(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に形成された混合気を設定点火時期に点火する点火プラグを備えたエンジンのエンジン制御装置において、
前記燃焼室の燃焼室内圧力を検出する圧力検出手段と、
前記燃焼室からの排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、前記燃焼室における失火を検出する失火検出手段と、
前記失火検出手段が失火を検出した場合には、前記点火プラグにて前記混合気を点火する点火時期を、前記燃焼室の燃焼室内圧力が前記設定点火時期での圧力以下の低圧力となる低圧力点火時期に遅延させる第１遅延制御を行う点火時期調整手段と、
前記低圧力点火時期以後に前記排気温度検出手段により検出された排気温度、または前記低圧力点火時期以後に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、当該点火時期調整手段により前記第１遅延制御が行われた後の失火回復を検出する失火回復検出手段を備えているエンジン制御装置。
【請求項２】
前記失火回復検出手段は、前記排気温度検出手段により検出された排気温度が基準失火回復検出排気温度を上回った場合に失火回復を検出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記失火回復検出手段は、１サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力が基準失火回復検出圧力を上回った場合に失火回復を検出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記失火回復検出手段は、１サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力について、現在のサイクルでの燃焼室内圧力と１つ手前のサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、前記失火回復を検出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記失火回復検出手段は、１サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力について、前記点火時期調整手段により前記第１遅延制御が行われたサイクルでの燃焼室内圧力と前記失火検出手段にて失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力との圧力差に基づいて、前記失火回復を検出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記設定点火時期は、上死点よりも点火用設定期間だけ以前の時期に設定され、
前記低圧力点火時期は、上死点よりも前記点火用設定期間だけ以後の時期及びその時期よりも後に設定されている請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記点火時期調整手段は、前記第１遅延制御を行った後、前記失火回復検出手段にて失火回復が検出されるまで、予め定めた設定遅延期間だけ前記点火時期を遅延させる第２遅延制御を繰り返し行うように構成されている請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に形成された混合気を設定点火時期に点火する点火プラグを備えたエンジンのエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなエンジンは、点火プラグにて燃焼室の混合気を火花点火する火花点火式に構成されているが、何らかの原因で、燃焼室の混合気を点火することができず、失火が発生する場合がある。そこで、従来のエンジン制御装置では、燃焼室における失火を検出する失火検出手段を備え、その失火検出手段にて失火を検出すると、点火プラグにて混合気を点火する点火時期を設定点火時期から予め定めた補正期間（例えばクランク角度で１°）だけ遅延させて、失火の発生を防止するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の装置では、点火時期を設定点火時期から補正期間だけ遅延させても、失火検出手段にて失火を検出すると、更に点火時期を補正期間だけ遅延させて、失火検出手段にて失火を検出するたびに、点火時期を補正期間ずつ遅延させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３９００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の装置では、失火検出手段にて失火を検出すると、点火時期を補正期間だけ遅延させることで、失火の発生を防止することができると記載されている。しかしながら、失火が発生する原因によっては、点火時期を補正期間ずつ遅延させるだけでは、失火の発生を防止することができない場合がある。
