JPWO2019235057A1 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善する。そのため、内燃機関用の制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイル300の通電を制御する点火制御部83を備える。点火制御部83は、点火プラグの電極間に放電を発生させるための第1電気エネルギー量と、放電を維持するための第2電気エネルギー量とを設定し、点火コイル300に点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量が第1電気エネルギー量以上となった場合に、点火コイル300が再充電され、その後、点火コイル300から点火プラグへ第2電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように、点火コイル300の通電を制御する。Efficiently improve the ignitability of fuel by spark plugs. Therefore, the control device for the internal combustion engine includes an ignition control unit 83 that controls the energization of the ignition coil 300 that gives electric energy to the spark plug that discharges in the cylinder of the internal combustion engine to ignite the fuel. The ignition control unit 83 sets a first electric energy amount for generating a discharge between the electrodes of the spark plug and a second electric energy amount for maintaining the discharge, and supplies electricity to the spark plug in the ignition coil 300. After starting the supply of energy, when the total amount of supplied electric energy becomes equal to or more than the first electric energy amount, the ignition coil 300 is recharged, and then the second electric energy from the ignition coil 300 to the spark plug. The energization of the ignition coil 300 is controlled so that more than the amount of electric energy is supplied.
Description
本発明は、内燃機関用制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
近年、車両の燃費向上のため、理論空燃比よりも薄い混合気で運転する技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れ、再度吸気させる技術などを取り入れた内燃機関の制御装置が開発されている。 In recent years, in order to improve the fuel efficiency of vehicles, internal combustion engine control devices have been developed that incorporate technology for operating with an air-fuel mixture thinner than the stoichiometric air-fuel ratio and technology for taking in part of the exhaust gas after combustion and re-inhaling it. ing.
この種の内燃機関の制御装置では、燃焼室における燃料や空気の量が理論値から乖離するため、点火プラグによる燃料への着火不良が生じやすくなる。 In the control device of this type of internal combustion engine, the amount of fuel and air in the combustion chamber deviates from the theoretical value, so that ignition failure of the fuel by the spark plug is likely to occur.
特許文献1には、内燃機関に設けられる点火プラグと、点火時期に点火プラグより放電火花を発生させる点火装置と、内燃機関の1燃焼サイクル中に点火装置による放電を複数回繰り返して多重放電を実施する点火制御手段とを備える点火制御装置において、前記点火制御手段は、多重放電に際し、内燃機関の燃焼室内の圧力の推移に従い各放電の時間を変更することが記載されている。
点火プラグによる燃料への着火性を改善するためには、点火プラグにより放電火花を発生させた後、その放電火花をなるべく長時間維持するように点火制御を行うことが好ましい。特許文献1に開示されている点火制御装置では、こうした点を考慮していないため、点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善することに関して、さらなる改良の余地がある。
In order to improve the ignitability of the fuel by the spark plug, it is preferable to perform ignition control so as to maintain the discharge spark for as long as possible after generating the discharge spark by the spark plug. Since the ignition control device disclosed in
したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made focusing on the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to efficiently improve the ignitability of the fuel by the spark plug.
本発明の一態様による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、前記点火制御部は、前記点火プラグの電極間に放電を発生させるための第1電気エネルギー量と、前記放電を維持するための第2電気エネルギー量と、を設定し、前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量を算出し、算出した前記合計量が前記第1電気エネルギー量以上となった場合に、前記点火コイルが再充電されるように、前記点火コイルの通電を制御し、前記点火制御部は、前記点火コイルの再充電後、前記点火コイルから前記点火プラグへ前記第2電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように、前記点火コイルの通電を制御する。
本発明の他の一態様による内燃機関用制御装置は、内燃機関の気筒内で放電して燃料への点火を行う点火プラグに対し電気エネルギーを与える点火コイルの通電を制御する点火制御部を備え、前記点火制御部は、前記点火プラグの電極間に放電を発生させるための第1電気エネルギー量と、前記放電を維持するための第2電気エネルギー量と、を設定し、前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させる前に、前記点火コイルに蓄積される電気エネルギー量が前記第1電気エネルギー量と前記第2電気エネルギー量との合計値以上となるように、前記点火コイルの通電を制御する。The control device for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention includes an ignition control unit that controls energization of an ignition coil that supplies electrical energy to an ignition plug that discharges in the cylinder of the internal combustion engine to ignite fuel. The ignition control unit sets a first electric energy amount for generating a discharge between the electrodes of the ignition plug and a second electric energy amount for maintaining the discharge, and the ignition control unit is the ignition control unit. After the ignition coil is started to supply electric energy to the ignition plug, the total amount of the supplied electric energy is calculated, and when the calculated total amount becomes equal to or more than the first electric energy amount, the ignition is performed. The energization of the ignition coil is controlled so that the coil is recharged, and the ignition control unit recharges the ignition coil and then from the ignition coil to the ignition plug. Is controlled so that the ignition coil is energized.
