(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の点火装置に関し、プラズマ点火手段の異常が生じた場合であっても安定した機関運転を行うことを目的とする。【解決手段】本発明の内燃機関の点火装置は、プラズマ点火によって筒内の混合気に点火するプラズマ点火手段と、プラズマ点火手段の異常を判定する異常判定手段と、プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、内燃機関の燃焼変動を抑制する制御を実施する燃焼変動抑制手段と、プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、プラズマ点火に代えてスパーク点火によって筒内の混合気に点火するスパーク点火手段とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ点火によって筒内の混合気に点火するプラズマ点火手段と、
前記プラズマ点火手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、内燃機関の燃焼変動を抑制する制御を実施する燃焼変動抑制手段と、
前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、プラズマ点火に代えてスパーク点火によって筒内の混合気に点火するスパーク点火手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
前記内燃機関のトルク変動を検出するトルク変動検出手段を備え、
前記異常判定手段は、プラズマ点火によって点火を行っているときのトルク変動が第１の所定値より大きい場合に、前記内燃機関の所定のパラメータを制限することによって燃焼変動を抑制するとともにプラズマ点火からスパーク点火に切り替えて点火を行い、スパーク点火に切り替えた後のトルク変動が第２の所定値より小さくなった場合には、前記プラズマ点火手段が異常であると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火装置。
【請求項３】
過給機と、
前記過給機のタービンをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
を備え、
前記燃焼変動抑制手段は、前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブを開いて過給圧を通常時より低下させることにより、燃焼変動を抑制することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】
前記内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス還流装置を備え、
前記燃焼変動抑制手段は、前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、排気ガス還流量を通常時より低下させることにより、燃焼変動を抑制することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを発生させて筒内の混合気に点火する点火装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２１４６２号公報
【特許文献２】特公昭６３−２８２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラズマ点火手段を備えた内燃機関では、スパーク点火では十分に着火しにくい運転状態においても、プラズマ点火を行うことによって着火を促進し、燃焼を安定させることができる。しかしながら、プラズマ点火手段が故障した場合には、燃焼が不安定となって失火が起き易くなり、トルク変動等の弊害が生ずるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、プラズマ点火手段の異常が生じた場合であっても安定した機関運転を行うことのできる内燃機関の点火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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の点火装置であって、
プラズマ点火によって筒内の混合気に点火するプラズマ点火手段と、
前記プラズマ点火手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、内燃機関の燃焼変動を抑制する制御を実施する燃焼変動抑制手段と、
前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、プラズマ点火に代えてスパーク点火によって筒内の混合気に点火するスパーク点火手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関のトルク変動を検出するトルク変動検出手段を備え、
前記異常判定手段は、プラズマ点火によって点火を行っているときのトルク変動が第１の所定値より大きい場合に、前記内燃機関の所定のパラメータを制限することによって燃焼変動を抑制するとともにプラズマ点火からスパーク点火に切り替えて点火を行い、スパーク点火に切り替えた後のトルク変動が第２の所定値より小さくなった場合には、前記プラズマ点火手段が異常であると判定することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
過給機と、
前記過給機のタービンをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
を備え、
前記燃焼変動抑制手段は、前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブを開いて過給圧を通常時より低下させることにより、燃焼変動を抑制することを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス還流装置を備え、