【０００５】
火花点火式のエンジンにおいて失火が発生する原因の１つとして、点火プラグにおける点火要求電圧の上昇が考えられる。点火プラグは、長期間使用することで、接地電極と中心電極との間の電極隙間が拡大し、点火要求電圧が上昇する。この点火要求電圧が過度に高くなると、電極間の絶縁破壊により接地電極と中心電極の間での火花放電を適切に行うことが困難になり、点火プラグを作動させても混合気を点火できず、失火が発生してしまう。
【０００６】
点火プラグの点火要求電圧は、雰囲気の圧力が高くなるほど上昇するという傾向がある。したがって、点火プラグの雰囲気の圧力である燃焼室の燃焼室内圧力が高くなると、点火プラグの点火要求電圧も高くなり、燃焼室内圧力が低くなると、点火要求電圧も低くなるので、点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止するためには、燃焼室内圧力を低下させることが求められる。しかしながら、図８に示すように、一般的なエンジンでは、効率あるいは出力を最大化するために、設定点火時期Ｔが、ピストンが上死点（ＴＤＣ：Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）に到達する以前の時期に設定されているので、上記特許文献１に記載の装置の如く、失火検出手段にて失火を検出するたびに、点火時期を設定点火時期Ｔから補正期間Ｓずつ遅延させていくと、点火時期がＴ→Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃと変化していき、点火時期が上死点に近づいていく。その結果、燃焼室の燃焼室内圧力も上昇していく。図８は、燃焼室の燃焼室内圧力を縦軸に取り、クランク角度を横軸に取り、上死点のクランク角度を０°（ゼロ度）として、上死点の前後での燃焼室の燃焼室内圧力の変化を示したものである。
したがって、上記特許文献１に記載の装置では、点火時期を補正期間ずつ遅延させることで、燃焼室の燃焼室内圧力が上昇していくので、それに伴って点火要求電圧も上昇していくことになり、例えば、点火プラグの使用期間が長期間に及んでいる場合には、かえって失火が発生し易い状態となり、失火が発生した状態においては、失火を回復することが困難であるという問題があった。
【０００７】
また、エンジン制御装置では、失火検出手段にて失火を検出することで、点火時期を補正期間だけ遅延させるという失火を防止するための制御を行うので、失火を適切に防止するためには、失火の発生から迅速に失火を検出することが失火検出手段には求められている。
一方、失火を防止するための制御を行った後でも、失火が継続していると、その失火を防止するための制御を継続して行うことが必要であるので、失火を防止するための制御を行った後、失火が回復しているか否かを正確に検出することも求められている。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、失火の発生から迅速に失火を検出して失火を防止するための制御を適切に行い、失火を適切に防止することができるとともに、失火を防止するための制御を行った後に、失火回復しているかの検出をも適切に行うことができるエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るエンジン制御装置は、燃焼室に形成された混合気を設定点火時期に点火する点火プラグを備えたエンジンのエンジン制御装置において、その特徴構成は、前記燃焼室の燃焼室内圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃焼室からの排気の温度を検出する排気温度検出手段と、前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、前記燃焼室における失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段が失火を検出した場合には、前記点火プラグにて前記混合気を点火する点火時期を、前記燃焼室の燃焼室内圧力が前記設定点火時期での圧力以下の低圧力となる低圧力点火時期に遅延させる第１遅延制御を行う点火時期調整手段と、
