TW201809455A - 內燃機的控制裝置 - Google Patents

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本翔太
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Abstract

將在由噴射器所產生的燃料噴射的期間重複朝火星塞外加高電壓期間的控制適用於排氣淨化觸媒的活性化的情況時，可抑制循環期間的燃燒變動。觸媒暖機控制中，是進行由噴射器(30)所產生的第1次的噴射是在吸氣行程，在壓縮上死點之後的膨脹行程中，是進行與第1次的噴射相比少量的第2次的噴射。在觸媒暖機控制中，為了將由第2次的噴射所產生的燃料噴霧、及從由第1次的噴射所產生的包含燃料噴霧的混合氣所發生的初期火炎接觸，使從由火星塞(32)所產生的點火期間的開始至第2次的噴射的終了為止的區間是藉由ECU(40)被控制。

Description

內燃機的控制裝置
本發明是有關內燃機的控制裝置，詳細的話，有關於被適用在具備筒內噴射器的火花點火式內燃機的控制裝置。
在專利文獻1(日本特開2011-106377號公報)中揭示了，在燃燒室上部具備將具有複數噴孔的噴射器及火星塞的內燃機。在此內燃機中，從火星塞的放電間隔的中心位置，至噴射器的噴孔之中的最接近火星塞的噴孔的中心位置為止的距離，是設定成特定的範圍。且，在此內燃機中，開始燃料噴射之後的規定時間經過之後，橫跨該燃料噴射的終了為止之間，是進行朝火星塞外加高電壓的控制。
進行上述控制的話，朝火星塞外加高電壓期間，是成為與由噴射器所產生的燃料噴射的期間重疊。在此，在噴射器中因為加壓狀態的燃料被供給，所以進行由 噴射器所產生的燃料噴射的話，來自各噴孔的燃料噴霧的周圍的空氣被帶走而形成低壓部(卷吸)。因此，進行上述控制的話，在形成於最接近上述的火星塞的噴孔的周圍的低壓部，會誘引在放電間隔所發生的放電火花。因此，依據此內燃機的話，可以提高形成於火星塞的周邊的混合氣的點火性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-106377號公報
[專利文獻2]日本特開2008-190511號公報
[專利文獻3]日本特開2015-094339號公報
[專利文獻4]日本特開2007-263065號公報
[專利文獻5]日本特開2008-069713號公報
專利文獻1，對於上述誘引作用的適用例，進一步介紹了排氣淨化觸媒的活性化。專利文獻1中雖未言及，但是此排氣淨化觸媒的活性化，通常是藉由將設定在壓縮上死點的附近的點火期間(即，朝火星塞外加高電壓時期)，朝該壓縮上死點的靠遲角側變更來進行。
將上述的專利文獻1的控制適用於一般的排氣淨化觸媒的活性化的話，將設定在壓縮上死點的靠遲角側 的點火期間與燃料噴射期間重複，就可以提高形成於火星塞的周邊的混合氣的點火性。但是，由任何的要因使點火環境變化而從較佳範圍徧離的情況時，即使上述的誘引作用也具有燃燒狀態成為不穩定的可能性。且，在排氣淨化觸媒的活性化控制中的燃燒循環，這種事態發生的循環若多的話，因為循環期間的燃燒變動變大，所以會對於駕駛性能產生影響。
本發明，是有鑑於上述的課題者，其目的，是對於將朝火星塞外加高電壓期間與由噴射器所產生的燃料噴射的期間重複的控制，適用於排氣淨化觸媒的活性化的情況時，可抑制循環期間的燃燒變動。
本發明的內燃機的控制裝置，是將具備：噴射器、及火星塞、及排氣淨化觸媒，的內燃機控制者。前述噴射器，是設於燃燒室上部且從複數噴孔朝筒內將燃料噴射。前述火星塞，是使用放電火花朝筒內的混合氣點火，且設在從前述複數噴孔被噴射的燃料的下游，且，比從前述複數噴孔被噴射的燃料噴霧之中最接近前述火星塞的燃料噴霧的外圍面更上方。前述排氣淨化觸媒，是將來自前述燃燒室的排氣淨化。
前述控制裝置，是將前述排氣淨化觸媒活性化的控制，以在壓縮上死點的靠遲角側的點火期間使放電火花發生的方式將前述火星塞控制，並且以進行：在前述壓縮上 死點的靠進角側中的第1噴射、及在前述壓縮上死點的靠遲角側且噴射期間是與前述點火期間的至少一部分重複的第2噴射，的方式將前述噴射器控制。
本發明的內燃機的控制裝置是進一步，當與循環期間的燃燒變動相關連的參數是被判別為超過門檻值的情況時，與前述參數是被判別為低於前述門檻值的情況相比，以使從前述點火期間的開始時期至前述第2噴射的噴射期間的終了時期為止的區間擴大的方式將前述火星塞及前述噴射器控制。
包含第1噴射中的燃料噴霧的混合氣，是在點火期間產生初期火炎。進行噴射期間是與點火期間的至少一部分重複的第2噴射的話，至少初期火炎是朝形成於來自最接近火星塞的噴孔的燃料噴霧的周圍的低壓部被誘引。因此，進行第2噴射的話，由第2噴射所產生的燃料噴霧會與被誘引的初期火炎接觸，使讓初期火炎成長的燃燒會被促進。
但是此接觸是不充分的情況時，讓初期火炎成長的燃燒會成為不穩定。讓初期火炎成長的燃燒是成為不穩定的循環若多的話，循環期間的燃燒變動會變大。
