの基準位置よりも遅角側にあるときには、筒内流動が弱まった状態にあると判定し、通常点火制御を実行する。これにより、筒内流動が弱まった状態での多重点火を適切に回避でき、したがって、点火装置の消耗や消費電力をさらに抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の点火制御装置において、筒内流動制御装置は、開度（フラップ開度ＡＴＦ）が小さいほど、筒内流動をより強くなるように制御する流動制御弁（フラップ１６ａ）を有し、点火制御手段は、多重点火制御において、流動制御弁の開度が小さいほど、点火回数ＮＩＧをより大きな値に設定すること（図７のステップ１２、１６、図９）を特徴とする。

この構成によれば、流動制御弁の開度が小さいほど、すなわち、筒内流動が強いほど、多重点火制御中の点火回数をより多くし、点火エネルギを高めることによって、多重点火による点火性能の改善効果をさらに精度良く得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３の点火制御装置において、筒内流動制御装置は、吸気弁８の閉弁タイミング（吸気閉弁タイミングＩＶＣ）を変更可能な吸気タイミング可変機構（吸気カム位相可変機構１５）を有し、点火制御手段は、多重点火制御において、変更された吸気弁８の閉弁タイミングが、筒内流動が最も強くなる吸気下死点後の所定の基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦに近いほど、点火回数ＮＩＧをより大きな値に設定すること（図７のステップ１３〜１６、図１１）を特徴とする。

吸気弁の閉弁タイミングが変更される場合、筒内流動の強さは、吸気弁の閉弁タイミングが吸気下死点後のあるタイミングのときに最も大きくなり、吸気弁の閉弁タイミングがこのタイミングから離れるほど、より小さくなるように制御される。このような関係から、本発明によれば、筒内流動が最も強くなる吸気弁の閉弁タイミングを所定の基準閉弁タイミングとして定めるとともに、変更された吸気弁の閉弁タイミングがこの基準閉弁タイミングに近いほど、多重点火制御中の点火回数をより大きな値に設定する。これにより、吸気弁の閉弁タイミングに応じて、筒内流動が強いほど、多重点火制御中の点火回数をより多くし、点火エネルギを高めることによって、多重点火による点火性能の改善効果をさらに精度良く得ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の点火制御装置において、所定の基準位置ＩＧＲＥＦは、筒内流動制御装置によって筒内流動が最も強く制御されるとともに、その後の圧縮行程において、筒内流動が弱まるのに応じて通常点火制御による点火が可能になる位置に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、筒内流動制御装置によって筒内流動が最も強く制御されるという最も点火しにくい条件を想定するとともに、その後の圧縮行程において筒内流動が弱まるのに応じて通常点火制御による点火が可能になるような位置が、目標点火時期と比較される所定の基準位置として設定される。したがって、設定された基準位置よりも目標点火時期が遅角側にあるときに、通常点火制御を実行することによって、筒内流動制御装置によって制御される実際の筒内流動の強さにかかわらず、通常点火制御による点火を確実に行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関３の点火制御装置において、所定の基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦは、吸気下死点後において、気筒３ａに吸入される吸気量が最大になるタイミングに設定されていることを特徴とする。

一般に、気筒に吸入される吸気量は、吸気の慣性により、吸気上死点の後に最大になり、そのタイミングで吸気弁が閉弁されたときに、最大の吸気効率が得られるとともに、筒内流動の強さも最大になる。上記の構成によれば、基準閉弁タイミングが、吸気量が最大になる吸気上死点後のタイミング、すなわち筒内流動が最も強くなる吸気弁の閉弁タイミングに設定されるので、吸気弁の閉弁タイミングと基準閉弁タイミングとの比較結果に基づく点火回数の設定を、適切に行うことができる。