前記燃焼変動抑制手段は、前記プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、排気ガス還流量を通常時より低下させることにより、燃焼変動を抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、内燃機関の燃焼変動を抑制する制御を実施するとともに、プラズマ点火に代えてスパーク点火を行うことができる。このため、プラズマ点火手段に異常が発生した場合であっても、失火やトルク変動などが発生することを確実に抑制することができ、機関運転を安定して続行することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、プラズマ点火手段の異常を精度良く判定することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、ウェイストゲートバルブを開いて過給圧を通常時より低下させることにより、燃焼変動を容易且つ確実に抑制することができる。
【００１３】
第４の発明によれば、プラズマ点火手段が異常であると判定された場合に、排気ガス還流量を通常時より低下させることにより、燃焼変動を容易且つ確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射する燃料インジェクタ１２が設置されている。なお、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関にも同様に適用可能である。
【００１６】
内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド２０により集合されて排気通路１８に流入する。内燃機関１０は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャ（過給機）２４を備えている。ターボチャージャ２４は、タービン２４１と、コンプレッサ２４２とを有している。タービン２４１は、排気通路１８の途中に配置されており、コンプレッサ２４２は、吸気通路２８の途中に配置されている。
【００１７】
タービン２４１の下流側の排気通路１８には、排気浄化触媒２６が設置されている。吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。
【００１８】
コンプレッサ２４２の下流側の吸気通路２８には、インタークーラ３２が設置されている。インタークーラ３２を通過した新気は、吸気マニホールド３４を通って、各気筒内に流入する。また、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、スロットル弁３６が設置されている。
【００１９】
タービン２４１の近傍には、タービン２４１をバイパスするバイパス通路２５と、このバイパス通路２５を開閉するウェイストゲートバルブ２７とが設けられている。ウェイストゲートバルブ２７の開度は、ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）によって制御される。
【００２０】
内燃機関１０は、排気ガスの一部を吸気通路２８に還流させるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことが可能なＥＧＲ通路４０を備えている。ＥＧＲ通路４０の途中には、ＥＧＲ触媒４１と、ＥＧＲクーラ４３と、ＥＧＲバルブ４４とが設けられている。
【００２１】
ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータに加えて、内燃機関１０のクランク角度を検出するクランク角センサ４５と、車両のアクセルペダル位置を検出するアクセル開度センサ４６と、スパーク点火装置４７と、プラズマ点火装置４８と、過給圧を検出する過給圧センサ４９とが電気的に接続されている。
【００２２】
スパーク点火装置４７は、各気筒に設置されたスパークプラグを備え、そのスパークプラグによって火花を発生させることにより、筒内の混合気に点火する装置である。プラズマ点火装置４８は、各気筒に設置されたプラズマプラグを備え、そのプラズマプラグによってプラズマを発生させることにより、筒内の混合気に点火する装置である。
【００２３】
図２は、本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンによれば、まず、過給圧センサ４９によって検出される過給圧と所定の規定圧力との比較、および、ＥＧＲバルブ４４の開度と所定の規定開度との比較とがそれぞれ実行される（ステップ１００）。
【００２４】
上記ステップ１００で、過給圧が規定圧力を超えている場合、またはＥＧＲバルブ４４の開度が規定開度を超えている場合、あるいはその両方が成立している場合には、次に、プラズマプラグが故障しているか否かが判定される（ステップ１０２）。本実施形態において、ＥＣＵ５０は、プラズマプラグの故障（異常）を判定する機能を有している。その判定方法については後述する。
【００２５】
上記ステップ１０２で、プラズマプラグの故障が認められなかった場合、すなわち、プラズマプラグが正常であると推定できる場合には、プラズマ点火装置４８によるプラズマ点火が実行される（ステップ１０４）。過給圧の高い高負荷域や、ＥＧＲ量の多い高ＥＧＲ域においては、スパーク点火の場合、筒内の混合気を良好に燃焼させることが容易ではなく、燃焼が不安定になり易い。これに対し、本実施形態によれば、上記のような制御を行うことにより、高負荷域や高ＥＧＲ域においてプラズマ点火を実施することができる。プラズマ点火によれば、高負荷域や高ＥＧＲ域においても着火を促進し、燃焼を安定させることができる。このため、内燃機関１０を安定して円滑に運転することができる。
【００２６】
一方、上記ステップ１００で、過給圧が規定圧力以下であり、且つ、ＥＧＲバルブ４４の開度が規定開度以下であった場合には、スパーク点火の場合であっても、確実な着火が得られ、安定した燃焼が可能である。そこで、この場合には、スパーク点火装置４７によるスパーク点火が実行される（ステップ１０６）。