此點，與循環期間的燃燒變動相關連的參數是被判別為超過門檻值的情況時，與該參數是被判別為低於該門檻值的情況相比，將從點火期間的開始時期至第2噴射的噴射期間的終了時期為止的區間擴大的話，從點火期間的開始至第2噴射的終了為止的區間會變長，直到初期火炎某 程度成長為止第2噴射的開始被待機。因此，可迴避：由第2噴射所產生的燃料噴霧，與被誘引的初期火炎及放電火花的接觸成為不充分的狀況。
前述控制裝置，是前述參數是超過前述門檻值的情況時，對應前述參數及前述門檻值的分離量將前述區間的擴大量變更也可以。
與循環期間的燃燒變動相關連的參數是被判別為超過門檻值的情況時，對應該參數及該門檻值的分離量將區間的擴大量變更的話，由第2噴射所產生的燃料噴霧可確實且充分地與被誘引的初期火炎接觸。
前述第2噴射，是將其終了時期位於前述點火期間的終了時期的靠進角側也可以。
第2噴射的終了時期是位於點火期間的終了時期的靠遲角側的情況，只有初期火炎朝上述低壓部被誘引。對於此，第2噴射的終了時期是位於點火期間的終了時期的靠進角側的情況，初期火炎及放電火花的雙方會朝上述低壓部被誘引。如此的話，由第2噴射所產生的燃料噴霧會與被誘引的初期火炎及放電火花的雙方接觸。因此，從點火期間的終了時期所見第2噴射的終了時期是位於進角側的情況，與位於遲角側的情況相比，可更促進讓初期火炎成長的燃燒。
前述參數，是直到曲柄軸旋轉至規定角度為止所需要的時間的偏差，或是從前述點火期間的開始時期至燃燒質量比率是到達規定比率為止的曲柄角期間的偏差 也可以。
與循環期間的燃燒變動相關連的參數，是直到曲柄軸旋轉至規定角度為止所需要的時間的偏差，或是從點火期間的開始時期至燃燒質量比率是到達規定比率為止的曲柄角期間的偏差的情況，循環期間的燃燒變動可高精度被檢出。
依據本發明的內燃機的控制裝置的話，將朝火星塞外加高電壓期間與由噴射器所產生的燃料噴射的期間重複的控制適用於排氣淨化觸媒的活性化的情況時，可以抑制循環期間的燃燒變動。
10‧‧‧內燃機
12‧‧‧氣筒
14‧‧‧汽缸體
16‧‧‧汽缸蓋
18‧‧‧活塞
20‧‧‧燃燒室
22‧‧‧吸氣通口
24‧‧‧排氣通口
30‧‧‧噴射器
32‧‧‧火星塞
34‧‧‧電極部
36‧‧‧咽喉
40‧‧‧ECU
42‧‧‧曲柄角感測器
44‧‧‧加速器開度感測器
46‧‧‧溫度感測器
[第1圖]說明本發明的實施例的系統構成的圖。
[第2圖]說明觸媒暖機控制的概要的圖。
[第3圖]說明膨脹行程噴射的圖。
[第4圖]說明由膨脹行程噴射所產生的放電火花及初期火炎的誘引作用的圖。
[第5圖]顯示從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間(點火開始-噴射終了區間)、及燃燒變動率的關係的圖。
[第6圖]顯示基準適合值關係圖的一例的圖。
[第7圖]顯示內燃機的冷啟動時，由火星塞32所產生的點火時期(更正確的話，點火期間的開始時期)及引擎冷卻水溫的推移的圖。
[第8圖]說明初期火炎的成長速度是變慢的情況的筒內狀態的圖。
[第9圖]說明噴霧外圍面及電極部34之間的距離是擴大的情況的筒內狀態的圖。
[第10圖]說明將點火時期進角的情況的問題的圖。
[第11圖]說明從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間的修正手法的圖。
[第12圖]說明朝從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間擴大的方向修正基準適合值的情況中的筒內狀態的圖。
[第13圖]說明朝從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間擴大的方向修正基準適合值的情況的效果的圖。
[第14圖]顯示在本發明的實施例中ECU40實行的處理的一例的流程圖。
[第15圖]顯示內燃機的冷啟動時的Gat30、及此Gat30的偏差σ的推移的一例的圖。
[第16圖]顯示Gat30的偏差σ及標準的差、區間擴大用的修正值的關係的圖。
[第17圖]顯示內燃機的冷啟動時的燃燒變動率及SA-CA10的偏差σ的關係的圖。
[第18圖]顯示SA-CA10的偏差σ的推移的一例的圖。
以下，依據圖面說明本發明的實施例。且，對於在各圖中共通的要素，附加相同的符號並省略重複的說明。且，本發明不是藉由以下的實施例被限定。
[系統構成的說明]
第1圖，是說明本發明的實施例的系統構成的圖。如第1圖所示，本實施例的系統，是具備被搭載於車輛的內燃機10。內燃機10是4行程1循環引擎，具有複數氣筒。但是，在第1圖中，只有描畫其中1個氣筒12。內燃機10，是具有：形成有氣筒12的汽缸體14、及被配置於汽缸體14上的汽缸蓋16。在氣筒12內配置有朝其軸方向(在本實施例中為垂直方向)往復動的活塞18。內燃機10的燃燒室20，是藉由：至少汽缸體14的壁面、及汽缸蓋16的下面、及活塞18的上面，被劃界。
在汽缸蓋16中，與燃燒室20連通的吸氣通口22及排氣通口24是各形成2個。在吸氣通口22的與燃燒室20連通的開口部中設有吸氣閥26，在排氣通口24的與燃燒室20連通的開口部中設有排氣閥28。且，在汽缸蓋16中，以從燃燒室20的上部的大致中央使先端面向燃燒室20的方式設有噴射器30。噴射器30是與由燃料槽桶、共軌、供應泵等所構成的燃料供給系連接。且，在噴射器30的先端中 複數噴孔是形成放射狀，將噴射器30開閥的話燃料是從這些的噴孔在高壓狀態下被噴射。