The control device for an internal combustion engine according to another aspect of the present invention includes an ignition control unit that controls energization of an ignition coil that applies electrical energy to a spark plug that discharges and ignites fuel in the cylinder of the internal combustion engine. The ignition control unit sets a first electric energy amount for generating a discharge between the electrodes of the spark plug and a second electric energy amount for maintaining the discharge, and the ignition control unit sets the amount of the second electric energy. Before the ignition coil starts supplying electric energy to the spark plug, the amount of electric energy stored in the ignition coil is equal to or greater than the total value of the first electric energy amount and the second electric energy amount. The energization of the spark plug is controlled so as to be.
本発明によれば、点火プラグによる燃料への着火性を効率的に改善することができる。 According to the present invention, the ignitability of the fuel by the spark plug can be efficiently improved.
以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関用制御装置を説明する。 Hereinafter, the control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described.
以下、実施の形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置1を説明する。
この実施の形態では、制御装置1により、4気筒の内燃機関100の各気筒150に各々設けられた点火プラグ200の放電(点火)を制御する場合を例示して説明する。
以下、実施の形態において、内燃機関100の一部の構成又は全ての構成及び制御装置1の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関100の制御装置1と言う。Hereinafter, the
In this embodiment, a case where the
Hereinafter, in the embodiment, a combination of a partial configuration or all configurations of the
[内燃機関]
図1は、内燃機関100及び内燃機関用点火装置の要部構成を説明する図である。
図2は、点火プラグ200の電極210、220を説明する部分拡大図である。[Internal combustion engine]
FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of an
FIG. 2 is a partially enlarged
内燃機関100では、外部から吸引した空気はエアクリーナ110、吸気管111、吸気マニホールド112を通流し、吸気弁151が開くと各気筒150に流入する。各気筒150に流入する空気量は、スロットル弁113により調整され、スロットル弁113で調整された空気量は、流量センサ114により測定される。
In the
スロットル弁113には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ113aが設けられている。このスロットル開度センサ113aで検出されたスロットル弁113の開度情報は、制御装置(Electronic Control Unit:ECU)1に出力される。
The
なお、スロットル弁113は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。
An electronic throttle valve driven by an electric motor is used as the
各気筒150に流入したガスの温度は、吸気温センサ115で検出される。
The temperature of the gas flowing into each
クランクシャフト123に取り付けられたリングギア120の径方向外側には、クランク角センサ121が設けられている。このクランク角センサ121により、クランクシャフト123の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ121は、例えば10°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト123の回転角度を検出する。
A
シリンダヘッドのウォータジャケット(図示せず)には、水温センサ122が設けられている。この水温センサ122により、内燃機関100の冷却水の温度を検出する。
A
また、車両には、アクセルペダル125の変位量(踏み込み量)を検出するアクセルポジションセンサ(Accelerator Position Sensor:APS)126が設けられている。このアクセルポジションセンサ126により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ126で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置1に出力される。制御装置1は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁113を制御する。
Further, the vehicle is provided with an accelerator position sensor (Accelerator Position Sensor: APS) 126 that detects a displacement amount (depression amount) of the