前記低圧力点火時期以後に前記排気温度検出手段により検出された排気温度、または前記低圧力点火時期以後に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、当該点火時期調整手段により前記第１遅延制御が行われた後の失火回復を検出する失火回復検出手段を備えている点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室における失火を検出できる。したがって、例えば、排気温度を失火の検出に用いる場合に比べ、迅速に失火を検出することができる。排気温度を失火の検出に用いると、高温になっているエンジンからの受熱や温度センサ自体の熱容量の影響で、失火が発生してすぐには排気温度が低下しないので、排気温度が低下していることで失火を検出すると、失火の発生から失火を検出するまでに時間がかかってしまう。それに対して、失火が発生すると、燃焼による圧力上昇がなくなるので、失火が発生したサイクルにおいて燃焼室内圧力が低下することになり、その燃焼室内圧力の低下を捉えることで、失火が発生してから迅速に失火を検出することができる。
そして、燃焼室内圧力に基づいて迅速に失火を検出することで、失火を防止するための第１遅延制御を迅速に開始することができる。この第１遅延制御では、点火時期を設定点火時期から低圧力点火時期に遅延させる。低圧力点火時期では、燃焼室内圧力が設定点火時期の圧力以下となっているので、燃焼室内圧力が予め設定されている設定点火時期において現出する圧力より上昇することがない。したがって、低圧力点火時期に点火プラグにて混合気を点火する際に、点火要求電圧が上昇するのを防止できるので、点火要求電圧の上昇による失火の発生を適切に防止することができる。
第１遅延制御を行うことで、失火が回復すると、燃焼状態が正常に戻るので、低圧力点火時期以後に排気温度が上昇する。また、燃焼室内圧力についても、燃焼による圧力上昇が生じるので、低圧力点火時期以後に燃焼室内圧力が上昇する。そこで、上記特徴構成によれば、低圧力点火時期以後に排気温度検出手段により検出された排気温度、または低圧力点火時期以後に圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて失火回復が検出できる。このように失火回復を検出するにあたり、遅延された点火時期である低圧力点火時期以後において排気温度又は燃焼室内圧力が検出されるので、点火時期の遅延により失火が回復して燃焼状態となった場合において、その回復した燃焼により排気温度の上昇又は燃焼室内圧力の上昇を適切に捉えることができ、失火回復を適切に検出することができる。
【００１１】
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、前記排気温度検出手段により検出された排気温度が基準失火回復検出排気温度を上回った場合に失火回復を検出する点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、例えば、実験等により失火回復したときの排気温度をあらかじめ計測して既知のものとして、その排気温度等に基づいて、失火回復を検出するための基準失火回復検出排気温度を設定しておくことができる。そして、失火回復検出手段は、排気温度検出手段により検出された排気温度が基準失火回復検出排気温度を上回っているか否かを判別するだけで、失火回復を適切に検出することができる。
【００１３】
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、１サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力が基準失火回復検出圧力を上回った場合に失火回復を検出する点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、失火の回復を検出するにあたって、圧力検出時期を低圧力点火時期以後の定められた時期に設定することで、失火回復による燃焼室内圧力の上昇を的確に捉えることができる。したがって、失火回復検出手段は、低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力が基準失火回復検出圧力を上回ったか否かを判別することで、失火回復を正確に検出することができる。
【００１５】
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、１サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力について、現在のサイクルでの燃焼室内圧力と１つ手前のサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、前記失火回復を検出する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、失火の回復を検出するにあたって、圧力検出時期を低圧力点火時期以後の定められた時期に設定することで、失火回復による燃焼室内圧力の上昇を的確に捉えることができる。しかも、失火回復検出手段は、現在のサイクルでの燃焼室内圧力と１つ手前のサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、失火回復を検出するので、連続する２サイクルの燃焼室内圧力を比較することで、燃焼室内圧力がどれだけ上昇しているかを正確に捉えて失火回復を検出でき、失火回復を正確に検出することができる。