且在汽缸蓋16中，在比設有噴射器30處更靠排氣閥28側的燃燒室20的上部設有火星塞32。火星塞32，是在先端具備由中心電極及接地電極所構成的電極部34。電極部34，是朝成為比從噴射器30的燃料噴霧的外圍面(以下也稱為「噴霧外圍面」)更上方的範圍(即從噴霧外圍面至汽缸蓋16的下面為止的範圍)突出地配置。詳細敘述的話，電極部34，是從噴射器30的噴孔呈放射狀被噴射的燃料噴霧之中，朝成為比最接近火星塞32的燃料噴霧的外圍面更上方的範圍突出地配置。又，在第1圖中描畫的外圍線，是顯示從噴射器30的燃料噴霧之中的最接近火星塞32的燃料噴霧的外圍面。
吸氣通口22，是從吸氣通路側的入口朝向燃燒室20幾乎正直地延伸，在與燃燒室20的連接部分也就是咽喉36使流路剖面積被縮小。吸氣通口22的這種形狀，是使在從吸氣通口22被供給至燃燒室20的吸氣產生翻滾流。翻滾流是在燃燒室20內繞轉。詳細敘述的話，翻滾流，是在燃燒室20的上部從吸氣通口22側朝向排氣通口24側，在排氣通口24側中從燃燒室20的上部朝向下部。且，翻滾流，是在燃燒室20的下部中從排氣通口24側朝向吸氣通口22側，在吸氣通口22側中從燃燒室20的下部朝向上方。在形成燃燒室20的下部的活塞18的上面，形成有將翻滾流保持用的凹陷。
且如第1圖所示，本實施例的系統，是具備作為控制手段的ECU(電子控制單元、Electronic Control Unit)40。ECU40，是具備：RAM(動態隨機存取記憶體、Random Access Memory)、ROM(唯讀記憶體、Read Only Memory)、CPU(中央處理器、Central Processing Unit)等。ECU40，是將被搭載於車輛的各種感測器的訊號取入處理。在各種感測器中，至少包含：檢出與活塞18連接的曲柄軸的旋轉角度的曲柄角感測器42、及檢出由車輛的駕駛者所產生的加速器踏板的踩踏量的加速器開度感測器44、及檢出內燃機10的冷卻水溫(以下也稱為「引擎冷卻水溫」)的溫度感測器46。ECU40，是將取入的各感測器的訊號處理隨著規定的控制程式將各種致動器操作。在藉由ECU40被操作的致動器中，至少包含上述的噴射器30及火星塞32。
[由ECU40所產生的啟動時控制]
在本實施例中，如第1圖所示的由ECU40所產生的內燃機10的冷啟動隨後的控制，是進行促進排氣淨化觸媒的活性化的控制(以下也稱為「觸媒暖機控制」)。排氣淨化觸媒，是設於內燃機10的排氣通路的觸媒，其中一例，活性化狀態中的觸媒的氣氛是位於化學計量附近時，可舉例：排氣中的氮氧化物(NOx)、碳化氫(HC)及一氧化碳(CO)淨化的三元觸媒。
對於藉由ECU40被實行的觸媒暖機控制，參 照第2圖至第7圖進行說明。在第2圖中，是描畫：由觸媒暖機控制中的噴射器30所產生的噴射時期、及由火星塞32所產生的點火期間的開始時期(電極部34中的放電期間的開始時期)。如第2圖所示，觸媒暖機控制中，由噴射器30所產生的第1次的噴射(第1噴射)是在吸氣行程進行，在壓縮上死點之後的膨脹行程中，是進行與第1次的噴射相比少量(其中一例5mm3/st程度)的第2次的噴射(第2噴射)。在以下的說明中，將第1次的噴射(第1噴射)也稱為「吸氣行程噴射」，將第2次的噴射(第2噴射)也稱為「膨脹行程噴射」。且，如第2圖所示，觸媒暖機控制中，由火星塞32所產生的點火期間的開始時期，是設定於壓縮上死點的靠遲角側。又，在第2圖中，在點火期間的開始時期的靠遲角側是進行膨脹行程噴射，但是膨脹行程噴射是在點火期間的開始時期的靠進角側開始也可以。有關此，一邊參照第3圖一邊說明。
第3圖，是說明膨脹行程噴射的噴射期間、及點火期間的時期的關係的圖。在第3圖中，是描畫開始時期不同的3個噴射A、B、C、D。噴射A、B、C、D是開始時期各不同，這些的噴射期間，皆是與膨脹行程噴射的噴射期間相等。且，在第3圖描畫的點火期間，是與觸媒暖機控制中的點火期間(設定期間)相等。如第3圖所示，以橫跨點火期間的開始時期的方式進行的噴射B、在點火期間中進行的噴射C、以橫跨點火期間的終了時期的方式進行的噴射D，在本實施例而言是該當膨脹行程噴射，在點 火期間的開始時期的靠進角側進行的噴射A，在本實施例而言是不該當膨脹行程噴射。此理由，是為了獲得後述的誘引作用，膨脹行程噴射的噴射期間的至少一部分有必要是與點火期間重複。
[由膨脹行程噴射所產生的誘引作用]
第4圖，是說明由膨脹行程噴射所產生的放電火花及初期火炎的誘引作用的圖。在第4圖的上段及中段(或是下段)中是描畫，在由火星塞32所產生的點火期間中由電極部34產生的放電火花、及藉由此放電火花而從由吸氣行程噴射所產生的包含燃料噴霧的混合氣所發生的初期火炎的2個不同的狀態。如第4圖的上段所示的狀態是相當於不進行膨脹行程噴射情況中的狀態，如第4圖的中段(或是下段)所示的狀態是相當於進行了膨脹行程噴射的情況中的狀態。又，為了方便說明，在第4圖中只有顯示，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧之中，最接近火星塞32的燃料噴霧。