【００２７】
また、上記ステップ１０２で、プラズマプラグが故障していると判定された場合には、ウェイストゲートバルブ２７を開くとともに（ステップ１０８）、スパーク点火装置４７によるスパーク点火が実行される（ステップ１０６）。このような制御によれば、プラズマ点火を行うべき運転領域において、プラズマプラグの故障（異常）が発生した場合には、プラズマ点火に代えてスパーク点火を実行することができる。このため、筒内の混合気に着火することができるので、内燃機関１０の運転を継続することができる。また、上記ステップ１０８においてウェイストゲートバルブ２７を開放しているので、タービン２４１に流入する排気ガス量が減少し、過給圧が低下する。そして、排気マニホールド２０内の圧力（排気圧力）が低下することにより、ＥＧＲ通路４０に流入する排気ガス量、つまりＥＧＲ量も低下する。これにより、高負荷域や高ＥＧＲ域での運転が回避される。このため、プラズマ点火に代えてスパーク点火を実行した場合であっても、着火を良好とし、失火を確実に回避することができる。従って、プラズマプラグの故障時においても、失火や、機関トルクの変動などの弊害が生ずることを確実に防止することができる。
【００２８】
次に、本実施形態におけるプラズマ点火プラグの異常判定方法について説明する。図３は、プラズマ点火プラグの異常を判定するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンによれば、まず、プラズマ点火が実行されているか否かが判定され（ステップ２００）、プラズマ点火が実行されていない場合には、本ルーチンの処理がここで終了される。
【００２９】
上記ステップ２００で、プラズマ点火が実行されていると判定された場合には、次に、内燃機関１０のトルク変動と、第１規定値（第１の所定値）とが比較される（ステップ２０２）。公知の手法によれば、クランク角センサ４５によって計測される機関回転変動に基づいて、トルク変動を算出することができる。上記ステップ２０２では、そのような手法によってトルク変動が検出され、その検出されたトルク変動と上記規定値とが比較される。
【００３０】
プラズマ点火を行うべき運転領域において、プラズマプラグが故障し、正常なプラズマ点火が行えなくなった場合には、安定した燃焼を行えなくなり、失火が起き易くなる。その結果、プラズマプラグの正常時と比べて、トルク変動が大きくなる。上記第１規定値は、トルク変動が正常範囲にあるか否かを判定することのできる値として予め設定されたものである。すなわち、上記ステップ２０２で、トルク変動が第１規定値以下である場合には、トルク変動は正常範囲であるので、正常なプラズマ点火が行われていると判断できる。従って、この場合には、プラズマプラグに異常はないと判定される（ステップ２０４）。
【００３１】
一方、上記ステップ２０２で、トルク変動が第１規定値を超えていた場合には、プラズマプラグに異常が発生している可能性がある。この場合には、次に、機関負荷あるいはＥＧＲ率を低下させる処理が実行される（ステップ２０６）。このステップ２０６では、スパーク点火を行うべき運転領域に入るように、機関負荷あるいはＥＧＲ率を低下させることが望ましい。上記ステップ２０６の処理に続いて、スパーク点火が実行される（ステップ２０８）。そして、このステップ２０８の処理に続いて、内燃機関１０のトルク変動が再度検出され、その検出されたトルク変動と第２規定値（第２の所定値）とが比較される（ステップ２１０）。この第２規定値は、トルク変動が正常範囲にあるか否かを判定することのできる値として予め設定されたものであり、上記第１規定値と同じ値でもよいし異なる値でもよい。
【００３２】
上記ステップ２１０で、トルク変動が第２規定値より小さかった場合、すなわち、スパーク点火運転をしたときにはトルク変動が正常範囲にあることが確認された場合には、上記ステップ２０２で発生が確認された正常範囲を超えるトルク変動は、プラズマ点火の不良に起因するものであると推測することができる。そこで、この場合には、プラズマプラグが故障していると判定される（ステップ２１２）。
【００３３】
一方、上記ステップ２１０で、トルク変動が第２規定値を超えていた場合、すなわち、スパーク点火運転をしてもトルク変動が正常範囲を超えていることが確認された場合には、上記ステップ２０２で発生が確認された正常範囲を超えるトルク変動は、プラズマ点火の不良以外の原因に起因するものであると推測することができる。そこで、この場合には、プラズマプラグに異常はないと判定される（ステップ２０４）。
【００３４】
上述した実施の形態１においては、機関負荷またはＥＧＲ率が前記第２の発明における「所定のパラメータ」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「プラズマ点火手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃焼変動抑制手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「スパーク点火手段」が、上記ステップ１０２および図３に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「異常判定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００３５】
１０  内燃機関
１２  燃料インジェクタ
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２４  ターボチャージャ
２４１  タービン
２４２  コンプレッサ
２７  ウェイストゲートバルブ
２８  吸気通路
３４  吸気マニホールド
３６  スロットル弁
３８  エアフローメータ
４０  ＥＧＲ通路
４１  ＥＧＲ触媒
４３  ＥＧＲクーラ
４４  ＥＧＲバルブ
５０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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