【００１７】
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、１サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力について、前記点火時期調整手段により前記第１遅延制御が行われたサイクルでの燃焼室内圧力と前記失火検出手段にて失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力との圧力差に基づいて、前記失火回復を検出する点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、失火の回復を検出するにあたって、圧力検出時期を低圧力点火時期以後の定められた時期に設定することで、失火回復による燃焼室内圧力の上昇を的確に捉えることができる。しかも、失火回復検出手段は、点火時期調整手段により第１遅延制御が行われたサイクルでの燃焼室内圧力と失火検出手段にて失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、失火回復を検出するので、失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力からどれだけ上昇しているかを正確に捉えて失火回復を検出でき、失火回復を正確に検出することができる。
【００１９】
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記設定点火時期は、上死点よりも点火用設定期間だけ以前の時期に設定され、前記低圧力点火時期は、上死点よりも前記点火用設定期間だけ以後の時期及びその時期よりも後の時期に設定されている点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、低圧力点火時期を設定するに当たり、設定点火時期を設定するために用いた点火用設定期間を用いながら、上死点を基準として、その上死点から点火用設定期間だけ以後の時期とするか或いはその時期よりも後の時期とするかによって、低圧力点火時期を点火用設定期間に基づいて設定することができる。したがって、低圧力点火時期の設定を容易に行いつつ、正確な失火回復の検出が可能となる。また、設定点火時期が上死点よりも点火用設定期間だけ以前の時期に設定されているので、その点火用設定期間を調整することで、エンジンの効率の向上或いはエンジン出力をより大きな出力とすることができる。
【００２１】
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記点火時期調整手段は、前記第１遅延制御を行った後、前記失火回復検出手段にて失火回復が検出されるまで、予め定めた設定遅延期間だけ前記点火時期を遅延させる第２遅延制御を繰り返し行うように構成されている点にある。
【００２２】
上述の如く、点火時期調整手段が第１遅延制御を行うことで、点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止することができるが、第１遅延制御を行うだけでは、失火が回復しない場合も考えられる。そこで、上記特徴構成によれば、点火時期調整手段は、失火回復検出手段にて失火回復が検出されるまで、第２遅延制御を繰り返し行う。低圧力点火時期は、燃焼室内圧力が設定点火時期の圧力以下となっているので、その低圧力点火時期から更に設定遅延期間だけ点火時期を遅延させると、更に燃焼室内圧力が低下することになり、点火要求電圧も更に低下させることができる。したがって、点火要求電圧を極力低くした状態で点火プラグにて混合気に点火することができるので、点火要求電圧の低下による失火の回復を確実にしたうえで、正確に失火回復の検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】エンジンの全体概略構成図
【図２】失火検出時における燃焼室内圧力の変化を示すグラフ
【図３】本発明に係るエンジン制御装置における点火時期の遅延を適応した燃焼室の圧力の変化及び点火要求電圧の変化を示すグラフ
【図４】失火回復検出時における燃焼室内圧力の変化を示すグラフ
【図５】第１実施形態における制御部の動作を示すフローチャート
【図６】第２実施形態における制御部の動作を示すフローチャート
【図７】失火回復検出時における排気温度の変化を示すグラフ
【図８】従来のエンジン制御装置における点火時期の遅延を適応した燃焼室内圧力の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るエンジン制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