本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 タンブル流の強さを制御するための可変フラップ機構を概略的に示す図である。 点火制御装置を示すブロック図である。 点火制御処理のメインフローである。 要求トルク及びＥＧＲ率と目標点火時期の関係を示すマップである。 ＥＧＲ率と最適点火時期の関係を示す図である。 点火回数の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 点火回数の基本値を算出するためのマップである。 フラップ開度補正係数を算出するためのマップである。 吸気閉弁タイミングとタンブル流の強さとの関係を示す図である。 吸気閉弁タイミング補正係数を算出するためのマップである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示す。このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のガソリンエンジンである。各気筒３ａ（１つのみ図示）のピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。

各気筒３ａには、吸気ポート６ａと、吸気コレクタ部６ｂを有する吸気マニホルド６ｃを介して、吸気通路６が接続されるとともに、排気ポート７ａと、排気コレクタ部７ｂを有する排気マニホルド７ｃを介して、排気通路７が接続されている。吸気ポート６ａには燃料噴射弁４（図３参照）が、シリンダヘッド３ｃには点火装置５（図３参照）が、それぞれ気筒３ａごとに設けられている。燃料噴射弁４から噴射された燃料は、吸気通路６を介して供給される空気（新気）とともに気筒３ａに吸入され、それにより、燃焼室３ｄ内に混合気が生成される。燃料噴射弁４による燃料の噴射量及び噴射時期は、後述するＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

点火装置５は、一対の点火コイルと、燃焼室３ｄに臨む１つの点火プラグ（いずれも図示せず）を有している。この点火装置５は、ＥＣＵ２による制御により、一方の点火コイルへの充電と、他方の点火コイルから点火プラグへの放電を、交互に繰り返し行うように構成されており、それにより、１つの燃焼サイクル中に、燃焼室３ｄ内の混合気への点火動作（放電）を複数回（例えば最大１５回）行うことが可能である。

各気筒３ａには、吸気弁８及び排気弁９が設けられている。吸気弁８を駆動する吸気カムシャフト（図示せず）の一端部には、吸気カム位相可変機構１５が設けられている。この吸気カム位相可変機構１５は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に対する吸気カムシャフトの相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）を無段階に変更するものである。

この吸気カム位相の変更に伴い、吸気弁８の開弁タイミングＩＶＯ及び閉弁タイミング（以下「吸気閉弁タイミング」という）ＩＶＣがクランクシャフトに対して無段階に変更（シフト）される。このように吸気閉弁タイミングＩＶＣが変更されると、それに応じて、後述するタンブル流の強さが変化する。なお、吸気カム位相は、吸気カム位相可変機構１５のコントロールシャフト（図示せず）をＶＴＣアクチュエータ１５ａ（図３参照）で駆動することによって制御され、ＶＴＣアクチュエータ１５ａの動作は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

吸気通路６の吸気コレクタ部６ｂよりも上流側には、スロットル弁機構１０が設けられている。このスロットル弁機構１０は、吸気通路６内に配置された回動自在のスロットル弁１０ａと、スロットル弁１０ａを駆動するＴＨアクチュエータ１０ｂを有する。スロットル弁１０ａの開度は、ＴＨアクチュエータ１０ｂに供給される電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、燃焼室３ｄに吸入される吸気量（新気量）が調整される。

図２に示すように、吸気ポート６ａには、可変フラップ機構１６が設けられている。この可変フラップ機構１６は、気筒３ａ内にタンブル流を混合気の筒内流動として発生させることで、混合気の燃焼性を向上させるためのものである。可変フラップ機構１６は、吸気ポート６ａ内に配置された回動自在のフラップ１６ａ（１つのみ図示）と、フラップ１６ａを駆動するフラップアクチュエータ１６ｂを備えている。