燃料タンク130に貯留された燃料は、燃料ポンプ131によって吸引及び加圧された後、プレッシャレギュレータ132が設けられた燃料配管133を通流し、燃料噴射弁(インジェクタ)134に誘導される。燃料ポンプ131から出力された燃料は、プレッシャレギュレータ132で所定の圧力に調整され、燃料噴射弁(インジェクタ)134から各気筒150内に噴射される。プレッシャレギュレータ132で圧力調整された結果、余分な燃料は戻り配管(図示せず)を介して燃料タンク130に戻される。
The fuel stored in the
内燃機関100のシリンダヘッド(図示せず)には、燃焼圧センサ(CylinderPressure Sensor:CPS、筒内圧センサとも言う)140が設けられている。燃焼圧センサ140は、各気筒150内に設けられており、気筒150内の圧力(燃焼圧)を検出する。
The cylinder head (not shown) of the
燃焼圧センサ140は、圧電式又はゲージ式の圧力センサが用いられ、広い温度領域に渡って気筒150内の燃焼圧(筒内圧)を検出することができるようになっている。
As the
各気筒150には、排気弁152と、燃焼後のガス(排気ガス)を気筒150の外側に排出する排気マニホールド160が取り付けられている。この排気マニホールド160の排気側には、三元触媒161が設けられている。排気弁152が開くと、気筒150から排気マニホールド160に排気ガスが排出される。この排気ガスは、排気マニホールド160を通って三元触媒161で浄化された後、大気に排出される。
Each
三元触媒161の上流側には、上流側空燃比センサ162が設けられている。この上流側空燃比センサ162は、各気筒150から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。
An upstream air-
また、三元触媒161の下流側には、下流側空燃比センサ163が設けられている。この下流側空燃比センサ163は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ163は、例えばO2センサである。
Further, a downstream air-
また、各気筒150の上部には、点火プラグ200が各々設けられている。点火プラグ200の放電(点火)により、気筒150内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒150内で爆発が起こり、ピストン170が押し下げられる。ピストン170が押し下げられることにより、クランクシャフト123が回転する。
Further, a
点火プラグ200には、点火プラグ200に供給される電気エネルギー(電圧)を生成する点火コイル300が接続されている。すなわち、内燃機関100が有する複数の気筒150(実施の形態では4つ)のそれぞれに対して、点火コイル300が1つずつ設けられている。点火コイル300で発生した電圧により、点火プラグ200の中心電極210と外側電極220との間に放電が生じる(図2参照)。
An
図2に示すように、点火プラグ200では、中心電極210は、絶縁体230により絶縁状態で支持されている。この中心電極210に所定の電圧(実施の形態では、例えば20,000V〜40,000V)が印加される。
As shown in FIG. 2, in the
外側電極220は接地されている。中心電極210に所定の電圧が印加されると、中心電極210と外側電極220との間で放電(点火)が生じる。
The
なお、点火プラグ200において、中心電極210と外側電極220との間に存在する気体(ガス)の状態や筒内圧によって、ガス成分の絶縁破壊を起こして放電(点火)が発生する電圧が変動する。この放電が発生する電圧を絶縁破壊電圧と言う。
In the
点火プラグ200の放電制御(点火制御)は、後述する制御装置1の点火制御部83により行われる。
The discharge control (ignition control) of the
図1に戻って、前述したスロットル開度センサ113a、流量センサ114、クランク角センサ121、アクセルポジションセンサ126、水温センサ122、燃焼圧センサ140等の各種センサからの出力信号は、制御装置1に出力される。制御装置1では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関100の運転状態を検出し、気筒150内に送出する空気量、燃料噴射量、点火プラグ200の点火タイミング等の制御を行う。
Returning to FIG. 1, the output signals from various sensors such as the throttle opening sensor 113a, the
[制御装置のハードウェア構成]
次に、制御装置1のハードウェアの全体構成を説明する。[Hardware configuration of control device]
Next, the overall configuration of the hardware of the
図1に示すように、制御装置1は、アナログ入力部10と、デジタル入力部20と、A/D(Analog/Digital)変換部30と、RAM(Random Access Memory)40と、MPU(Micro−Processing Unit)50と、ROM(Read Only Memory)60と、I/O(Input/Output)ポート70と、出力回路80と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
アナログ入力部10には、スロットル開度センサ113a、流量センサ114、アクセルポジションセンサ126、上流側空燃比センサ162、下流側空燃比センサ163、燃焼圧センサ140、水温センサ122等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。
The
アナログ入力部10には、A/D変換部30が接続されている。アナログ入力部10に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、A/D変換部30でデジタル信号に変換され、RAM40に記憶される。
An A /
デジタル入力部20には、クランク角センサ121からのデジタル出力信号が入力される。
A digital output signal from the
デジタル入力部20には、I/Oポート70が接続されており、デジタル入力部20に入力されたデジタル出力信号は、このI/Oポート70を介してRAM40に記憶される。
An I /
RAM40に記憶された各出力信号は、MPU50で演算処理される。
Each output signal stored in the
MPU50は、ROM60に記憶された制御プログラム(図示せず)を実行することで、RAM40に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。MPU50は、制御プログラムに従って、内燃機関100を駆動する各アクチュエータ(例えば、スロットル弁113、プレッシャレギュレータ132、点火プラグ200等)の作動量を規定する制御値を算出し、RAM40に一時的に記憶する。