本発明に係るエンジン制御装置にて制御するエンジン１００は、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１の上部に連結されたシリンダヘッド２とを有し、シリンダ１内には、連結棒３を介してクランク軸４に連結されたピストン５が上下方向に往復移動自在に収容されている。
燃焼室６は、ピストン５の天面と、シリンダ１の内面と、シリンダヘッド２の下面とによって形成されている。燃焼室６には、吸気路７及び排気路８が開口され、燃焼室６の吸気路７側には吸気弁９が設けられ、燃焼室６の排気路８側には排気弁１０が設けられている。シリンダヘッド２には、その下面の略中央に点火プラグ１１が設けられている。
【００２５】
このエンジン１００は、ピストン５をシリンダ１内で往復運動させるとともに、吸気弁９及び排気弁１０を開閉動作させて点火プラグ１１を所望の時期に作動させることにより、燃焼室６において、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。これにより、ピストン５の往復動を連結棒３によってクランク軸４の回転運動として出力するように構成されている。このような構成は、通常の４ストローク内燃機関と同様の構成である。
【００２６】
エンジン１００は、例えば都市ガス（１３Ａ）等の気体燃料を燃料とするものである。吸気路７には、吸気路７を流通する空気Ａに、燃料Ｇを供給して混合気Ｍを形成するミキサ１２と、吸気路７の通路断面積を調整自在なスロットルバルブ１３とが備えられている。また、シリンダヘッド２には、燃焼室６内の圧力を検出する圧力センサ３０（圧力検出手段に相当する）が設けられ、排気路８には、排気路８を流通する排ガスの温度を検出する排ガス温度センサ１４（排気温度検出手段に相当する）が備えられている。
【００２７】
点火プラグ１１は、図示は省略するが、先端部（図１中の下端部）に中心電極と接地電極とを間隔を隔てて対向する状態で備えており、中心電極と接地電極との間で火花放電を行うことで、混合気Ｍを火花点火するように構成されている。中心電極と接地電極とは、上下方向で対向する位置に配設されており、その間の間隔が混合気Ｍを火花点火するのに適した間隔に調整されている。
【００２８】
クランク軸４には、クランク軸４の回転速度を検出する回転速度センサ１５およびクランク角度を検出するクランク角度センサ３１が備えられている、エンジン１００の運転を制御する制御部１６が備えられ、回転速度センサ１５およびクランク角度センサ３１の検出情報が制御部１６に入力されるように構成されている。エンジン出力とエンジン回転速度との関係が予め設定されており、制御部１６は、負荷の大きさ等からエンジン出力としての目標出力を求め、予め設定されているエンジン出力とエンジン回転速度との関係から目標出力を出力するための目標回転速度を求めている。そして、制御部１６は、回転速度センサ１５にて検出する回転速度が求めた目標回転速度になるように、スロットルバルブ１２の開度等を制御するように構成されている。
【００２９】
エンジン１００は、吸気弁９を開動作させた状態でピストン５が上死点から下降することにより、燃焼室６に混合気Ｍを吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気弁９を閉動作させた状態でピストン５が上昇することにより、燃焼室６の混合気Ｍを圧縮する圧縮行程が行われる。
制御部１６は、設定点火時期に、点火プラグ１１を作動させて、点火プラグ１１にて火花点火して燃焼室６の混合気Ｍに点火させる。設定点火時期は、例えば、上死点よりも点火用設定期間（クランク角度で例えば１４°）だけ以前の時期に設定されている。これにより、燃焼室６の混合気Ｍが燃焼されて燃焼・膨張行程が行われる。次に、エンジン１００は、排気弁１０を開動作させた状態でピストン５が上昇することにより、燃焼室６の排ガスＥを排気路８に排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジン１００は、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
【００３０】
点火プラグ１１における点火要求電圧が過度に高くなると、中心電極と接地電極の電極間の絶縁破壊により接地電極と中心電極の間での火花放電を適切に行うことが困難になり、点火プラグ１１を作動させても混合気を点火できず、失火となってしまうことがある。このような現象は、点火プラグ１１に関し、その使用開始から長期間が経過して、接地電極と中心電極との間の電極隙間が拡大し、点火プラグ１１の交換時期が近づいている場合に起こり易い。そこで、本発明に係るエンジン制御装置では、点火プラグ１１における点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止するために、図１に示すように、燃焼室６における失火を検出する失火検出手段１７と、点火プラグ１１にて混合気Ｍを点火する点火時期を調整する点火時期調整手段１８と、失火回復を検出する失火回復検出手段１９とを備えている。
