(57)【要約】【課題】一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関において、内燃機関の始動時に、バッテリ電圧の降下を抑制し、内燃機関の燃焼を安定させることができる内燃機関の始動制御装置を提供すること。【解決手段】第１点火プラグ８と第２点火プラグ９を備えるエンジン２と、エンジン２の始動時に、第１点火プラグ８のみによって点火を行ない、エンジン２が完爆状態になっていないと判定した場合、第１点火プラグ８と第２点火プラグ９の両方による多点点火によりエンジン２を始動させる始動制御を実施する制御部４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関の始動制御装置であって、
前記内燃機関の始動時に、前記複数の点火プラグのうちの１つの点火プラグによって点火を行ない、前記内燃機関が完爆状態になっていないと判定した場合、前記複数の点火プラグによる多点点火を行なう始動制御を実施する制御部を備える内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記始動制御において、前記内燃機関が完爆状態になったと判定した後、前記内燃機関の回転数が所定値以下に低下した場合、前記複数の点火プラグによる多点点火を行なう請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記内燃機関が冷機状態であると判定した場合、前記始動制御を実施する請求項１または請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、バッテリ電圧が所定値以下であると判定した場合、前記始動制御を実施する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの始動時に２つの点火栓を同時に点火させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０４５８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、極低温などのバッテリの電圧が低下している状態では、多点点火を行なうことで電圧降下を招き、エンジンの燃焼が不安定になる、という課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関において、内燃機関の始動時に、バッテリ電圧の降下を抑制し、内燃機関の燃焼を安定させることができる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明は、一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関の始動制御装置であって、前記内燃機関の始動時に、前記複数の点火プラグのうちの１つの点火プラグによって点火を行ない、前記内燃機関が完爆状態になっていないと判定した場合、前記複数の点火プラグによる多点点火を行なう始動制御を実施する制御部を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
このように、本発明によれば、一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関において、内燃機関の始動時に、バッテリ電圧の降下を抑制し、内燃機関の燃焼を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置のエンジンを気筒の上部から見た図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置のエンジンの筒内の乱流エネルギー分布を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置のエンジンの火炎伝搬の分布を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置のエンジンの第２点火プラグの配置を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置によるエンジン回転数の変化を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置の始動制御処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の始動制御装置は、一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関の始動制御装置であって、内燃機関の始動時に、複数の点火プラグのうちの１つの点火プラグによって点火を行ない、内燃機関が完爆状態になっていないと判定した場合、複数の点火プラグによる多点点火を行なう始動制御を実施する制御部を備えるよう構成されている。
【００１０】
これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の始動制御装置は、一つの燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関において、内燃機関の始動時に、バッテリ電圧の降下を抑制し、内燃機関の燃焼を安定させることができる。