フラップ１６ａは、図２に実線で示す最小開度と破線で示す最大開度の間で回動する。フラップ１６ａの開度（以下「フラップ開度」という）ＡＴＦが最小開度のときには、吸気ポート６ａの通路面積が最小に絞られることで、タンブル流の強さは最大になり、フラップ開度ＡＴＦが大きくなるほど、タンブル流の強さは小さくなる。フラップアクチュエータ１６ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、その動作は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、エンジン３には、燃焼室３ｄから排気通路７に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして、吸気通路６に還流させるためのＥＧＲ装置１１が設けられている。ＥＧＲ装置１１は、ＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２の途中に設けられたＥＧＲ弁機構１３及びＥＧＲクーラ１４などで構成されている。ＥＧＲ通路１２は、排気通路７の排気コレクタ部７ｂと吸気通路６の吸気コレクタ部６ｂに接続されている。

ＥＧＲ弁機構１３は、ＥＧＲ通路１２内に配置されたＥＧＲ弁１３ａと、ＥＧＲ弁１３ａを駆動するＥＧＲアクチュエータ１３ｂを有する。ＥＧＲ弁１３ａのリフト量は、ＥＧＲアクチュエータ１３ｂに供給される電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、吸気通路６に還流するＥＧＲ量ＧＥＧＲが調整される。

エンジン３のクランクシャフトには、クランク角センサ２０が設けられている（図３参照）。クランク角センサ２０は、クランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、図３に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２１から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、フラップ開度センサ２５から、可変フラップ機構１６のフラップ開度ＡＴＦを表す検出信号が、それぞれ入力される。

さらに、吸気通路６のスロットル弁１０ａよりも上流側には、大気圧センサ２２及び吸気温センサ２３が設けられている。大気圧センサ２２は大気圧ＰＡを検出し、吸気温センサ２３は吸気通路６を流れる吸気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。また、エンジン３のシリンダブロック３ｅには、エンジン３の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出する水温センサ２４が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、エンジン３の吸気量、ＥＧＲ量、燃料噴射量及び点火動作などを制御するエンジン制御を実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２が、筒内流動パラメータ取得手段、筒内流動判定手段、点火制御手段、及び目標点火時期設定手段に相当する。

次に、図４を参照しながら、ＥＣＵ２で実行される、エンジン３の点火制御処理について説明する。本処理は、点火装置５による多重点火の実行の可否を判定し、点火回数を設定するものであり、所定の周期（例えば１秒）で繰り返し実行される。

本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、検出されたアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３の要求トルクＴＲＱＣＭＤを算出する。このマップでは、要求トルクＴＲＱＣＭＤは、アクセル開度ＡＰにほぼ比例するように設定されている。

次に、算出された要求トルクＴＲＱＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤ、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤ、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、及び燃料噴射量ＧＦＵＥＬを算出する（ステップ２）。

次に、目標点火時期ＩＧＣＭＤを算出する（ステップ３）。この目標点火時期ＩＧＣＭＤの算出もまた、要求トルクＴＲＱＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、行われる。

図５は、上述したように算出されるエンジン制御パラメータのうち、要求トルクＴＲＱＣＭＤに対するＥＧＲ率ＲＥＧＲ及び目標点火時期ＩＧＣＭＤの関係を、目標点火時期ＩＧＣＭＤの等高線マップとして表したものである。なお、ＥＧＲ率ＲＥＧＲは、ステップ２で設定された目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤ及び目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを用い、ＲＥＧＲ＝ＥＧＲＣＭＤ／（ＧＡＩＲＣＭＤ＋ＧＥＧＲＣＭＤ）によって算出される。また、目標点火時期ＩＧＣＭＤは、クランク角度を用い、圧縮上死点（ＴＤＣ）を値０とし、それよりも遅角側が正値で表される。

図５に示すように、目標点火時期ＩＧＣＭＤは、ＥＧＲ率ＲＥＧＲが大きいほど、より進角側に設定される。これは、次の理由による。図６（ａ）に示すように、ＥＧＲ率ＲＥＧＲが小さい場合には、燃焼温度が高く、燃焼期間が短いため、最適点火時期ＭＢＴは、圧縮行程中の上死点に比較的近いクランク角度位置に位置する。これに対し、ＥＧＲ率ＲＥＧＲが大きくなると、同図（ｂ）に示すように、燃焼温度が低くなり、燃焼期間が長くなるのに応じて、最適点火時期ＭＢＴが進角側に移動するためである。