The
RAM40に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、I/Oポート70を介して出力回路80に出力される。
The control value that defines the operating amount of the actuator stored in the
出力回路80には、点火プラグ200に印加する電圧を制御する点火制御部83(図3参照)の機能などが設けられている。
The
[制御装置の機能ブロック]
次に、制御装置1の機能構成を説明する。[Control device functional block]
Next, the functional configuration of the
図3は、制御装置1の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置1の各機能は、例えばMPU50がROM60に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路80で実現される。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the functional configuration of the
図3に示すように、制御装置1の出力回路80は、全体制御部81と、燃料噴射制御部82と、点火制御部83とを有する。
As shown in FIG. 3, the
全体制御部81は、アクセルポジションセンサ126と、燃焼圧センサ140(CPS)に接続されており、アクセルポジションセンサ126からの要求トルク(加速信号S1)と、燃焼圧センサ140からの出力信号S2とを受け付ける。
The
全体制御部81は、アクセルポジションセンサ126からの要求トルク(加速信号S1)と、燃焼圧センサ140からの出力信号S2とに基づいて、燃料噴射制御部82と点火制御部83の全体的な制御を行う。
The
燃料噴射制御部82は、内燃機関100の各気筒150を判別する気筒判別部84と、クランクシャフト123のクランク角を計測する角度情報生成部85と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部86と、に接続されており、気筒判別部84からの気筒判別情報S3と、角度情報生成部85からのクランク角度情報S4と、回転数情報生成部86からのエンジン回転数情報S5と、を受け付ける。
The fuel
また、燃料噴射制御部82は、気筒150内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部87と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部88と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部89と、に接続されており、吸気量計測部87からの吸気量情報S6と、負荷情報生成部88からのエンジン負荷情報S7と、水温計測部89からの冷却水温度情報S8と、を受け付ける。
Further, the fuel
燃料噴射制御部82は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁134から噴射される燃料の噴射量と噴射時間(燃料噴射弁制御情報S9)を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて燃料噴射弁134を制御する。
The fuel
点火制御部83は、全体制御部81のほか、気筒判別部84と、角度情報生成部85と、回転数情報生成部86と、負荷情報生成部88と、水温計測部89とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。
The
点火制御部83は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル300の1次側コイル(図示せず)に通電する電流量(通電角)と、通電開始時間と、1次側コイルに通電した電流を遮断する時間(点火時間)を算出する。
Based on each received information, the
点火制御部83は、算出した通電角と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル300の1次側コイル310に点火信号SAを複数回に分けて出力することで、点火プラグ200による放電制御(点火制御)を行う。これにより、点火プラグ200の多重放電を実現する。なお、実施の形態では、点火制御部83は、内燃機関100が有する複数の気筒150(実施の形態では4つ)について、気筒150ごとに単一の点火コイル300の通電を制御するものである。
The
なお、少なくとも、点火制御部83が点火信号SAを用いて点火プラグ200の点火制御を行う機能は、本発明の内燃機関用制御装置に相当する。
At least, the function of the
[点火コイルの電気回路]
次に、点火コイル300を含む電気回路400を説明する。[Electric circuit of ignition coil]
Next, the
図4は、点火コイル300を含む電気回路400を説明する図である。電気回路400において、点火コイル300は、所定の巻き数で巻かれた1次側コイル310と、1次側コイル310よりも多い巻き数で巻かれた2次側コイル320と、を含んで構成される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an
1次側コイル310の一端は、直流電源330に接続されている。これにより、1次側コイル310には、所定の電圧(実施の形態では、例えば12V)が印加される。直流電源330と1次側コイル310の接続経路中には、充電量検出部350が設けられている。充電量検出部350は、1次側コイル310に印加された電圧と電流を検出して、点火制御部83へ送信する。
One end of the
1次側コイル310の他端は、イグナイタ340に接続されており、イグナイタ340を介して接地されている。イグナイタ340には、トランジスタや電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)などが用いられる。
The other end of the
イグナイタ340のベース(B)端子は、点火制御部83に接続されている。点火制御部83から出力された点火信号SAは、イグナイタ340のベース(B)端子に入力される。イグナイタ340のベース(B)端子に点火信号SAが入力されると、イグナイタ340のコレクタ(C)端子とエミッタ(E)端子間が通電状態となり、コレクタ(C)端子とエミッタ(E)端子間に電流が流れる。これにより、点火制御部83からイグナイタ340を介して点火コイル300の1次側コイル310に点火信号SAが出力され、1次側コイル310に電力(電気エネルギー)が蓄積される。
The base (B) terminal of the