如第4圖的上段所示，不進行膨脹行程噴射情況時，由電極部34產生的放電火花及初期火炎是朝翻滾流的流動方向延伸。另一方面，如第4圖的中段所示，進行膨脹行程噴射的情況時，因為會在燃料噴霧的周圍形成低壓部(卷吸)，所以由電極部34產生的放電火花及初期火炎是朝與翻滾流的流動方向相反方向被誘引。如此的話，如第4圖的下段所示，被誘引的放電火花及初期火炎是與由 膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧接觸，將這些捲入並爆發地成長。由這種放電火花及初期火炎的雙方的誘引所產生的初期火炎的成長，是在第3圖的噴射B、C的情況時發生。對於第3圖的噴射D的情況是如後述。
由膨脹行程被噴射的燃料噴霧，是受到翻滾流和筒內壓力的影響。因此，在由火星塞32所產生的點火期間的開始時期的靠進角側的膨脹行程進行了噴射的情況時(第3圖的噴射A參照)，由此噴射所產生的燃料噴霧是在跟隨電極部34之前使其形狀變化。因此，火星塞周圍的混合氣的濃度不穩定而使循環期間的燃燒變動變大。此點，噴射期間的至少一部分是進行與點火期間重複的膨脹行程噴射的話(第3圖的噴射B、C參照)，可以活用如第4圖的中段所示的誘引作用。因此，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧的形狀即使變化，也可以使讓初期火炎成長的燃燒(以下也稱為「初期燃燒」)穩定化，可以抑制循環期間的燃燒變動。進一步也可以將，在初期燃燒之後的燃燒，即，成長的初期火炎將由吸氣行程噴射所產生的包含燃料噴霧的混合氣進一步捲入的燃燒(以下也稱為「主燃燒」)穩定化。第3圖的噴射D的情況時，放電火花雖伴隨點火期間的終了而消失，但初期火炎會殘留。因此，藉由依據由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧的誘引作用，可以使此燃料噴霧及初期火炎接觸。因此，與第3圖的噴射B、C的情況同樣地可以將初期燃燒穩定化，可以抑制循環期間的燃燒變動。
[區間控制]
在觸媒暖機控制中，從由火星塞32所產生的點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間是藉由ECU40被控制。第5圖，是顯示從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間(點火開始-噴射終了區間)、及燃燒變動率的關係的圖。第5圖所示的燃燒變動率，是藉由將點火期間的開始時期及終了時期固定，且變更噴射期間(即噴射量)為固定的膨脹行程噴射的開始時期而獲得者。如第5圖所示，對於「點火開始-噴射終了區間」燃燒變動率是成為朝下凸。且，在第5圖中，顯示燃燒變動率是最小的值，是在將點火期間的開始時期(點火開始)及膨脹行程噴射的開始時期(噴射開始)對齊的情況(點火開始=噴射開始)的靠遲角側。
在ECU40的ROM中，如第5圖所示的燃燒變動率是顯示最小的值時的「點火開始-噴射終了區間」的值(以下也稱為「基準適合值」)，是被記憶在與引擎運轉狀態相關連的關係圖(以下也稱為「基準適合值關係圖」)，在觸媒暖機控制時從此被讀出。第6圖，是顯示基準適合值關係圖的一例的圖。如第6圖所示，基準適合值關係圖，是將引擎旋轉速度及引擎負荷k1作為兩軸的2維關係圖。順便說一下，基準適合值關係圖，因為是各由規定的溫度刻度區隔的引擎冷卻水溫域被作成，所以實際上這種2維關係圖是複數存在。且，如第6圖箭頭所示，基準適合 值，是設定成若引擎旋轉速度變高，或是引擎負荷變低，就取得遲角側的值。此理由，是因為引擎旋轉速度高的情況時初期火炎的成長會相對地變慢，引擎負荷高的情況時藉由筒內環境的改善使初期火炎的成長相對地變快。
在觸媒暖機控制，由火星塞32所產生的點火期間的開始時期及膨脹行程噴射的終了時期，具體而言是如下地被決定。首先，依據基本點火時期及遲角修正量，決定由火星塞32所產生的點火期間的開始時期。且，藉由將從基準適合值關係圖及引擎運轉狀態所求得的基準適合值，將所決定的點火期間的開始時期加算，而決定膨脹行程噴射的終了時期。第7圖，是顯示內燃機的冷啟動時的由火星塞32所產生的點火時期(更正確的話，點火期間的開始時期)及引擎冷卻水溫的推移的圖。在第7圖所示的時刻t0中，引擎啟動的話，從其隨後的時刻t1開始實行觸媒暖機控制的運轉模式(以下也稱為「觸媒暖機模式」)，點火時期是漸漸地設定成遲角側的值。且，在引擎冷卻水溫到達標準(其中一例為50℃)的時刻t2終了觸媒暖機模式，其後點火時期是漸漸地設定成進角側的值。
又，基本點火時期，是對應引擎運轉條件(主要是吸入空氣量及引擎旋轉速度)的值被記憶於ECU40的ROM。且，遲角修正量，是依據與引擎冷卻水溫相關連的關係圖(以下也稱為「遲角修正量關係圖」)決定遲角修正量。順便一提，此遲角修正量關係圖，是與基準適合值關係圖相同被地記憶在ECU40的ROM，在觸媒暖機控制時從 此被讀出。
[點火環境從較佳範圍徧離時的問題點]
