(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、着火性を向上すると共に燃焼の安定化を図ることで排気浄化効率の向上を可能とする。【解決手段】燃焼室１８に燃料を噴射可能なインジェクタ４３を設けると共に、燃焼室１８の混合気に対してプラズマ放電により着火可能な点火プラグ５０を設けて構成し、点火制御手段としてのＥＣＵ７１は、点火プラグ５０により圧縮行程後期にプラズマ放電する第１点火処理と、この第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理とを実行可能とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有する内燃機関本体と、
前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、
前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉可能な吸気弁及び排気弁と、
前記燃焼室または前記吸気ポートに燃料を噴射可能な燃料噴射弁と、
前記燃焼室の混合気に対してプラズマ放電により着火可能な点火プラグと、
前記点火プラグにより圧縮行程後期にプラズマ放電する第１点火処理と該第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理とを実行可能な点火制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記点火プラグによる第２点火処理は、燃焼に寄与しない程度のプラズマ放電であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記点火制御手段は、第２点火処理を吸気行程後期または圧縮行程前期に実行し、前記第１点火処理と前記第２点火処理との間に混合気のイオン化期間が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃焼室での燃焼状態を検出または推定する燃焼状態検出推定手段を設け、前記点火制御手段は、前記燃焼状態検出推定手段が前記燃焼室での燃焼不安定状態を検出または推定したときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃焼状態検出推定手段は、空燃比を検出または推定する空燃比センサであり、前記点火制御手段は、前記空燃比センサが検出または推定した空燃比が予め設定された基準空燃比より高いときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
排気の一部を吸気ポートに還流させる排気ガス再循環通路と、該排気ガス再循環通路を流れる排気循環量を調整する排気循環制御弁とを設け、前記燃焼状態検出推定手段は、前記排気循環制御弁の開放状態を検出または推定する開度センサであり、前記点火制御手段は、前記開度センサが前記排気循環制御弁の開放状態を検出または推定したときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃焼状態検出推定手段は、前記内燃機関本体の温度を検出または推定する温度センサであり、前記点火制御手段は、前記温度センサが検出または推定した機関温度が予め設定された基準機関温度より低いときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記温度センサが検出または推定した機関温度が基準機関温度より低く、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行するときに、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を空燃比がリーンからストイキとなるように調整することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
機関負荷を検出または推定する負荷センサと、プレイグニッション及びノッキングを検出または推定するノックセンサを設け、前記点火制御手段は、前記負荷センサが検出または推定した機関負荷が予め設定された基準負荷より高く、且つ、前記ノックセンサがプレイグニッションまたはノッキングを検出または推定しないときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を燃焼室や吸気ポートに噴射する燃料噴射弁と、燃焼室の混合気に対してプラズマ放電により着火可能な点火プラグとを有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やトラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、燃料を吸気ポートではなく、燃焼室（気筒）に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入され、この吸気行程時またはピストンが上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、燃料噴射弁が燃焼室に対して燃料を直接噴射する。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグにより火花着火することで、爆発して燃焼した後、排気弁の開放時に、燃焼ガス（排気ガス）が排気ポートから排出される。
【０００３】
このような筒内噴射式内燃機関において、点火プラグは、先端部にて、下方に延びる中心電極と、この中心電極と絶縁体を介して対向する位置に設けられる接地電極とを有しており、中心電極と接地電極との間に設けられるギャップに火花放電を発生させることで、燃焼室の混合気に着火することができる。ところが、この筒内噴射式内燃機関では、拡散燃焼に近いため、煤が増加してしまい、排気浄化効率が低下してしまう。また、点火プラグは、先端部が燃焼室に突出するように配置されていることから、混合気の流れの影響を受けやすく、着火が不安定となってしまう。