点火制御部83からの点火信号SAの出力が停止して、1次側コイル310に流れる電流が遮断されると、1次側コイル310に対するコイルの巻き数比に応じた高電圧が2次側コイル320に発生する。2次側コイル320に発生した高電圧が点火プラグ200(中心電極210)に印加されることで、点火プラグ200の中心電極210と、外側電極220との間に電位差が発生する。この中心電極210と外側電極220との間に発生した電位差が、ガス(気筒150内の混合気)の絶縁破壊電圧Vm以上になると、ガス成分が絶縁破壊されて中心電極210と外側電極220との間に放電が生じ、燃料(混合気)への点火(着火)が行われる。
When the output of the ignition signal SA from the
2次側コイル320と点火プラグ200の接続経路中には、放電量検出部360が設けられている。放電量検出部360は、放電電圧と電流を検出して、点火制御部83へ送信する。
A discharge
点火制御部83は、以上説明したような電気回路400の動作により、点火信号SAを用いて点火コイル300の通電を制御する。これにより、点火コイル300から点火プラグ200へ与える電気エネルギーを制御し、点火プラグ200を多重放電させるための点火制御を実施する。
The
[多重放電の概要]
次に、実施の形態にかかる点火プラグ200の多重放電の概要を説明する。[Overview of multiple discharges]
Next, the outline of the multiple discharge of the
図5は、本発明の実施の形態による多重放電方法の一例を説明する模式図である。点火コイル300の目標充電量は、エンジン回転数(点火周期)や充電電圧によって定められる。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a multiple discharge method according to an embodiment of the present invention. The target charge amount of the
実施の形態による多重放電方法では、点火制御部83は、予め定められたマップ情報を参照して、エンジン回転数(点火周期)や充電電圧に応じた点火コイル300の目標充電量を設定し、点火信号SAを点火コイル300(イグナイタ340)へ出力する。このとき点火制御部83は、点火信号SAとして2つのパルスを連続して出力することで、点火プラグ200の電極間に絶縁破壊用の電圧を印加するための絶縁破壊用の電気エネルギーと、点火プラグ200の放電(点火)を持続させるための点火持続用の電気エネルギーとが、点火コイル300から点火プラグ200へ分割して供給されるようにする。
In the multiple discharge method according to the embodiment, the
具体的には、時刻T1において点火信号SAをOFFからONに切り替えると、点火コイル300の充電が開始され、点火コイル300に電気エネルギーが蓄積される。このとき点火制御部83は、充電量検出部350が検出した1次側コイル310の電圧と電流から求めた充電電力値を所定時間ごとに積分することで、点火コイル300の充電量(入力エネルギー)を演算する。そして、時刻T2において充電量が設定した目標充電量(例えば110mJ)に達すると、点火信号SAをONからOFFに切り替えることで、点火コイル300の充電を中断し、点火コイル300から点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始する。この電気エネルギーにより、点火プラグ200の電極間において1回目の放電が行われる。
Specifically, when the ignition signal SA is switched from OFF to ON at time T1, charging of the
点火コイル300から点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始して点火プラグ200の放電が行われると、点火制御部83は、放電量検出部360が検出した2次側コイル320の電圧と電流から求めた放電電力値を所定時間ごとに積分することで、点火コイル300の放電量(出力エネルギー)を演算する。そして、時刻T3において放電量が前述の絶縁破壊用の電気エネルギー(例えば30mJ)に達すると、点火信号SAをOFFからONに切り替えることで、点火コイル300から点火プラグ200への電気エネルギーの供給を中断し、点火コイル300の充電を再開する。
When the
その後、時刻T3から所定時間を経過して時刻T4になると、点火制御部83は、点火信号SAをONからOFFに切り替えることで、点火コイル300の充電を中断し、点火コイル300から点火プラグ200への電気エネルギーの供給を再開する。この電気エネルギーにより、点火プラグ200の電極間において絶縁破壊が維持された状態で、2回目の放電が行われる。
After that, when a predetermined time elapses from the time T3 and the time reaches T4, the
2回目の放電後は、点火信号SAがOFFに維持されることで、点火コイル300に蓄積された残りの電気エネルギー(例えば80mJ)が、前述の点火持続用の電気エネルギーとして点火プラグ200に供給される。そして、時刻T5において点火コイル300の電気エネルギーが全て放出されると、実施の形態にかかる点火プラグ200の多重放電が終了する。このとき、1回目の放電を開始した時刻T2から2回目の放電が終了するまでの時刻T5までの時間は、例えば約2msecである。
After the second discharge, the ignition signal SA is kept OFF, so that the remaining electric energy (for example, 80 mJ) stored in the
[点火プラグの制御方法]
次に、点火制御部83による点火プラグ200の制御方法の一例を説明する。図6は、実施の形態にかかる点火制御部83による点火プラグ200の制御方法を説明するフローチャートの一例である。[Spark plug control method]
Next, an example of a method of controlling the
図6に示すように、ステップS101において、点火制御部83は、点火プラグ200の電極間に放電を発生させるための絶縁破壊用の電気エネルギー量を設定する。例えば、上流側空燃比センサ162で検出された排気ガスの空燃比に基づいて気筒150内における空燃比を推定し、この空燃比が小さい(燃料が濃い)ほど小さな値となるように、絶縁破壊用の電気エネルギー量を設定する。また、例えば、燃焼圧センサ140で検出された気筒150内の圧力に基づき、この圧力が小さいほど小さな値となるように、絶縁破壊用の電気エネルギー量を設定する。こうした気筒150内の空燃比や圧力に応じた絶縁破壊用の電気エネルギー量の設定は、例えば、制御装置1においてROM60に記憶されているマップ情報を参照することにより行われる。
As shown in FIG. 6, in step S101, the