但是在如第1圖所示的系統中由任何的要因使點火環境變化而從較佳範圍徧離的情況時，無關於由上述的膨脹行程噴射所產生的誘引作用，也具有使燃燒狀態成為不穩定的可能性。例如，在噴射器30的噴孔沉積物堆積的情況時，吸氣行程噴射中的噴射量會變少。且，將算出吸氣行程噴射的噴射量時的空氣量誤讀成比原本更少的情況時，吸氣行程噴射中的噴射量也會變少。且，吸氣行程噴射中的噴射量若減少的話，火星塞32周邊的燃料濃度會變薄，初期火炎的成長速度(稱為由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧接觸之前的初期火炎的成長速度。以下相同)會變慢。且，有關於吸氣閥26和排氣閥28的閥時間點的學習是不良的情況時，在燃燒室20內殘留的排氣的比率因為增加，所以初期火炎的成長速度變慢。初期火炎的成長速度變慢的話，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎無法接觸，循環期間的燃燒變動會變大。
第8圖，是說明初期火炎的成長速度變慢的情況的筒內狀態的圖。在第8圖的上段中是描畫點火環境位於較佳範圍內時的筒內狀態，與如第4圖的下段所示的筒內狀態相同。順便一提，已經述及此情況時，由電極部34所產生的放電火花及初期火炎是朝由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧被誘引並與其接觸，使初期火炎爆發地成長。 即此情況時，可說是在初期火炎的成長速度沒有特別的問題。另一方面，在第8圖的下段中是描畫，初期火炎的成長速度變慢的情況的筒內狀態。此情況，由電極部34所產生的放電火花是朝由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧被誘引，但是成長速度慢的初期火炎的誘引是成為不充分。因此，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧、及初期火炎成為無法接觸。因此，初期燃燒是成為不穩定，在初期燃燒之後的主燃燒也成為不穩定。
且例如，藉由火星塞32的交換而使朝電極部34的燃燒室20的突出量減少的情況、和藉由沉積物朝噴射器30的噴口堆積而使噴霧角變化的情況時，噴霧外圍面及電極部34之間的距離會擴大。噴霧外圍面及電極部34之間的距離若擴大的情況時，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧、及初期火炎無法接觸，而具有循環期間的燃燒變動變大的可能性。
第9圖，是說明噴霧外圍面及電極部34之間的距離擴大的情況的筒內狀態的圖。在第9圖的上段中是描畫點火環境位於較佳範圍內時的筒內狀態，與如第4圖的下段和第8圖的上段所示的筒內狀態相同。另一方面，在第9圖的下段中，是描畫噴霧外圍面及電極部34之間的距離擴大的情況的筒內狀態。此情況時，從形成於由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧的周圍的低壓部，至由電極部34所產生的放電火花及初期火炎為止的距離因為擴大，所以這些的誘引是成為不充分。因此，由膨脹行程噴射所產生 的燃料噴霧、及初期火炎成為無法接觸。又，在第9圖描畫的外圍線，是顯示從噴射器30的燃料噴霧之中的最接近火星塞32的燃料噴霧的外圍面。
假設，將點火期間的開始時期進角的話，筒內環境被改善。因此，在初期火炎的成長速度下降的情況中(第8圖的下段參照)，可以緩和其下降使由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎接觸。且，在噴霧外圍面及電極部34之間的距離擴大的情況中(第9圖的下段參照)，可以促進初期火炎的成長速度使由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎接觸。但是，將點火期間的開始時期進角的話，因為可以投入排氣淨化觸媒的排氣能量減少，所以這次是成為在排氣淨化觸媒的活性化所需要時間。
對於此問題，一邊參照第10圖一邊詳細說明。點火環境位於較佳範圍內的情況，從由吸氣行程噴射所產生的燃料噴霧所發生的初期火炎是成長至可以與由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧接觸的程度的大小為止的期間，可以作為適切的範圍內的值。因此，如第10圖的中段的實線(正時常)所示，即使將點火時期(更正確的話，是點火期間的開始時期)設定於遲角側的曲柄角CA1，仍可以將初期火炎的成長速度成為適切的範圍內的值(v1)。因此，如第10圖的上段的實線(正時常)所示，可以將燃燒變動率比標準更小。但是，點火環境變化若從較佳範圍徧離的情況時，從由吸氣行程噴射所產生的燃料噴霧所發生的初期 火炎是成長至可以與由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧接觸的程度的大小為止的期間會變長。因此，如第10圖的中段的虛線(燃燒惡化時)所示，在設定於曲柄角CA1的狀態下初期火炎的成長速度是下降至適切的範圍外的值(v2)為止。因此，如第10圖的上段的虛線(燃燒惡化時)所示，燃燒變動率是成為超過標準。