【０００４】
そこで、プラズマ放電により燃料を帯電してイオン化させてから、点火プラグにより強制着火するものが、例えば、下記特許文献１により提案されている。この特許文献１に記載されたガソリンエンジンでは、燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、この燃料噴霧に着火させる点火プラグとを設け、燃料噴射ノズルからの燃料を燃焼室で燃焼するように構成し、燃料噴射ノズルの燃料通路で放電を発生させるための放電電極を設けている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０６１５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のガソリンエンジンでは、燃料噴射ノズルからの燃焼室に燃料を噴射するとき、放電電極によりプラズマ放電することで、燃料通路を通過する燃料を帯電してイオン化させてから、点火プラグにより強制着火している。この場合、燃料にプラズマ放電してイオン化させているものの、このイオン化した燃料に対して点火プラグにより強制着火しており、排気浄化効率の低下や着火の不安定を十分に改善することは困難である。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、着火性を向上すると共に燃焼の安定化を図ることで排気浄化効率の向上を可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃焼室を有する内燃機関本体と、前記燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室または前記吸気ポートに燃料を噴射可能な燃料噴射弁と、前記燃焼室の混合気に対してプラズマ放電により着火可能な点火プラグと、前記点火プラグにより圧縮行程後期にプラズマ放電する第１点火処理と該第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理とを実行可能な点火制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記点火プラグによる第２点火処理は、燃焼に寄与しない程度のプラズマ放電であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記点火制御手段は、第２点火処理を吸気行程後期または圧縮行程前期に実行し、前記第１点火処理と前記第２点火処理との間に混合気のイオン化期間が設けられることを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃焼室での燃焼状態を検出または推定する燃焼状態検出推定手段を設け、前記点火制御手段は、前記燃焼状態検出推定手段が前記燃焼室での燃焼不安定状態を検出または推定したときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃焼状態検出推定手段は、空燃比を検出または推定する空燃比センサであり、前記点火制御手段は、前記空燃比センサが検出または推定した空燃比が予め設定された基準空燃比より高いときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置では、排気の一部を吸気ポートに還流させる排気ガス再循環通路と、該排気ガス再循環通路を流れる排気循環量を調整する排気循環制御弁とを設け、前記燃焼状態検出推定手段は、前記排気循環制御弁の開放状態を検出または推定する開度センサであり、前記点火制御手段は、前記開度センサが前記排気循環制御弁の開放状態を検出または推定したときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃焼状態検出推定手段は、前記内燃機関本体の温度を検出または推定する温度センサであり、前記点火制御手段は、前記温度センサが検出または推定した機関温度が予め設定された基準機関温度より低いときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記温度センサが検出または推定した機関温度が基準機関温度より低く、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行するときに、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を空燃比がリーンからストイキとなるように調整することを特徴としている。
【００１６】
本発明の内燃機関の制御装置では、機関負荷を検出または推定する負荷センサと、プレイグニッション及びノッキングを検出または推定するノックセンサを設け、前記点火制御手段は、前記負荷センサが検出または推定した機関負荷が予め設定された基準負荷より高く、且つ、前記ノックセンサがプレイグニッションまたはノッキングを検出または推定しないときに、前記第１点火処理と前記第２点火処理を実行することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃焼室または吸気ポートに燃料を噴射可能な燃料噴射弁と、燃焼室の混合気に対してプラズマ放電により着火可能な点火プラグを設け、点火制御手段は、点火プラグにより圧縮行程後期にプラズマ放電する第１点火処理とこの第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理とを実行可能としている。従って、第２点火処理により空気や混合気がイオン化され、第１点火処理によりこのイオン化された混合気に着火されることとなり、着火性を向上することができると共に、燃焼の安定化を図ることができ、その結果、排気浄化効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関における燃焼室の縦断面図、図３は、本実施例の内燃機関の制御装置における点火時期を表す概略図、図４は、本実施例の内燃機関の制御装置における点火制御を表すフローチャート、図５は、本実施例の内燃機関の制御装置における第２点火処理の判定制御を表すフローチャートである。