【００３１】
失火検出手段１７は、圧力センサ３０と、その圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力が入力自在な制御部１６とから構成されており、燃焼室６内の燃焼室内圧力に基づいて、失火を検出できるように構成されている。
【００３２】
以下、失火検出の具体的方法について説明する。図２は横軸がクランク角度センサ３１により計測されたクランク角度、縦軸が圧力センサ３０で計測された燃焼室６内の燃焼室内圧力Ｐである。正常燃焼時の燃焼室内圧力Ｐ１は図中に実線で示されたように、圧縮工程において燃焼室内圧力Ｐ１が上昇し、圧縮上死点付近では点火により混合気が燃焼して膨張することで燃焼室内圧力Ｐが急激に上昇する。そして圧縮上死点後に最大圧力Ｐ１ｍに到達し、その後膨張行程において燃焼室内圧力Ｐ１が下降する。一方で、失火時の燃焼室内圧力Ｐ２の変化は図中の破線で示されるように、単にピストン５の上下運動による圧縮膨張の圧力変化を示すため、混合気Ｍの燃焼による燃焼室内圧力Ｐ２の上昇はなく、圧縮上死点において最大圧力Ｐ２ｍとなり、正常燃焼時の最大圧力Ｐ１ｍと比較すると非常に低い圧力となる。そして、概ね圧縮上死点を中心として左右対象の燃焼室内圧力波形となる。
したがって、正常燃焼時の燃焼室内圧力Ｐ１と失火時の燃焼室内圧力Ｐ２とを、現在、圧力センサ３０によって圧力検出されているサイクルにおける燃焼室内圧力Ｐと比べることで、失火を検出することが容易に可能となる。特に正常燃焼時の最大圧力Ｐ１ｍ（例えば９．０ＭＰａ）と失火時の最大圧力Ｐ２ｍ（例えば４．０ＭＰａ）とを、現在、圧力センサ３０によって圧力検出されているサイクルにおける最大燃焼室内圧力Ｐｍと比べることで、圧力差が容易に検出できるので、精度よく正確に失火を検出することが可能となる。例えば、失火検出手段１７において、あらかじめＰ１ｍ＞Ｐｓ＞Ｐ２ｍの範囲において失火を検出する基準失火検出圧力Ｐｓ（例えば５．０ＭＰａ）を設定し、圧力センサ３０によって検出される現在の燃焼室６内の最大圧力Ｐｍが基準失火検出圧力Ｐｓ以下となった場合に失火が検出されるように構成される。
【００３３】
点火時期調整手段１８は、制御部１６に備えられている。点火時期調整手段１８は、失火検出手段１７にて失火を検出した場合には、点火プラグ１１にて混合気Ｍを点火する点火時期を、燃焼室６の燃焼室内圧力が設定点火時期での燃焼室内圧力以下の低圧力となる低圧力点火時期に遅延させる第１遅延制御を行うように構成されている。したがって、低圧力点火時期では、燃焼室６の燃焼室内圧力が設定点火時期での圧力以下となり、燃焼室６の燃焼室内圧力が上昇することがなく、点火要求電圧の上昇を防止することができる。したがって、失火が検出されると、点火要求電圧の上昇を防止できる低圧力点火時期に点火時期を調整して、点火プラグ１１にて混合気Ｍに点火させる動作を行うことができ、失火を回復させることができる。
【００３４】
以下、点火時期調整手段１８による点火時期調整の具体的方法について、図３のグラフに基づいて説明する。
図３（ａ）は、燃焼室６の燃焼室内圧力を縦軸に取り、クランク角度を横軸に取り、上死点のクランク角度を０°として、上死点の前後での燃焼室６の燃焼室内圧力の変化を示したものである。図３（ｂ）は、点火プラグ１１における点火要求電圧を縦軸に取り、クランク角度を横軸に取り、点火時期調整手段１８による第１遅延制御及び第２遅延制御の実行による点火時期の遅延に伴う点火要求電圧の変化を示したものである。
【００３５】
この第１遅延制御では、点火プラグ１１にて混合気Ｍを点火する点火時期を、設定点火時期Ｔから低圧力点火時期Ｔ１に遅延させる。図３（ａ）に示すように、設定点火時期Ｔは、上死点よりもクランク角度で設定角度（例えば１４°）の点火用設定期間Ｈだけ以前の時期に設定されている。低圧力点火時期Ｔ１は、例えば、上死点よりもクランク角度で設定角度（例えば１４°）の点火用設定期間Ｈだけ以後の時期に設定されている。このように、点火時期調整手段１８が点火時期を設定点火時期Ｔ→低圧力点火時期Ｔ１に遅延させる第１遅延制御を行うことで、図３（ｂ）に示すように、点火要求電圧が上昇することがなく、点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止することができる。
【００３６】
低圧力点火時期の設定について説明を加える。低圧力点火時期は、図３（ａ）に示すように、燃焼室６の燃焼室内圧力が設定点火時期Ｔでの圧力以下となる低圧力期間Ｗ内のある時期（タイミング）に設定されている。上述の場合では、上死点を中心として、その上死点から点火用設定期間Ｈだけ以前にするか以後にするによって、設定点火時期Ｔと低圧力点火時期Ｔ１とが対称となるように、低圧力点火時期Ｔ１を設定している。これにより、低圧力点火時期の設定を行うに当たり、上死点を基準として、設定点火時期Ｔを設定するために用いた点火用設定期間Ｈをそのまま用いることができ、低圧力点火時期の設定を容易に行うことができながら、燃焼室６の燃焼室内圧力が設定点火時期Ｔでの圧力以下となる適切な時期に低圧力点火時期を設定することができる。