また、目標点火時期ＩＧＣＭＤが進角側に設定される場合には、吸入行程において生成されたタンブル流があまり弱まらない状態で、点火動作が行われるのに対し、目標点火時期ＩＧＣＭＤが圧縮上死点に近い遅角側に設定されると、タンブル流が弱まった状態で、点火動作が行われることになる。

このような関係から、本実施形態では、目標点火時期ＩＧＣＭＤを、点火動作が行われるときのタンブル流の強さを表す筒内流動パラメータとして用いるとともに、圧縮行程中の所定の基準位置ＩＧＲＥＦと比較することによって、多重点火の実行の可否を判定する。なお、この基準位置ＩＧＲＥＦは、可変フラップ機構１６のフラップ開度ＡＴＦが最小開度で、かつ吸気閉弁タイミングＩＶＣが後述する基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦに設定されることで、タンブル流が最も強くなるように制御されるとともに、その後の圧縮行程において、タンブル流が弱まるのに応じて１回の点火動作による点火が可能になるようなクランク角度位置に設定されている。

上記の比較のために、図４の処理の前記ステップ３に続くステップ４では、設定された目標点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この答がＮＯで、点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦに一致しているか、又はそれよりも遅角側にあるときには、タンブル流が強くないと判定して、１燃焼サイクル中に点火装置５の点火動作を１回のみ行う通常点火制御を実行し（ステップ５）、本処理を終了する。

一方、ステップ４の答がＹＥＳで、点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦよりも進角側にあるときには、タンブル流が強いと判定して、点火回数ＮＩＧを算出する（ステップ６）とともに、１燃焼サイクル中に点火回数ＮＩＧの点火動作を行う多重点火制御を実行し（ステップ７）、本処理を終了する。

以上のように、目標点火時期ＩＧＣＭＤに基づいて多重点火の実行の可否が判定される結果、図５のマップ上では、多重点火制御領域は、基準位置ＩＧＲＥＦのラインよりも進角側に設定され（ハッチング領域）、通常点火制御領域は、基準位置ＩＧＲＥＦのラインを含む遅角側に設定される（白抜き領域）。

次に、図７を参照しながら、図５のステップ６で実行される点火回数ＮＩＧの算出処理について説明する。本処理では、まずステップ１１において、目標点火時期ＩＧＣＭＤに応じ、図８のマップを検索することによって、点火回数ＮＩＧの基本値ＮＢＡＳＥを算出する。この基本値ＮＢＡＳＥは、タンブル開度ＡＴＦが最小開度で、かつ吸気閉弁タイミングＩＶＣが後述する基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦに一致しているという条件で設定されるべき点火回数に相当する。

このため、図８のマップでは、基本値ＮＢＡＳＥは、目標点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦよりも進角側の範囲において、目標点火時期ＩＧＣＭＤが進角側にあるほど、値１を上回るより大きな値に設定されている。

上記ステップ１１に続くステップ１２では、検出されたフラップ開度ＡＴＦに応じ、図９のマップを検索することによって、フラップ開度補正係数ＫＡＴＦを算出する。このマップでは、フラップ開度補正係数ＫＡＴＦは、フラップ開度ＡＴＦが０（最小開度）のときに値１に設定され、フラップ開度ＡＴＦが大きくなるほど、タンブル流が弱くなるため、より小さな値に設定されている（０＜ＫＴＦ≦１）。

次に、吸気閉弁タイミングＩＶＣを算出する（ステップ１３）。この算出は、図４のステップ２で設定された目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤに基づいて行われる。次に、吸気閉弁タイミングＩＶＣと所定の基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦとの差の絶対値（＝｜ＩＶＣ−ＩＶＣＲＥＦ｜）を、閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣとして算出する（ステップ１４）。