【００２０】
本実施例の内燃機関（エンジン）の制御装置において、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。本実施例では、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２等により内燃機関本体が構成されている。
【００２１】
燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
【００２２】
なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。
【００２３】
従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。
【００２４】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、吸気カムシャフト２３の軸端部にＶＶＴコントローラ２６が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ２７からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２６の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト２３の位相を変更し、吸気弁２１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２５は、吸気弁２１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。
【００２５】
吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。
【００２６】
排気ポート２０には、排気マニホールド３５を介して排気管３６が連結されており、この排気管３６には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３７及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８が装着されている。この三元触媒３７は、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８は、空燃比（排気空燃比）がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
【００２７】
吸気管３１におけるサージタンク３０の下流側と、排気管３６における三元触媒３７の上流側との間には、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）３９が設けられており、このＥＧＲ通路３９には、ＥＧＲ弁４０とＥＧＲクーラ４１が設けられている。また、このＥＧＲ通路３９におけるＥＧＲ弁４０より吸気管３１側に、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ４２が設けられている。
【００２８】
シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）４３が装着されており、このインジェクタ４３は、吸気ポート１９側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜（図１では水平に記載されている。）して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４３はデリバリパイプ４４に連結され、このデリバリパイプ４４には、高圧燃料供給管４５を介して高圧燃料ポンプ４６が連結され、この高圧燃料ポンプ４６には、低圧燃料供給管４７を介して燃料タンク４８内の低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４９が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ４９は、燃料タンク４８内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管４７に供給し、高圧燃料ポンプ４６は、低圧燃料供給管４７の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管４５を介してデリバリパイプ４４に供給することができ、インジェクタ４３は、デリバリパイプ４４内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。
【００２９】
また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火可能な点火プラグ５０が装着されている。この点火プラグ５０は、燃焼室の混合気に対してプラズマ放電により着火可能なものとなっており、内部に図示しない放電電極を有すると共に、プラズマ発生装置５１が接続されている。
【００３０】