ステップS102において、点火制御部83は、点火プラグ200の電極間における放電を維持するための点火持続用の電気エネルギー量を設定する。ここではステップS101における絶縁破壊用の電気エネルギー量と同様に、例えば、上流側空燃比センサ162で検出された排気ガスの空燃比に基づいて気筒150内における空燃比を推定し、この空燃比が小さい(燃料が濃い)ほど小さな値となるように、点火持続用の電気エネルギー量を設定する。また、例えば、燃焼圧センサ140で検出された気筒150内の圧力に基づき、この圧力が小さいほど小さな値となるように、点火持続用の電気エネルギー量を設定する。こうした気筒150内の空燃比や圧力に応じた点火持続用の電気エネルギー量の設定は、例えば、制御装置1においてROM60に記憶されているマップ情報を参照することにより行われる。
In step S102, the
ステップS103において、点火制御部83は、点火コイル300の目標充電量を設定する。ここでは、ステップS101で設定した絶縁破壊用の電気エネルギー量と、ステップS102で設定した点火持続用の電気エネルギー量とを合計し、これらの合計値を目標充電量として設定する。その際、点火コイル300における充電量のばらつき対策として、目標充電量にある程度のマージンを見込んでおき、上記の合計値にこのマージン分を加えて目標充電量を設定してもよい。例えば、上記の合計値の1.1倍を目標充電量として設定することができる。このようにすれば、後述するステップS106〜S109において、点火コイル300に点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始させる前に、点火コイル300に蓄積される電気エネルギー量が絶縁破壊用の電気エネルギー量と点火持続用の電気エネルギー量との合計値以上となるように、点火コイル300の通電を制御することが可能となる。
In step S103, the
ステップS104において、点火制御部83は、ステップS103で設定した目標充電量に基づき、点火コイル300の充電開始時期を設定する。
In step S104, the
ステップS105において、点火制御部83は、ステップS104で設定した充電開始時期に基づき、点火コイル300の充電を開始するか否かを判定する。充電を開始すると判定されるまで(ステップS105:NO)はステップS105を繰り返し、充電を開始すると判定されると(ステップS105:YES)、ステップS106に進む。
In step S105, the
ステップS106において、点火制御部83は、点火信号SAのパルスをONにし、点火コイル300への充電を開始する。この点火信号SAの出力に応じて、点火コイル300の1次側コイル310において電気エネルギーが蓄積される。
In step S106, the
ステップS107において、点火制御部83は、充電量検出部350による1次側コイル310の電圧と電流の検出結果に基づいて、点火コイル300の現在の充電量(入力エネルギー)を検出する。
In step S107, the
ステップS108において、点火制御部83は、ステップS103で設定した目標充電量と、ステップS107で検出した現在の充電量とを比較し、点火コイル300の充電量が目標充電量に到達したか否かを判定する。その結果、点火コイル300の充電量が目標充電量に到達したと判定されるまで(ステップS108:NO)は、ステップS107に戻って充電量の検出を続け、目標充電量に到達したと判定されると(ステップS108:YES)、ステップS109に進む。
In step S108, the
ステップS109において、点火制御部83は、点火信号SAのパルスをOFFにし、点火コイル300への充電を中断する。この点火信号SAの出力停止に応じて、点火コイル300に蓄積された電気エネルギーが2次側コイル320から点火プラグ200に供給されるようになる。これにより、点火制御部83は、点火コイル300に点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始させる。
In step S109, the
ステップS110において、点火制御部83は、放電量検出部360による2次側コイル320の電圧と電流の検出結果に基づいて、点火コイル300の現在の放電量(出力エネルギー)を検出する。この処理により、点火制御部83は、ステップS109で点火コイル300に点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量を算出する。
In step S110, the
ステップS111において、点火制御部83は、ステップS101で設定した絶縁破壊用の電気エネルギー量と、ステップS1110で検出した現在の放電量とを比較し、点火コイル300の放電量が絶縁破壊用の電気エネルギー量以上となったか否かを判定する。
その結果、点火コイル300の放電量が絶縁破壊用の電気エネルギー量以上となるまで(ステップS111:NO)は、ステップS110に戻って放電量の検出を続け、絶縁破壊用の電気エネルギー量以上になったと判定されると(ステップS111:YES)、ステップS112に進む。In step S111, the
As a result, until the discharge amount of the
ステップS112において、点火制御部83は、点火信号SAのパルスをONにし、点火コイル300への充電を再開する。この点火信号SAの出力に応じて、点火コイル300の1次側コイル310において電気エネルギーが蓄積され、点火コイル300が再充電される。
In step S112, the
ステップS113において、点火制御部83は、ステップS112で点火信号SAのパルスをONにしてから所定時間(例えば約30μs)が経過したか否かを判定する。所定時間が経過するまで(ステップS113:NO)はステップS113を繰り返し、所定時間が経過したと判定されると(ステップS113:YES)、ステップS114に進む。
In step S113, the
ステップS114において、点火制御部83は、点火信号SAのパルスをOFFにし、点火コイル300への充電を停止する。この点火信号SAの出力停止に応じて、点火コイル300に蓄積された電気エネルギーの残りが2次側コイル320から点火プラグ200に供給されるようになる。このときの点火コイル300の残充電量(残エネルギー量)は、少なくともステップS102で設定した点火持続用の電気エネルギー量よりも多くなっている。これにより、点火制御部83は、ステップS112で点火コイル300の再充電を開始した後、点火コイル300から点火プラグ200へ点火持続用の電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるようにする。ステップS114で点火信号SAの出力を停止したら、図6の処理フローを終了する。
In step S114, the
以上説明した実施の形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the embodiment described above, the following effects are obtained.