即使點火環境從較佳範圍徧離，將點火時期朝進角側變更的話，就可以改變初期燃燒的成長速度的傾向。具體而言，將點火時期從曲柄角CA1重設成曲柄角CA2的話，如第10圖的中段的虛線(燃燒惡化時)所示，可以將初期火炎的成長速度從適切的範圍外的值(v2)返回至適切的範圍內的值(v1)。如此的話，因為可以將從由吸氣行程噴射所產生的燃料噴霧所發生的初期火炎，在適切的時期使由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎接觸，所以可將燃燒變動率成為比標準更小。但是，如第10圖的下段所示，將點火時期重設成曲柄角CA2的情況時，因為排氣能量是比將點火時期設定成曲柄角CA1的情況更少，所以排氣淨化觸媒的活性化只需要排氣能量的減少分的時間。
為了避免這種事態，在本實施例中，由點火環境的變化的原因而被預測到由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎成為無法接觸的情況時，就修正從基準適合值關係圖求得的基準適合值。第11圖，是說明從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間的修正手法 的圖。與第5圖同樣，在第11圖中，是描畫「點火開始-噴射終了區間」、及燃燒變動率的關係。將第5圖及第11圖相比的話可了解，在第5圖中由實線描畫的關係，在第11圖中是由虛線描畫。
如第8圖至第10圖所說明，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎無法接觸的話，燃燒變動率會變大。即，如第11圖所示，「點火開始-噴射終了區間」及燃燒變動率的關係，是從由虛線描畫的關係朝由實線描畫的關係變化。儘管如此，在設定成基準適合值的狀態實行膨脹行程噴射的話，燃燒變動率會超過標準。此點，隨著變化後的由實線所示的關係，朝「點火開始-噴射終了區間」擴大的方向修正基準適合值的話，可以將燃燒變動率比標準更小。
又，如已述，基準適合值，是顯示點火環境是位於較佳範圍內的情況時，燃燒變動率是最小的值時的「點火開始-噴射終了區間」的值。因此，即使依據修正後的「點火開始-噴射終了區間」來實行膨脹行程噴射的情況，燃燒變動率本身，與點火環境位於較佳範圍內的情況相比也不會變小。但是，朝「點火開始-噴射終了區間」擴大的方向修正基準適合值的話，可以將燃燒變動率比標準更小，可以接近點火環境位於較佳範圍內的情況的燃燒變動率。
第12圖，是說明朝從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間擴大的方向修正基準適合值的 情況的筒內狀態的圖。在第12圖的上段及下段中，其中任一皆是描畫點火環境從較佳範圍徧離的情況的筒內狀態。但是，第12圖的上段及下段的不同，是上段是顯示將「點火開始-噴射終了區間」固定於基準適合值的狀態將點火時期進角的情況，下段是顯示朝「點火開始-噴射終了區間」擴大的方向修正基準適合值的情況。
將第12圖的上段及下段比較的話可了解，在將「點火開始-噴射終了區間」固定於基準適合值的狀態中(上段參照)，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧、及成長速度慢的初期火炎無法接觸。對於此，朝「點火開始-噴射終了區間」擴大的方向修正基準適合值的話(下段參照)，在初期火炎至某程度為止成長的階段可以與由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧接觸。因此，在初期火炎與由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧接觸的狀態下，可以接近點火環境位於較佳範圍內的情況中的兩者的接觸狀態。因此，可以將初期燃燒穩定化並抑制燃燒變動，也可以將主燃燒穩定化。
且朝「點火開始-噴射終了區間」擴大的方向修正基準適合值的話，因為不需要點火時期的大幅度的進角，所以也可以抑制朝排氣淨化觸媒投入的排氣能量下降。第13圖，是說明朝從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間擴大的方向修正基準適合值的情況的效果的圖。第13圖所示的「基準適合值(正時常)」，是點火環境位於較佳範圍內的情況時，由：依據基準適合值將觸 媒暖機控制實行時被投入排氣淨化觸媒的排氣能量、及在其觸媒暖機控制中的燃燒變動率表示。且，「基準適合值(燃燒惡化時)」，是點火環境從較佳範圍徧離的情況時，相當於依據基準適合值將觸媒暖機控制實行時的同排氣能量及同燃燒變動率。將兩者比較的話可了解，在「基準適合值(燃燒惡化時)」中，雖可獲得與「基準適合值(正時常)」同等的排氣能量，但燃燒變動率是比標準更大。
且第13圖所示的「點火進角(區間固定)」，是點火環境從較佳範圍徧離的情況時，將點火時期(更正確的話，是點火期間的開始時期)進角，且相當於依據基準適合值將觸媒暖機控制實行時的同排氣能量及同燃燒變動率。將「點火進角(區間固定)」及「基準適合值(燃燒惡化時)」比較的話可了解，在「點火進角(區間固定)」中雖可以將燃燒變動率比標準更小，但排氣能量減少。