車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７１が搭載されており、このＥＣＵ７１は、インジェクタ４３の燃料噴射タイミング、点火プラグ５０の点火時期及び放電量、高圧燃料ポンプ４６の吐出量などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、プラズマ放電量などを決定している。
【００３１】
即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ７２及び吸気温センサ７３が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ７１に出力している。電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ７４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ７５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ７１に出力している。クランクシャフト１６にはクランク角センサ７６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ７１に出力し、ＥＣＵ７１はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ７７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ７１に出力している。シリンダブロック１１にはノックセンサ７８が設けられており、検出したノッキング信号をＥＣＵ７１に出力している。
【００３２】
また、排気管３６における三元触媒３７より上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７９が設けられ、三元触媒３７より下流側に、酸素（Ｏ２）センサ８０が設けられている。このＡ／Ｆセンサ７９及びＯ２センサ８０は、燃焼室１８から排気ポート２０及び排気マニホールド３５を通して排気管３６に排気された排気ガスの排気空燃比（酸素量）を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ７１に出力している。ＥＣＵ７１は、Ａ／Ｆセンサ７９及びＯ２センサ８０が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
【００３３】
また、ＥＣＵ７１は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
【００３４】
このように構成された本実施例の内燃機関の制御装置にて、点火制御手段としてのＥＣＵ７１は、点火プラグ５０を制御することで、圧縮行程後期にプラズマ放電する第１点火処理と、この第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理とを実行可能としている。この場合、点火プラグ５０による第１点火処理は、燃焼に寄与する程度のプラズマ放電であり、点火プラグ５０による第２点火処理は、燃焼に寄与しない程度のプラズマ放電である。
【００３５】
また、ＥＣＵ７１は、点火プラグ５０による第２点火処理を吸気行程後期または圧縮行程前期に実行し、第１点火処理と前記第２点火処理との間に混合気のイオン化期間を設けている。具体的に説明すると、図３に示すように、吸気上死点（ＴＤＣ）を超えたクランク角度Ａにて吸気弁２１が開放し、吸気下死点（ＢＤＣ）を超えたクランク角度Ｂにて吸気弁２１が閉止する吸気行程Ｔ１が設定されるとき、第２点火処理を吸気行程後期のクランク角度Ｃから圧縮行程前期のクランク角度Ｄまでの間に実行し、第１点火処理を圧縮行程後期のクランク角度Ｅから圧縮上死点（ＴＤＣ）までの間にイオン化期間Ｔ２を設定している。
【００３６】
また、燃焼室１８での燃焼状態を検出または推定する燃焼状態検出推定手段を設け、ＥＣＵ７１は、この燃焼状態検出推定手段が燃焼室１８での燃焼不安定状態を検出または推定したときに、第１点火処理と第２点火処理を実行するようにしている。
【００３７】
具体的に、この燃焼状態検出推定手段を、空燃比を検出する空燃比センサ７９とし、ＥＣＵ７１は、この空燃比センサ７９が検出した空燃比が予め設定された基準空燃比（例えば、理論空燃比）より高いとき（リーン燃焼時）に、第１点火処理と第２点火処理を実行する。また、燃焼状態検出推定手段を、ＥＧＲ弁４０の開閉を設定するＥＣＵ７１とし、ＥＧＲ弁４０を開放することで、排気管３６を流れる排気ガスの一部をＥＧＲ通路３９を通して吸気管３１に循環しているとき（ＥＧＲガスを導入したリーン燃焼時）に、第１点火処理と第２点火処理を実行する。
【００３８】
また、燃焼状態検出推定手段を、内燃機関（エンジン）本体の温度（エンジン冷却水温）を検出する温度センサ（水温センサ）７７とし、ＥＣＵ７１は、水温センサ７７が検出したエンジン冷却水温が予め設定された基準温度（例えば、外気温度）より低いときに、第１点火処理と第２点火処理を実行する。この場合、ＥＣＵ７１は、エンジン冷却水温が基準温度より低く、第１点火処理と第２点火処理を実行するときには、インジェクタ４３から噴射される燃料噴射量を、空燃比が弱リーンからストイキとなるように調整する。
【００３９】
また、機関負荷を検出する負荷センサと、プレイグニッション及びノッキングを検出または推定するノックセンサ７８を設け、ＥＣＵ７１は、負荷センサが検出した機関負荷が予め設定された基準負荷より高く、且つ、ノックセンサ７８がプレイグニッションまたはノッキングを検出しないときに、第１点火処理と第２点火処理を実行する。この場合、負荷センサは、吸入空気量を検出するエアフローセンサ７２、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ７４、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ７５や筒内圧センサなどとすればよい。また、プレイグニッション（Pre-Ignition）とは、点火制御される前に燃焼し始めて燃焼時期が早まる現象（自己着火）であり、ノックセンサ７８により検出することができる。