(1)内燃機関用の制御装置1は、内燃機関100の気筒150内で放電して燃料への点火を行う点火プラグ200に対し電気エネルギーを与える点火コイル300の通電を制御する点火制御部83を備える。点火制御部83は、点火プラグ200の電極間に放電を発生させるための絶縁破壊用の電気エネルギー量(第1電気エネルギー量)と、放電を維持するための点火持続用の電気エネルギー量(第2電気エネルギー量)とを設定する(ステップS101、S102)。点火制御部83は、点火コイル300に点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始させた(ステップS109)後、供給した電気エネルギーの合計量を算出し(ステップS110)、算出した合計量が第1電気エネルギー量以上となった場合(ステップS111:YES)に、点火コイル300が再充電されるように(ステップS112)、点火コイル300の通電を制御する。点火制御部83は、点火コイル300の再充電後、点火コイル300から点火プラグ200へ第2電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように(ステップS114)、点火コイル300の通電を制御する。このようにしたので、点火プラグ200による燃料への着火性を効率的に改善することができる。
(1) The
(2)ステップS101、S102において、絶縁破壊用の電気エネルギー量(第1電気エネルギー量)および点火持続用の電気エネルギー量(第2電気エネルギー量)は、内燃機関100の気筒150内における空燃比が小さいほど、小さくなるように設定される。
また、内燃機関100の気筒150内の圧力が小さいほど、小さくなるように設定される。このようにしたので、内燃機関100における混合気の状態に応じて、適切な電気エネルギー量を設定することができる。(2) In steps S101 and S102, the amount of electric energy for dielectric breakdown (first amount of electric energy) and the amount of electric energy for sustaining ignition (second amount of electric energy) are the air-fuel ratio in the
Further, the smaller the pressure in the
(3)点火制御部83は、点火コイル300に点火プラグ200への電気エネルギーの供給を開始させる前に、点火コイル300に蓄積される電気エネルギー量が絶縁破壊用の電気エネルギー量(第1電気エネルギー量)と点火持続用の電気エネルギー量(第2電気エネルギー量)との合計値以上となるように、点火コイル300の通電を制御する(ステップS103、S106〜S109)。このようにしたので、点火プラグ200の1回目の放電前に、点火プラグ200の多重放電を行うために十分な電気エネルギー量を点火コイル300に蓄積させておくことができる。
(3) In the
(4)内燃機関100は複数の気筒150を有し、複数の気筒150のそれぞれに対して、点火コイル300が1つずつ設けられている。点火制御部83は、気筒150ごとに単一の点火コイル300の通電を制御する。このようにしたので、点火コイル300を増大することなく点火プラグ200の多重放電を実現できる。
(4) The
なお、以上説明した実施の形態において、図3で説明した制御装置1の各機能構成は、前述のようにMPU50で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはFPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。
In the embodiment described above, each functional configuration of the
また、実施の形態では、点火プラグ200の放電回数が2回の場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、放電回数が3回以上であってもよい。すなわち、点火制御部83は、点火コイル300から点火プラグ200へ点火持続用の電気エネルギー量以上の電気エネルギーが複数回に分けて供給されるように、点火コイル300の通電を制御してもよい。例えば、前述のように目標充電量が110mJであり、1回目の放電において絶縁破壊用の電気エネルギーとして30mJを点火コイル300から点火プラグ200へ供給したとする。この場合、点火コイル300に蓄積された残りの電気エネルギー量である80mJを40mJずつ2回に分けて、点火持続用の電気エネルギーとして点火コイル300から点火プラグ200へ供給し、これによって点火プラグ200が2回目と3回目の放電を行うようにしてもよい。4回目以降の放電を行う場合も同様である。このようにすれば、さらにきめ細かい放電制御が可能となる。
Further, in the embodiment, the case where the
以上説明した実施の形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired. Moreover, although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1:制御装置、10:アナログ入力部、20:デジタル入力部、30:A/D変換部、40:RAM、50:MPU、60:ROM、70:I/Oポート、80:出力回路、81:全体制御部、82:燃料噴射制御部、83:点火制御部、84:気筒判別部、85:角度情報生成部、86:回転数情報生成部、87:吸気量計測部、88:負荷情報生成部、89:水温計測部、100:内燃機関、110:エアクリーナ、111:吸気管、112:吸気マニホールド、113:スロットル弁、113a:スロットル開度センサ、114:流量センサ、115:吸気温センサ、120:リングギア、121:クランク角センサ、122:水温センサ、123:クランクシャフト、125:アクセルペダル、126:アクセルポジションセンサ、130:燃料タンク、131:燃料ポンプ、132:プレッシャレギュレータ、133:燃料配管、134:燃料噴射弁、140:燃焼圧センサ、150:気筒、151:吸気弁、152:排気弁、160:排気マニホールド、161:三元触媒、162:上流側空燃比センサ、163:下流側空燃比センサ、170:ピストン、200:点火プラグ、210:中心電極、220:外側電極、230:絶縁体、300:点火コイル、310:1次側コイル、320:2次側コイル、330:直流電源、340:イグナイタ、350:充電量検出部、360:放電量検出部、400:電気回路 1: Control device, 10: Analog input unit, 20: Digital input unit, 30: A / D conversion unit, 40: RAM, 50: MPU, 60: ROM, 70: I / O port, 80: Output circuit, 81 : Overall control unit, 82: Fuel injection control unit, 83: Ignition control unit, 84: Cylinder discrimination unit, 85: Angle information generation unit, 86: Rotation speed information generation unit, 87: Intake amount measurement unit, 88: Load information Generation unit, 89: Water temperature measurement unit, 100: Internal engine, 110: Air cleaner, 111: Intake pipe, 112: Intake manifold, 113: Throttle valve, 113a: Throttle opening sensor, 114: Flow sensor, 115: Intake temperature sensor , 120: Ring gear, 121: Crank angle sensor, 122: Water temperature sensor, 123: Crank shaft, 125: Accelerator pedal, 126: Accelerator position sensor, 130: Fuel tank, 131: Fuel pump, 132: Pressure regulator, 133: Fuel piping, 134: Fuel injection valve, 140: Combustion pressure sensor, 150: Cylinder, 151: Intake valve, 152: Exhaust valve, 160: Exhaust manifold, 161: Three-way catalyst, 162: Upstream air fuel ratio sensor, 163: Downstream air-fuel ratio sensor, 170: Piston, 200: Ignition plug, 210: Center electrode, 220: Outer electrode, 230: Insulator, 300: Ignition coil, 310: Primary side coil, 320: Secondary side coil, 330 : DC power supply, 340: igniter, 350: charge amount detector, 360: discharge amount detector, 400: electric circuit
Claims (7)
前記点火制御部は、前記点火プラグの電極間に放電を発生させるための第1電気エネルギー量と、前記放電を維持するための第2電気エネルギー量と、を設定し、
前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させた後、供給した電気エネルギーの合計量を算出し、算出した前記合計量が前記第1電気エネルギー量以上となった場合に、前記点火コイルが再充電されるように、前記点火コイルの通電を制御し、
前記点火制御部は、前記点火コイルの再充電後、前記点火コイルから前記点火プラグへ前記第2電気エネルギー量以上の電気エネルギーが供給されるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。It is equipped with an ignition control unit that controls the energization of the ignition coil that gives electrical energy to the spark plug that discharges in the cylinder of the internal combustion engine and ignites the fuel.