このような設定に代えて、例えば、上死点から点火用設定期間（クランク角度で例えば１４°）Ｈだけ以後の時期から、更に設定補正期間（クランク角度で２°）だけ以後の時期（図３（ａ）中Ｔ２１）を、低圧力点火時期とすることもできる。
このようにして、低圧力点火時期については、１サイクルで燃焼室６の燃焼室内圧力が設定点火時期Ｔでの圧力以下となる低圧力期間Ｗ内の上死点よりも点火用設定期間Ｈだけ以後の時期（タイミング）又はその時期（タイミング）よりも後の時期（タイミング）に設定することができる。
【００３７】
また、実験等により燃焼室６の燃焼室内圧力を予め計測しておき、燃焼室６の燃焼室内圧力が設定点火時期Ｔでの圧力よりも設定圧力だけ低くなる時期を予め求めておき、その予め求めた時期を低圧力点火時期として設定しておくこともできる。
【００３８】
また、点火時期調整手段１８は、失火検出手段１７にて失火を検出すると、第１遅延制御を行うが、この第１遅延制御を行っても、失火が回復しない場合もある。そこで、上述のように、点火時期調整手段１８は、第１遅延制御を行った後、失火回復検出手段１９にて失火回復が検出されるまで、予め定めた設定遅延期間だけ前記点火時期を遅延させる第２遅延制御を繰り返し行うように構成されている。
【００３９】
失火回復検出手段１９は、排ガス温度センサ１４および圧力センサ３０とそれら排ガス温度センサ１４および圧力センサ３０の検出情報が入力自在な制御部１６とから構成されており、燃焼室６内の燃焼室内圧力または燃焼室６にて燃焼した排ガスが排気される排気路８での排気温度Ｅｔに基づいて、失火回復を検出するように構成されている。
【００４０】
次に、失火回復の検出の具体的方法について説明する。図４は横軸がクランク角度センサ３１により計測されたクランク角度、縦軸が圧力センサ３０で計測された燃焼室内圧力である。図中の実線は失火回復のための点火時期を遅延する制御を行った結果、失火が回復して燃焼状態にあるサイクルの燃焼室内圧力Ｐ３の圧力波形を示し、図中の破線は失火状態にある燃焼室内圧力Ｐ２の圧力波形を示している。図中の実線の圧力波形は、第１遅延制御および第２遅延制御によって、点火時期をクランク角度で２０°ＡＴＤＣ（Ａｆｔｅｒ  Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）付近に遅延する点火時期遅延制御を行っており、この点火時期遅延により失火が回復して燃焼状態となっている。そして、その燃焼による圧力の上昇は遅延制御された点火時期である低圧力点火時期よりも遅い時期において検出され、このクランク角度が３５°ＡＴＤＣ付近に燃焼による燃焼室内圧力Ｐ３のピークＰ３ｍを示す燃焼室内圧力波形がえられている。
このように、失火が回復した場合の燃焼によって得られる燃焼室内圧力Ｐ３のピークＰ３ｍは、失火時のクランク角度が３５°ＡＴＤＣ付近の燃焼室内圧力Ｐ２ｌと比較して非常に高い圧力となる。このクランク角度が３５°ＡＴＤＣの時期を圧力検出時期Ｉとして、失火が回復した場合の燃焼室内圧力のピークＰ３ｍと失火時の燃焼室内圧力Ｐ２ｌとを、圧力検出手段によって得られる現在の燃焼室内圧力と比べることで、失火回復を検出することが可能となる。そこで、例えば、失火回復検出手段１９において、あらかじめＰ３ｍ＞Ｐｂｓ＞Ｐ２ｌの範囲において失火回復を検出する基準失火回復検出圧力Ｐｂｓを設定し、圧力センサ３０によって検出された現在のサイクルにおけるクランク角度が３５°ＡＴＤＣのときの燃焼室内圧力Ｐが基準失火回復検出圧力Ｐｂｓ以上となった場合に失火回復が検出されるように構成することができる。
また、圧力検出時期については、失火回復検出可能期間のいずれかのタイミングであればよく、例えば、クランク角度が６０°ＡＴＤＣの時期を圧力検出時期とすることもできる。この場合には、例えば、基準失火回復検出圧力Ｐｂｓを１．０ＭＰａと設定することができる。これにより、現在のサイクルにおけるクランク角度が６０°ＡＴＤＣでの検出圧力Ｐが１．０ＭＰａ以上となった時に失火回復が検出される。