【００４０】
ここで、内燃機関の運転状態に応じた点火プラグ５０における点火制御について、図４及び図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００４１】
本実施例の内燃機関の制御装置における点火制御において、図４に示すように、ステップＳ１１にて、エンジンの燃焼条件を判定する処理を行う。即ち、このエンジン燃焼条件判定処理において、図５に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ７１が現在リーン制御または外部ＥＧＲ制御を実行しているかどうかを判定する。具体的に、ＥＣＵ７１は、空燃比センサ７９が検出した空燃比が基準空燃比より高いときに、リーン制御を実行中であると判定し、ＥＧＲ弁４０を開放していることで、外部ＥＧＲ制御を実行中で有ると判定する。
【００４２】
そのため、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ７１が現在リーン制御または外部ＥＧＲ制御を実行していると判定したら、ステップＳ２４にて、第２点火処理、つまり、点火前プラズマ実行フラグをＯＮとする。一方、ここで、ＥＣＵ７１が現在リーン制御や外部ＥＧＲ制御を実行していないと判定したら、ステップＳ２２に移行する。
【００４３】
ステップＳ２２にて、ＥＣＵ７１は、負荷センサが検出したエンジン負荷が基準負荷より高く、且つ、ノックセンサ７８が前回にプレイグニッションの発生なし、または、ノッキングの連続発生の履歴なしを検出したかどうかを判定する。ここで、ＥＣＵ７１が負荷センサが検出したエンジン負荷が基準負荷より高く、且つ、ノックセンサ７８が前回にプレイグニッションの発生なし、または、ノッキングの連続発生の履歴なしを検出したと判定したら、ステップＳ２４にて、第２点火処理、つまり、点火前プラズマ実行フラグをＯＮとする。一方、ここで、ＥＣＵ７１が、エンジン負荷が基準負荷以下であったり、エンジン負荷が基準負荷より高くても、前回にプレイグニッションやノッキングがあったと判定したら、ステップＳ２３に移行する。
【００４４】
ステップＳ２３にて、ＥＣＵ７１は、水温センサ７７が検出したエンジン冷却水温が基準温度より低いかどうかを判定する。ここで、水温センサ７７が検出したエンジン冷却水温が基準温度より低いと判定したら、ステップＳ２４にて、第２点火処理、つまり、点火前プラズマ実行フラグをＯＮとする。一方、ここで、エンジン冷却水温が基準温度以上であると判定したら、ステップＳ２５にて、第２点火処理、つまり、点火前プラズマ実行フラグをＯＦＦとする。
【００４５】
このように点火前プラズマ実行フラグのＯＮ／ＯＦＦが設定され、エンジンの燃焼条件の判定処理が完了すると、図４に戻り、ステップＳ１２にて、点火前プラズマ実行フラグがＯＮであるかどうかを判定する。ここで、点火前プラズマ実行フラグがＯＮであると判定されたら、ステップＳ１３に移行し、点火前プラズマ実行フラグがＯＮでないと判定されたら、ステップＳ１４に移行する。
【００４６】
そして、ステップＳ１３にて、点火前プラズマ噴射（第２点火処理）時期をセットし、ステップＳ１４にて、点火用プラズマ噴射（第１点火処理）時期をセットする。その後、ステップＳ１５にて、所定のタイミング（クランク角度）で点火前プラズマ噴射（第２点火処理）を実行すると共に、点火用プラズマ噴射（第１点火処理）を実行する。なお、ＥＣＵ７１は、エンジン燃焼条件判定処理にて、ステップＳ２３における処理で、エンジン冷却水温が基準温度より低いと判定し、ステップＳ２４で、点火前プラズマ実行フラグをＯＮとした場合、空燃比が弱リーンからストイキとなるように燃料噴射量を調整し、インジェクタ４３による燃料噴射を実行する。
【００４７】
即ち、エンジンがリーン制御や外部ＥＧＲ制御を実行していたり、エンジン冷却水温が低いときには、燃焼室１８での燃焼が不安定である。そのため、点火プラグ５０により点火前プラズマ噴射を実行すると共に、その後、点火用プラズマ噴射を実行する。すると、点火前プラズマ噴射では、点火プラグ５０から燃焼に寄与しない程度のプラズマ放電があることから、燃焼室１８の空気や燃料噴霧との混合気がイオン化され、着火性や燃焼安定性が向上する。そのため、点火用プラズマ噴射にて、点火プラグ５０から燃焼に寄与するプラズマ放電があったとき、イオン化した混合気が迅速に着火して拡散し、適正に燃焼する。
【００４８】
また、エンジンの高負荷域では、点火プラグ５０により点火前プラズマ噴射を実行すると、混合気のイオン化が促進されることで燃焼速度が上がり、耐ノック性が向上する。一方で、混合気のイオン化促進は、プレイグニッションやノッキングを誘発するおそれがあるため、その直前にプレイグニッションやノッキングがあったときは、点火前プラズマ噴射を禁止する。
【００４９】
このように本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、燃焼室１８に燃料を噴射可能なインジェクタ４３を設けると共に、燃焼室１８の混合気に対してプラズマ放電により着火可能な点火プラグ５０を設けて構成し、点火制御手段としてのＥＣＵ７１は、点火プラグ５０により圧縮行程後期にプラズマ放電（点火用プラズマ噴射）する第１点火処理と、この第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理（点火前プラズマ噴射）とを実行可能としている。この場合、点火プラグ５０による第２点火処理は、燃焼に寄与しない程度のプラズマ放電に設定されている。
【００５０】