The ignition control unit sets a first electric energy amount for generating a discharge between the electrodes of the spark plug and a second electric energy amount for maintaining the discharge.
The ignition control unit calculates the total amount of the supplied electric energy after the ignition coil starts supplying the electric energy to the spark plug, and the calculated total amount is equal to or more than the first electric energy amount. In that case, the energization of the ignition coil is controlled so that the ignition coil is recharged.
The ignition control unit is for an internal combustion engine that controls energization of the ignition coil so that electric energy equal to or larger than the second electric energy amount is supplied from the ignition coil to the spark plug after the ignition coil is recharged. Control device.
前記第1電気エネルギー量および前記第2電気エネルギー量は、前記内燃機関の気筒内における空燃比が小さいほど、小さくなるように設定される内燃機関用制御装置。In the control device for an internal combustion engine according to claim 1.
The internal combustion engine control device is set so that the first electric energy amount and the second electric energy amount become smaller as the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine becomes smaller.
前記第1電気エネルギー量および前記第2電気エネルギー量は、前記内燃機関の気筒内の圧力が小さいほど、小さくなるように設定される内燃機関用制御装置。In the control device for an internal combustion engine according to claim 1.
The internal combustion engine control device is set so that the first electric energy amount and the second electric energy amount become smaller as the pressure in the cylinder of the internal combustion engine becomes smaller.
前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させる前に、前記点火コイルに蓄積される電気エネルギー量が前記第1電気エネルギー量と前記第2電気エネルギー量との合計値以上となるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。In the control device for an internal combustion engine according to claim 1.
Before the ignition control unit starts supplying electric energy to the spark plug, the amount of electric energy stored in the ignition coil is the amount of the first electric energy and the amount of the second electric energy. A control device for an internal combustion engine that controls energization of the ignition coil so as to be equal to or greater than the total value of.
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記複数の気筒のそれぞれに対して、前記点火コイルが1つずつ設けられており、
前記点火制御部は、前記気筒ごとに単一の前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。In the control device for an internal combustion engine according to claim 1.
The internal combustion engine has a plurality of cylinders and has a plurality of cylinders.
One ignition coil is provided for each of the plurality of cylinders.
The ignition control unit is a control device for an internal combustion engine that controls energization of a single ignition coil for each cylinder.
前記点火制御部は、前記点火コイルの再充電後、前記点火コイルから前記点火プラグへ前記第2電気エネルギー量以上の電気エネルギーが複数回に分けて供給されるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。In the control device for an internal combustion engine according to claim 1.
After recharging the ignition coil, the ignition control unit energizes the ignition coil so that electric energy equal to or greater than the second electric energy amount is supplied from the ignition coil to the spark plug in a plurality of times. Control device for internal combustion engine to control.
前記点火制御部は、前記点火プラグの電極間に放電を発生させるための第1電気エネルギー量と、前記放電を維持するための第2電気エネルギー量と、を設定し、
前記点火制御部は、前記点火コイルに前記点火プラグへの電気エネルギーの供給を開始させる前に、前記点火コイルに蓄積される電気エネルギー量が前記第1電気エネルギー量と前記第2電気エネルギー量との合計値以上となるように、前記点火コイルの通電を制御する内燃機関用制御装置。It is equipped with an ignition control unit that controls the energization of the ignition coil that gives electrical energy to the spark plug that discharges in the cylinder of the internal combustion engine and ignites the fuel.
The ignition control unit sets a first electric energy amount for generating a discharge between the electrodes of the spark plug and a second electric energy amount for maintaining the discharge.
Before the ignition control unit starts supplying electric energy to the spark plug, the amount of electric energy stored in the ignition coil is the amount of the first electric energy and the amount of the second electric energy. A control device for an internal combustion engine that controls energization of the ignition coil so as to be equal to or greater than the total value of.
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