図１０に示すように、タンブル流の強さは、吸気閉弁タイミングＩＶＣに応じて変化し、吸気閉弁タイミングＩＶＣが吸気下死点（ＢＤＣ）の後のあるクランク角度位置のときに最大になる。これは、気筒３ａに吸入される吸気量は、吸気の慣性により、吸気上死点の後に最大になり、そのタイミングで吸気弁が閉弁されたときに、最大の吸気効率が得られるとともに、筒内流動の強さも最大になるためである。上記の基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦは、吸気量が最大で、最も強いタンブル流が得られるクランク角度位置に設定されており、閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣは、基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦからの吸気閉弁タイミングＩＶＣの隔たりを表す。

次に、算出された閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣに応じ、図１１のマップを検索することによって、吸気閉弁タイミング補正係数ＫＩＶＣを算出する（ステップ１５）。上述した関係から、このマップでは、吸気閉弁タイミング補正係数ＫＩＶＣは、閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣが０で、吸気閉弁タイミングＩＶＣが基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦに一致しているときには、値１に設定されている。また、吸気閉弁タイミング補正係数ＫＩＶＣは、閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣが大きいほど、すなわち、吸気閉弁タイミングＩＶＣが基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦから離れるほど、より小さな値に設定されている（０＜ＫＩＶＣ≦１）。

次に、ステップ１１で算出された基本値ＮＢＡＳＥに、フラップ開度補正係数ＫＡＴＦ及び吸気閉弁タイミング補正係数ＫＩＶＣを乗算するとともに、その値の小数点以下を切り上げることによって、点火回数ＮＩＧを算出し（ステップ１６）、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、目標点火時期ＩＧＣＭＤを、点火動作が行われるときのタンブル流の強さを表す筒内流動パラメータとして用いるとともに、タンブル流が弱くなる圧縮行程中の基準位置ＩＧＲＥＦをしきい値として用い、両者を比較する。そして、目標点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦよりも進角側にあるときには、タンブル流が強いと判定し、多重点火制御を実行する。これにより、タンブル流が強い状態で多重点火を行うことによって、点火性能を効果的に高め、燃焼安定性を十分に確保することができる。

一方、目標点火時期ＩＧＣＭＤが基準位置ＩＧＲＥＦと一致するか、又はそれよりも遅角側にあるときには、タンブル流が弱まった状態にあると判定し、通常点火制御を実行する。これにより、タンブル流が弱まった状態での多重点火を回避し、点火回数を低減することによって、点火プラグの摩耗などの点火装置５の消耗や点火装置５の消費電力を抑制することができる。

さらに、基準位置ＩＧＲＥＦが、フラップ開度ＡＴＦが最小開度で、かつ吸気閉弁タイミングＩＶＣが基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦであるという、タンブル流が最も強く点火しにくい条件を想定して設定されているので、実際のタンブル流の強さにかかわらず、通常点火制御による点火を確実に行うことができる。

また、フラップ開度ＡＴＦが小さいほど、フラップ開度補正係数ＫＡＴＦをより大きな値に設定し、吸気閉弁タイミングＩＶＣが基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦに近いほど、吸気閉弁タイミング補正係数ＫＩＶＣをより大きな値に設定するとともに、両補正係数ＫＡＴＦ、ＫＩＶＣを用いて基本値ＮＢＡＳＥを補正することによって、点火回数ＮＩＧを算出する。これにより、タンブル流が強いほど、多重点火制御中の点火回数ＮＩＧをより多くし、点火エネルギを高めることができ、したがって、多重点火による点火性能の改善効果をさらに精度良く得ることができる。

さらに、基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦが、吸気下死点後において、気筒３ａに吸入される吸気量が最大になるタイミング、すなわち、タンブル流が最も強くなるタイミングに設定されているので、吸気閉弁タイミングＩＶＣと基準閉弁タイミングＩＶＣＲＥＦとの比較結果に応じた点火回数ＮＩＧの補正を、適切に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、多重点火制御の実行の可否を判定するための筒内流動パラメータとして、目標点火時期ＩＧＣＭＤを用いているが、これに代えて又はこれに加えて、筒内流動の強さを表す他の適当なパラメータを用いてもよい。この場合、例えば、実施形態において点火回数ＮＩＧの補正に用いたフラップ開度ＡＴＦ及び／又は閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣを、筒内流動パラメータとして用いることも可能である。