従って、点火プラグ５０の第２点火処理により燃焼室１８の空気や混合気がイオン化され、第１点火処理によりこのイオン化された混合気に着火されることとなり、着火性を向上することができると共に、燃焼の安定化を図ることができ、その結果、エンジン出力や排気浄化効率を向上することができる。
【００５１】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、第２点火処理を吸気行程後期または圧縮行程前期に実行し、第１点火処理と第２点火処理との間に混合気のイオン化期間が設けられている。従って、燃焼室１８の混合気は、このイオン化期間により十分にイオン化することとなり、第１点火処理により混合気に適正に着火することができる。
【００５２】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、燃焼室１８での燃焼状態を検出または推定する燃焼状態検出推定手段として空燃比センサ７９を設け、空燃比センサ７９が検出または推定した空燃比が基準空燃比より高いとき、つまり、リーン空燃比であるときには燃焼室１８での燃焼が不安定であると判定し、点火プラグ５０による第１点火処理と第２点火処理を実行する。従って、リーン空燃比で運転中のエンジンの着火性及び燃焼安定性を向上することができ、リーン空燃比の運転領域を拡大して燃費及び排気浄化効率を向上することができる。
【００５３】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、燃焼室１８での燃焼状態を検出または推定する燃焼状態検出推定手段として、エンジン運転状態に応じてＥＧＲ弁４０を開放するＥＣＵ７１を適用し、ＥＧＲ弁４０を開放して排気ガスが吸気系に再循環しているときには燃焼室１８での燃焼が不安定であると判定し、点火プラグ５０による第１点火処理と第２点火処理を実行する。従って、ＥＧＲガスを導入中のエンジンの着火性及び燃焼安定性を向上することができ、ＥＧＲガスを導入可能な運転領域を拡大して燃費及び排気浄化効率を向上することができる。
【００５４】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、燃焼室１８での燃焼状態を検出または推定する燃焼状態検出推定手段として水温センサ７７を設け、水温センサ７７が検出または推定したエンジン冷却水温が基準温度より低いときには燃焼室１８での燃焼が不安定であると判定し、点火プラグ５０による第１点火処理と第２点火処理を実行する。従って、例えば、冷間始動時などのエンジンの着火性及び燃焼安定性を向上することができ、始動性を向上することができる。
【００５５】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、水温センサ７７が検出または推定したエンジン冷却水温が基準温度より低く、点火プラグ５０による第１点火処理と第２点火処理を実行するときには、インジェクタ４３からの燃料噴射量を空燃比がリーンからストイキとなるように調整する。従って、第２点火処理により着火性及び燃焼安定性が向上することで、例えば、冷間始動時などに、空燃比をリーンからストイキとして燃料噴射量を低減することができ、燃費を向上することができる。
【００５６】
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、エンジン負荷を検出または推定する負荷センサと、プレイグニッション及びノッキングを検出または推定するノックセンサ７８を設け、負荷センサが検出または推定した機関負荷が予め設定された基準負荷より高く、且つ、ノックセンサ７８がプレイグニッションまたはノッキングを検出または推定しないときに、第１点火処理と第２点火処理を実行する。従って、プレイグニッションやノッキングの誘発を抑制して燃焼安定性を向上することができる。
【００５７】
なお、上述した実施例では、１つの点火プラグ５０により第１点火処理と第２点火処理を実行するようにしたが、点火プラグを２つ設け、各点火プラグを順番に駆動して第１点火処理と第２点火処理を実行してもよい。
【００５８】
また、上述した実施例では、本発明の内燃機関の制御装置を、燃料を燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関に適用したが、吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、点火プラグにより圧縮行程後期にプラズマ放電する第１点火処理と第１点火処理よりも前にプラズマ放電する第２点火処理を実行可能とすることで、着火性を向上すると共に燃焼の安定化を図ることで排気浄化効率の向上を可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】本実施例の内燃機関における燃焼室の縦断面図である。
【図３】本実施例の内燃機関の制御装置における点火時期を表す概略図である。
【図４】本実施例の内燃機関の制御装置における点火制御を表すフローチャートである。
【図５】本実施例の内燃機関の制御装置における第２点火処理の判定制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１８  燃焼室
１９  吸気ポート
２０  排気ポート
２１  吸気弁
２２  排気弁
３９  排気ガス再循環通路、ＥＧＲ通路
４０  ＥＧＲ弁
４３  インジェクタ（燃料噴射弁）
５０  点火プラグ
７１  電子制御ユニット、ＥＣＵ（点火制御手段、燃焼状態検出推定手段）
７７  水温センサ（燃焼状態検出推定手段）
７８  ノックセンサ
７９  空燃比センサ（燃焼状態検出推定手段）
【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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