【実施例】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る内燃機関の始動制御装置について詳細に説明する。
【００１２】
図１において、本発明の一実施例に係る内燃機関の始動制御装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、バッテリ３と、制御部４とを含んで構成される。
【００１３】
エンジン２には、気筒としてのシリンダ５が形成されている。シリンダ５には、このシリンダ５内を上下に往復動可能なピストン６が収納されている。また、シリンダ５の上部には、燃焼室７が設けられている。
【００１４】
エンジン２は、シリンダ５内でピストン６が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なう、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。
【００１５】
また、ピストン６は、不図示のコネクティングロッドを介してクランクシャフトと連結している。コネクティングロッドは、ピストン６の往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。
【００１６】
また、燃焼室７には、第１点火プラグ８と、第２点火プラグ９が設けられている。第１点火プラグ８及び第２点火プラグ９は、燃焼室７内に電極を突出させた状態で配設され、制御部４によってその点火時期が制御されるようになっている。
【００１７】
エンジン２には、吸気ポート１１と、排気ポート２１が設けられている。吸気ポート１１は、燃焼室７と後述する吸気通路１４ａとを連通するようになっている。また、吸気ポート１１には、吸気弁１２が設けられている。
【００１８】
吸気弁１２は、吸気通路１４ａと燃焼室７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。吸気弁１２の開閉は、吸気側可変動弁機構１３によって行なわれるようになっている。
【００１９】
吸気側可変動弁機構１３としては、例えば電磁石とスプリング等から構成された電磁アクチュエータにより吸気弁１２の開閉を行なう電磁式の可変動弁機構を用いることができる。具体的には、吸気側可変動弁機構１３は、吸気弁１２に固定された可動部を電磁石の励磁によって吸引することで、スプリングによって常時閉弁方向に付勢されている吸気弁１２を、開弁方向に移動させるようになっている。
【００２０】
なお、吸気側可変動弁機構１３としては、電磁アクチュエータに替えて油圧アクチュエータを用いた油圧式の可変動弁機構を用いてもよい。また、吸気側可変動弁機構１３として、主カムおよび副カム等のカム部材を用いて吸気弁１２の開閉時期を変更可能な機械式の可変動弁機構を用いても構わない。
【００２１】
さらに、この吸気側可変動弁機構１３は、例えば電磁石に対する励磁電流が制御部４によって調整されることにより、吸気弁１２の開閉時期とともに吸気弁１２のリフト量を連続的に変化させることが可能な構成であってもよい。
【００２２】
吸気ポート１１には、吸気管１４が接続されている。この吸気管１４の内部には、吸気ポート１１と連通する吸気通路１４ａが形成されている。
【００２３】
吸気ポート１１は、内部を流れる吸気の流れ方向に延びるように設けられた仕切り壁１５によって、燃焼室外側の第１通路１１ａと燃焼室中心側の第２通路１１ｂとからなる一対の通路に区画された部位を有している。
【００２４】
仕切り壁１５における吸気の流れの上流側の端部には、タンブルコントロールバルブ１６が配置されており、第１通路１１ａを開閉する。
【００２５】
タンブルコントロールバルブ１６の開度により燃焼室のタンブル流の流速が変化する。タンブルコントロールバルブ１６の開度は、制御部４により制御される。制御部４は、タンブルコントロールバルブ１６の開度を制御することで、タンブル流の流速を制御することができる。
【００２６】
吸気ポート１１の第２通路１１ｂには、インジェクタ１０が設けられている。インジェクタ１０は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料を吸気ポート１１内に噴射する。
【００２７】
一方、排気ポート２１には、排気弁２２が設けられている。排気弁２２は、後述する排気通路２４ａと燃焼室７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。排気弁２２の開閉は、排気側可変動弁機構２３によって行なわれるようになっている。
【００２８】
排気側可変動弁機構２３は、上述した吸気側可変動弁機構１３と同様の構成であるため、詳細な説明を省略するが、電磁石の励磁、非励磁が制御部４によって制御されることで、排気弁２２の開閉時期が任意に変更される。なお、排気側可変動弁機構２３として、電磁アクチュエータに替えて油圧アクチュエータを用いた油圧式の可変動弁機構を用いてもよい。また、排気側可変動弁機構２３として、主カムおよび副カム等のカム部材を用いて排気弁２２の開閉時期を変更可能な機械式の可変動弁機構を用いても構わない。したがって、制御部４は、排気弁２２の開弁期間を容易に調整することができる。