第13圖所示的「本發明」，是點火環境從較佳範圍徧離的情況時，相當於依據修正後的基準適合值將觸媒暖機控制實行時的同排氣能量及同燃燒變動率。將「本發明」與其他比較的話可了解，「本發明」雖可以將燃燒變動率比標準更小，且，比「基準適合值(正時常)」中的排氣能量低，但可以獲得比「點火進角(區間固定)」中的排氣能量更高的排氣能量。因此，點火環境從較佳範圍徧離的情況時，也可抑制燃燒變動率變大，且可以確保在排氣淨化觸媒的早期活性化所必要的排氣能量。
[實施例中的具體的處理]
第14圖，是顯示在本發明的實施例中ECU40實行的處理的一例的流程圖。又，此圖所示的例行程式，是內燃機10的啟動後，在各氣筒中在各循環反覆被實行者。
在第14圖所示的例行程式中，首先判別，引擎冷卻水溫是否到達標準，或是有關於觸媒暖機模式的終了的標記是否出現(步驟S100)。在本步驟S100中具體而言，依據溫度感測器46的檢出值判別，引擎冷卻水溫是否到達標準(第7圖參照)，或是終了標記(步驟S110參照)是否被立起。且，被判別為引擎冷卻水溫是到達標準的情況，或是被判別為終了標記是被立起的情況("Yes"的情況)，就離開本例行程式。
在步驟S100中，被判別為引擎冷卻水溫未到達標準，且被判別為終了標記也未被立起的情況("No"的情況)，依據引擎運轉狀態，決定由火星塞32所產生的點火期間的開始時期、及膨脹行程噴射的終了時期(步驟S102)。在本步驟S102中首先，依據溫度感測器46的檢出值的引擎冷卻水溫、及依據遲角修正量關係圖，可求得遲角修正量。且，依據遲角修正量及基本點火時期，決定由火星塞32所產生的點火期間的開始時期。且，依據：依據曲柄角感測器42的檢出值被算出的引擎旋轉速度、依據加速器開度感測器44的檢出值被算出的引擎負荷、及依據溫度感測器46的檢出值的引擎冷卻水溫、及基準適合值關係圖，求得基準適合值。且，藉由將求得的基準適合值，加 算在所決定的火星塞32所產生的點火期間的開始時期，來決定膨脹行程噴射的終了時期。
在步驟S102之後，進行有關於點火環境的變化的判別(步驟S104)。在本步驟S104中例如，判別觸媒暖機控制的開始後的Gat30的偏差(標準偏差)σ是否超過標準。在曲柄角感測器42的轉子中由30°的間隔設置齒，曲柄角感測器42是曲柄軸每旋轉30°就將訊號發出。Gat30，是作為其訊號及訊號之間的時間，即曲柄軸旋轉30°所需要的時間被算出。第15圖，是顯示內燃機的冷啟動時的Gat30、及此Gat30的偏差σ的推移的一例的圖。第15圖的橫軸是顯示引擎啟動後的經過時間，時刻t1是顯示觸媒暖機控制的開始時期。如第15圖所示，從時刻t1至時刻t3為止期間，Gat30的變動小。因此，被判別為Gat30的偏差σ是比標準更小。被判別為Gat30的偏差σ是比標準更小的情況("No"的情況)，朝步驟S108前進。
另一方面，如第15圖所示，從時刻t3至時刻t4為止期間，Gat30的變動是變大。因此，被判別為Gat30的偏差σ是比標準更大。被判別為Gat30的偏差σ是超過標準的情況("Yes"的情況)，可以判斷：由任何的要因使點火環境變化而從較佳範圍徧離，具有由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎是成為無法接觸的可能性。因此，由火星塞32所產生的點火期間的開始時期、及膨脹行程噴射的終了時期是被修正(步驟S106)。在本步驟S106中，首先，依據引擎冷卻水溫及遲角修正量關係圖，可求得遲角 修正量。且，依據遲角修正量及基本點火時期，決定由火星塞32所產生的點火期間的開始時期。且，依據引擎旋轉速度、引擎負荷及引擎冷卻水溫、及基準適合值關係圖，求得基準適合值。至此為止的處理，是與步驟S102的處理相同。在本步驟S106中，將所求得的基準適合值，加算在由所決定的火星塞32所產生的點火期間的開始時期，進一步加算將區間擴大用的修正值(一定值)。由此，決定膨脹行程噴射的終了時期。
在步驟S106之後，在步驟S108中，判別排氣溫度是否超過標準T1。在本步驟中依據設於例如排氣淨化觸媒的下游的溫度感測器的檢出值，來判別排氣溫度是否超過標準T1。且，被判別為引擎冷卻水溫是到達標準的情況("Yes"的情況)，使終了標記被立起(步驟S110)。
以上，依據如第14圖所示的例行程式的話，可以依據觸媒暖機控制的開始後Gat30的偏差σ進行有關於點火環境的變化的判別。且，判別的結果，被判斷為由任何的要因使點火環境變化而具有從較佳範圍徧離的可能性的情況時，可以擴大從點火期間的開始至膨脹行程噴射的終了為止的區間。因此，即使點火環境從較佳範圍徧離，仍可以抑制循環期間的燃燒變動。
[實施例的變形例]
但是在上述實施例中，形成於燃燒室20的翻滾流，是以在排氣通口24側中從燃燒室20的上部朝向下部，且，在 吸氣通口22側中從燃燒室20的下部朝向上方的方式繞轉。但是，此翻滾流是相反方向，即，以在吸氣通口22側中從燃燒室20的上部朝向下方，且，在排氣通口24側中從燃燒室20的下部朝向上部的方式繞轉也可以。但是此情況時，有必要將火星塞32的配置處，從排氣閥28側朝吸氣閥26側變更。將火星塞32的配置處如此變更的話，在翻滾流的流動方向中，因為火星塞32是成為位於噴射器30的下游側，所以可以獲得由膨脹行程噴射所產生的誘引作用。