また、点火回数ＮＩＧを補正するためのパラメータとして、実施形態で採用したフラップ開度ＡＴＦ及び閉弁タイミング偏差ＤＩＶＣに加えて、他の適当なパラメータ、例えばＥＧＲ率ＲＥＧＲや、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷなどを用いてもよい。さらに、実施形態は、本発明を筒内流動としてタンブル流を発生させる内燃機関に適用した例であるが、本発明は、スワール流を発生させる内燃機関にももちろん適用できる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（筒内流動パラメータ取得手段、筒内流動判定手段、点火制御手段、目標 点火時期設定手段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
５ 点火装置
８ 吸気弁
１５ 吸気カム位相可変機構（吸気タイミング可変機構、筒内流動制御装置）
１６ 可変フラップ機構（筒内流動制御装置）
１６ａ フラップ（流動制御弁）
ＩＧＣＭＤ 目標点火時期（筒内流動パラメータ）
ＩＧＲＥＦ 基準位置（しきい値）
ＮＩＧ 点火回数
ＡＴＦ フラップ開度（流動制御弁の開度）
ＩＶＣ 吸気閉弁タイミング（吸気弁の閉弁タイミング）
ＩＶＣＲＥＦ 基準閉弁タイミング

Claims (5)

1. １つの燃焼サイクル中に気筒内の混合気への点火動作を複数回、行うことが可能な点火装置を制御する内燃機関の点火制御装置であって、
   前記気筒内における混合気の筒内流動の強さを制御するための筒内流動制御装置と、
   筒内流動の強さを表す筒内流動パラメータを取得する筒内流動パラメータ取得手段と、
   当該取得された筒内流動パラメータと所定のしきい値との比較結果に基づいて、筒内流動が強いか否かを判定する筒内流動判定手段と、
   当該筒内流動判定手段により筒内流動が強いと判定されたときに、１つの燃焼サイクル中の前記点火装置の点火動作の回数である点火回数を複数回に制御する多重点火制御を実行し、筒内流動が強くないと判定されたときに、前記点火回数を１回に制御する通常点火制御を実行する点火制御手段と、
   前記点火装置の目標点火時期を設定する目標点火時期設定手段と、
   を備え、
   前記筒内流動パラメータは、前記設定された目標点火時期であり、前記しきい値は、筒内流動が弱くなる圧縮行程中の所定の基準位置であり、
   前記目標点火時期が前記基準位置よりも遅角側にあるときに、前記筒内流動判定手段は筒内流動が弱いと判定し、前記点火制御手段は前記通常点火制御を実行することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
2. 前記筒内流動制御装置は、開度が小さいほど、筒内流動をより強くなるように制御する流動制御弁を有し、
   前記点火制御手段は、前記多重点火制御において、前記流動制御弁の開度が小さいほど、前記点火回数をより大きな値に設定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
3. 前記筒内流動制御装置は、吸気弁の閉弁タイミングを変更可能な吸気タイミング可変機構を有し、
   前記点火制御手段は、前記多重点火制御において、前記変更された吸気弁の閉弁タイミングが、筒内流動が最も強くなる吸気下死点後の所定の基準閉弁タイミングに近いほど、前記点火回数をより大きな値に設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火制御装置。
4. 前記所定の基準位置は、前記筒内流動制御装置によって筒内流動が最も強く制御されるとともに、その後の圧縮行程において、筒内流動が弱まるのに応じて前記通常点火制御による点火が可能になる位置に設定されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の点火制御装置。
5. 前記所定の基準閉弁タイミングは、吸気下死点後において、前記気筒に吸入される吸気量が最大になるタイミングに設定されていることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の点火制御装置。

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