【００２９】
また、排気ポート２１には、排気管２４が接続されている。この排気管２４の内部には、排気ポート２１と連通する排気通路２４ａが形成されている。
【００３０】
図２に示すように、第１点火プラグ８は、燃焼室上面中央部に設置される。第２点火プラグ９は、燃焼室上面の気流の流れ（図１に矢印で示す）の上流側、すなわち、吸気ポート１１側に設置される。
【００３１】
図３に示すように、燃焼室７内の火炎の広がり方に関係のある乱流運動エネルギーの分布は、ポート形状やピストン形状によるところが大きいが、図中Ａで示すように、排気ポート２１側が強くなることが多い。
【００３２】
その結果、第１点火プラグ８により発生する火炎は、気流の流れもあり、図４のＢで示すように、排気ポート２１側のほうが火炎の広がりが速くなる。そのため、気流の流れと乱流運動エネルギーの少ない吸気ポート１１側に第２点火プラグ９を取り付けることにより、図中Ｃで示すように、火炎の広がりが少ないところからでも燃焼させることができるため、燃焼期間を短縮させることができる。
【００３３】
第２点火プラグ９の配置位置については、三次元解析シミュレーションや筒内可視化エンジンを用い、燃焼直前の乱流運動エネルギーを把握して位置を決定する。例えば、図５に示すように、点線矢印の範囲内で、シミュレーションなどを用い、燃焼期間が最も短くなる位置に配置する。
【００３４】
図１において、バッテリ３は、例えば鉛蓄電池で構成されている。バッテリ３は、制御部４、第１点火プラグ８、第２点火プラグ９、インジェクタ１０などからなる各種の補機類を駆動する電力を供給する。
【００３５】
バッテリ３には、バッテリ状態センサ３１が設けられている。バッテリ状態センサ３１は、バッテリ３の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ３１は、制御部４に接続されている。制御部４は、バッテリ状態センサ３１の出力によりバッテリ３の充電状態（以下、「ＳＯＣ」という）を検知できるようになっている。
【００３６】
制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００３７】
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部４として機能する。
【００３８】
制御部４の入力ポートには、前述したバッテリ状態センサ３１に加え、水温センサ４１、外気温センサ４２、エンジン回転数センサ４３等の各種センサ類が接続されている。
【００３９】
水温センサ４１は、エンジン２の冷却水の温度を検出する。外気温センサ４２は、車両１の外気の温度を検出する。エンジン回転数センサ４３は、エンジン２の機関回転数であるエンジン回転数を検出する。
【００４０】
一方、制御部４の出力ポートには、前述した第１点火プラグ８、第２点火プラグ９、インジェクタ１０、吸気側可変動弁機構１３、排気側可変動弁機構２３等の各種制御対象類が接続されている。
【００４１】
制御部４は、エンジン２の始動時に、第１点火プラグ８のみによって点火を行ない、エンジン２の始動開始時から規定のエンジン回転数判定時間以内に、エンジン回転数が上昇していないと判定した場合、第１点火プラグ８と第２点火プラグ９の両方による多点点火によりエンジン２を始動させる始動制御を実施する。
【００４２】
制御部４は、エンジン２の始動時に、第１点火プラグ８のみによって点火を行ない、エンジン２が完爆状態になっていないと判定した場合、第１点火プラグ８と第２点火プラグ９の両方による多点点火によりエンジン２を始動させる始動制御を実施する。
【００４３】
エンジン２の完爆状態は、例えば、エンジン２の始動開始時から所定時間以内に、エンジン回転数が完爆判定基準の回転数を超えていれば完爆状態であると判定される。
【００４４】
制御部４は、エンジン２の始動時に、第１点火プラグ８のみによって点火を行ない、エンジン２が完爆状態になったと判定した後に、エンジン回転数が所定値以下に低下した場合、第１点火プラグ８と第２点火プラグ９の両方による多点点火を行なう始動制御を実施する。
【００４５】
制御部４は、エンジン２が冷機状態と判定した場合のエンジン２の始動時に、前述した各始動制御を行なうようにしてもよい。制御部４は、例えば、水温センサ４１や外気温センサ４２の検出する温度が、所定の温度より低い場合、エンジン２が冷機状態であると判定する。
【００４６】
制御部４は、バッテリ３の電圧が所定値以下と判定した場合のエンジン２の始動時に、前述した各始動制御を行なうようにしてもよい。
【００４７】
このような始動制御により、例えば、図６に示すような、エンジン２が完爆状態になっていないと判定されるＴ１において、また、エンジン２が完爆状態になったと判定された後にエンジン回転数が所定値以下に低下するＴ２において、多点点火が行なわれる。
【００４８】
以上のように構成された本実施例に係る内燃機関の始動制御装置による始動制御処理について、図７を参照して説明する。なお、以下に説明する始動制御処理は、エンジン２の始動時に実行される。