進一步說明的話，不在燃燒室20形成翻滾流也可以。因為上述的循環期間的燃燒變動是無關於翻滾流的形成的有無地發生。
且在上述實施例中，將由噴射器30所產生的第1次的噴射(第1噴射)由吸氣行程進行，在壓縮上死點之後的膨脹行程中進行第2次的噴射(第2噴射)。但是，將此第1次的噴射(第1噴射)由壓縮行程進行也可以。且，將第1次的噴射(第1噴射)分割成複數次數進行也可以，將分割後的噴射的一部分由吸氣行程進行，將剩下部分由壓縮行程進行也可以。如此，對於第1次的噴射(第1噴射)的噴射時期及噴射次數，可各種的變形。
且在上述實施例中，在第14圖的步驟S106的處理中，將區間擴大用的修正值設成一定值。但是，區間擴大用的修正值不是一定值也可以。例如，以如第15圖所示的Gat30的偏差σ及標準的差愈大，區間擴大用的修正值愈大的方式設定也可以。進行這種設定的情況時，在 ECU40的ROM，記憶有顯示Gat30的偏差σ及標準的差、及區間擴大用的修正值的關係(第16圖參照)的關係圖，步驟S106的處理時從此讀出即可。
且在上述實施例中，在第14圖的步驟S104的處理中，將有關於點火環境的變化的判別使用觸媒暖機控制的開始後的Gat30的偏差σ進行。但是，可取代此偏差σ，使用從點火期間的開始時期，至燃燒質量比率(MFB)到達10%為止的曲柄角期間(以下也稱為「SA-CA10」)的偏差σ進行也可以。MFB，是依據與燃燒室20另外設置的筒內壓感測器(無圖示)、及利用曲柄角感測器42而獲得的筒內壓資料的解析結果被算出，依據所算出的MFB而算出SA-CA10。又，對於從筒內壓資料的解析結果算出MFB的手法、和算出SA-CA10的手法，因為在例如日本特開2015-094339號公報和日本特開2015-098799號公報已詳述，所以本說明書中省略說明。
第17圖，是顯示燃燒變動率及SA-CA10的偏差σ的關係的圖。且，第18圖，是顯示內燃機的冷啟動時的SA-CA10的偏差σ的推移的一例的圖。如第17圖所示，SA-CA10的偏差σ愈大，燃燒變動率會愈大。即，SA-CA10的偏差σ，是與燃燒變動率相關。因此，例如從第18圖的時刻t5至時刻t6為止期間，觸媒暖機控制的開始後的SA-CA10的偏差σ是被判別為超過標準的情況時，就判斷為由任何的要因使點火環境變化而從較佳範圍徧離，由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎是具有成為無法 接觸的可能性，而進行第14圖的步驟S106之後的處理也可以。
進一步說明的話，不限定於Gat30和SA-CA10，即使使用：在點火期間曲柄軸旋轉60°所需要的時間(Gat60)、從點火期間的開始時期至MFB到達5%為止的曲柄角期間(SA-CA5)、和從點火期間的開始時期至MFB到達15%為止的曲柄角期間(SA-CA15)也可以。如此，可以判別由膨脹行程噴射所產生的燃料噴霧及初期火炎的接觸狀態的參數(與循環期間的燃燒變動相關連的參數)的話，可以使用作為有關於上述實施例中的點火環境的變化的判別的指標。

Claims (4)

  1. 一種內燃機的控制裝置，是將前述內燃機控制，具備：設於燃燒室上部從複數噴孔朝筒內將燃料噴射的噴射器；及火星塞，是使用放電火花朝筒內的混合氣點火，並且被設在從前述複數噴孔被噴射的燃料的下游，且，比從前述複數噴孔被噴射的燃料噴霧之中最接近前述火星塞的燃料噴霧的外圍面更上方；及將來自前述燃燒室的排氣淨化的排氣淨化觸媒；前述控制裝置，其將前述排氣淨化觸媒活性化的控制，是以進行：以在較壓縮上死點更靠遲角側的點火期間使放電火花發生的方式將前述火星塞控制，並且在較前述壓縮上死點更靠進角側中的第1噴射；及在較前述壓縮上死點更靠遲角側中，且噴射期間是與前述點火期間的至少一部分重複的第2噴射；的方式將前述噴射器控制，前述控制裝置進一步在與循環期間的燃燒變動相關連的參數被判別為超過門檻值的情況時，與前述參數是被判別為低於前述門檻值的情況相比，以使從前述點火期間的開始時期至前述第2噴射的噴射期間的終了時期為止的區間擴大的方式將前述火星塞及前述噴射器控制。
  2. 如申請專利範圍第1項的內燃機的控制裝置，其中， 前述控制裝置，在前述參數是超過前述門檻值的情況時，對應前述參數及前述門檻值的分離量將前述區間的擴大量變更。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的內燃機的控制裝置，其中，前述第2噴射的終了時期，是較前述點火期間的終了時期更靠進角側。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的內燃機的控制裝置，其中，前述參數，是直到曲柄軸旋轉至規定角度為止所需要的時間的偏差，或是從前述點火期間的開始時期至燃燒質量比率是到達規定比率為止的曲柄角期間的偏差。
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