【００４９】
ステップＳ１において、制御部４は、水温センサ４１や外気温センサ４２の検出する温度に基づいて、エンジン２が冷機状態での始動である冷機始動であるか否かを判定する。
【００５０】
冷機始動であると判定した場合、ステップＳ２において、制御部４は、バッテリ３の電圧が所定の多点点火制御電圧より高いか否かを判定する。
【００５１】
バッテリ３の電圧が所定の多点点火制御電圧より高くないと判定した場合、ステップＳ３において、制御部４は、１点点火によりエンジン２を始動させる。
【００５２】
ステップＳ４において、制御部４は、始動開始時から規定のエンジン回転数判定時間以内に、エンジン回転数が上昇しているか否かを判定する。
【００５３】
始動開始時からエンジン回転数判定時間以内にエンジン回転数が上昇していると判定した場合、ステップＳ５において、制御部４は、エンジン２が完爆状態になっているか否かを判定する。
【００５４】
エンジン２が完爆状態になっていると判定した場合、ステップＳ６において、制御部４は、エンジン回転数が所定値以下に低下しているか否かを判定する。エンジン回転数が所定値以下に低下していないと判定した場合、制御部４は、処理を終了する。
【００５５】
ステップＳ４において始動開始時からエンジン回転数判定時間以内にエンジン回転数が上昇していないと判定した場合、または、ステップＳ５においてエンジン２が完爆状態になっていないと判定した場合、または、ステップＳ６においてエンジン回転数が所定値以下に低下していると判定した場合、ステップＳ７において、制御部４は、各コントローラーに電圧低下での故障判定をしない信号を送り、２点点火を実施する。
【００５６】
ステップＳ８において、制御部４は、燃焼が安定するまで２点点火を実施する。燃焼が安定した後は１点点火に切り替えて、処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１においてエンジン２が冷機始動でないと判定した場合、または、ステップＳ２においてバッテリ３の電圧が多点点火制御電圧より高いと判定した場合、ステップＳ９において、制御部４は、２点点火を実施し、処理を終了する。
【００５８】
このように、上述の実施例では、エンジン２の始動時に、第１点火プラグ８のみによって点火を行ない、エンジン２が完爆状態になっていないと判定した場合、第１点火プラグ８と第２点火プラグ９の両方による多点点火によりエンジン２を始動させる始動制御を実施する。
【００５９】
これにより、エンジン始動時に、バッテリ電圧の降下を抑制し、エンジン２の燃焼を安定させることができる。また、エンジン始動時の燃焼安定性が高まる結果、エンジン始動失敗によって無駄に燃料を消費することがなくなり、燃費の悪化を抑えることができる。
【００６０】
また、エンジン２の始動時に、第１点火プラグ８のみによって点火を行ない、エンジン２が完爆状態になったと判定した後に、エンジン回転数が所定値以下に低下した場合、第１点火プラグ８と第２点火プラグ９の両方による多点点火を行なう始動制御を実施する。
【００６１】
これにより、エンジン始動時に、エンジン２の燃焼を安定させることができる。また、エンジン始動時の燃焼安定性が高まる結果、エンジン始動失敗によって無駄に燃料を消費することがなくなり、燃費の悪化を抑えることができる。
【００６２】
また、エンジン２が冷機状態と判定した場合のエンジン２の始動時に、前述した各始動制御を実施する。
【００６３】
これにより、エンジン２が冷機状態であっても、エンジン始動時に、エンジン２の燃焼を安定させることができる。また、エンジン始動時の燃焼安定性が高まる結果、エンジン始動失敗によって無駄に燃料を消費することがなくなり、燃費の悪化を抑えることができる。
【００６４】
また、バッテリ３の電圧が所定値以下と判定した場合のエンジン２の始動時に、前述した各始動制御を実施する。
【００６５】
これにより、バッテリ電圧が低下している場合であっても、エンジン始動時に、バッテリ電圧のさらなる降下を抑制し、エンジン２の燃焼を安定させることができる。また、エンジン始動時の燃焼安定性が高まる結果、エンジン始動失敗によって無駄に燃料を消費することがなくなり、燃費の悪化を抑えることができる。
【００６６】
本実施例では、各種センサ情報に基づき制御部４が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、車両１が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。
【００６７】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６８】
１  車両
２  エンジン（内燃機関）
３  バッテリ
４  制御部
８  第１点火プラグ
９  第２点火プラグ
３１  バッテリ状態センサ
４１  水温センサ
４２  外気温センサ
４３  エンジン回転数センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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