圧力検出時期は、上死点を基準として、その上死点から設定期間だけ以後の時期に設定したり、或いは、第１遅延制御や第２遅延制御により遅延された点火時期を基準として、その遅延された点火時期から設定期間だけ以後の時期に設定することができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、基準失火回復検出圧力Ｐｂｓを設定し、圧力センサ３０によって検出された現在のサイクルにおける燃焼室内圧力Ｐと比較することで、失火回復が検出されるように構成したが、例えば、現在のサイクルで得られている燃焼室内圧力Ｐとその直前のサイクルで得られた燃焼室内圧力Ｐ２との圧力差によって失火回復が検出されるように構成してもよい。この場合、その圧力差によって失火回復を検出する基準とする基準失火回復検出圧力差Ｐｒｓをあらかじめ設定する。本実施例における失火回復の検出においては、図４に示すように遅延制御された現在のサイクルにおける圧力検出時期Ｉ（例えばクランク角度が３５°ＡＴＤＣ）において検出される燃焼室内圧力Ｐと、直前の失火状態にあるサイクルの燃焼室内圧力Ｐ２における圧力検出時期Ｉにおける燃焼室内圧力Ｐ２ｌとの圧力差（Ｐ−Ｐ２ｌ）を、あらかじめ設定した基準失火回復検出圧力差Ｐｒｓと比較して、圧力差（Ｐ−Ｐ２ｌ）が基準失火回復検出圧力差Ｐｒｓ以上となった場合に失火回復が検出されるように構成してもよい。
【００４２】
また、圧力差によって失火回復を検出する場合においては、現在のサイクルで得られている燃焼室内圧力と比較する対象は、失火が検出されたサイクルにおける燃焼室内圧力としてもよい。そうすることで、失火が徐々に回復し、燃焼室内圧力もそれに伴って徐々に回復する場合においても、失火直後の燃焼室内圧力をもとにした圧力差によって失火回復が検出されるので、正確な失火回復の検出が可能となる。なお、失火が検出された直後のサイクルにて検出された燃焼室内圧力を含む圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力の履歴は制御部１６のデータ保存手段（図示せず）に保存されている。
【００４３】
制御部１６によって行なわれる失火検出手段１７、点火時期調整手段１８および失火回復検出手段１９の動作について、図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、エンジンが多気筒エンジンである場合は、このフローは、気筒ごとに実行される。ステップ＃１（図５には＃１と記す。以下同様。）では、圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力Ｐを所定クランク角度θ毎に検出される。ここで所定クランク角度θは、失火検出を正確に行なうことができる角度であれば、如何なる角度ごとに検出しても構わないが、失火検出の精度を高く保つために、通常、クランク角度で０．５°以下の検出周期によって圧力検出を行う。また、圧縮・膨張行程において、最大圧力と最大圧力上昇率が得られるため、圧力サンプリング区間を、圧縮・膨張行程の区間に限ってもかまわない。
そして、ステップ＃２においては、上記サイクルで得られた燃焼室内圧力Ｐの最大値Ｐｍを求める。ステップ＃３では、ステップ＃２で検出した燃焼室内圧力Ｐの最大値Ｐｍが、予め設定してある基準失火検出圧力Ｐｓより大きいか否かを判断する。基準失火検出圧力Ｐｓより大ければ失火は検出されずフローが終了する。一方で、基準失火検出圧力Ｐｓ以下であればステップ＃４へ進む。すなわち、検出された最大燃焼室内圧力Ｐｍが十分に上昇しておらず、失火が発生していると判断して、ステップ＃４において失火回復のための第１遅延制御が行われる。
【００４４】
次に、制御部１６は、ステップ＃４において点火時期調整手段１８が第１遅延制御を行った後、実際に失火が回復しているか否かをステップ＃６において判断する。ステップ＃６の失火回復の検出は、ステップ＃５において検出された燃焼室内圧力によって行われる。すなわち、圧力検出時期Ｉ（例えばクランク角度が６０°ＡＴＤＣ）において検出された燃焼室内圧力Ｐが予め設定した基準失火回復検出圧力Ｐｂｓ（例えば０．５ＭＰａ）より大きい場合は燃焼状態にあると判断して、失火回復を検出する。一方で、圧力検出時期Ｉにおける燃焼室内圧力Ｐが基準失火回復検出圧力Ｐｂｓ以下の場合は、失火状態が継続していると判断して、さらに失火を回復するためステップ＃７に進んで第２遅延制御が行われる。
【００４５】
上述の如く、点火時期調整手段１８による第１遅延制御によって失火回復が検出されなければ、予め定めた設定遅延期間（例えば、クランク角度で２°）だけ点火時期を遅延させる第２遅延制御を行われる（ステップ＃７）が、このように、点火時期調整手段１８が第２遅延制御を行うことで、図３（ａ）に示すように、点火時期を低圧力点火時期Ｔ１→Ｔ２１に遅延させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、点火時期を低圧力点火時期Ｔ１→Ｔ２１に遅延させると、点火要求電圧が低下することになる。したがって、点火要求電圧を低下させた状態で、点火プラグ１１にて混合気Ｍに点火させる動作を行うことができ、失火を回復することができる。
【００４６】
また、点火時期調整手段１８が第２遅延制御を１回行うだけでは、失火回復しない場合もある。そこで、点火時期調整手段１８は、失火回復が検出されるまで、第２遅延制御を繰り返し行うようにしている（ステップ＃５、＃６、＃７）。このように、点火時期調整手段１８が第２遅延制御を繰り返し行うことで、図３（ａ）に示すように、点火時期をＴ２１→Ｔ２２→Ｔ２３に順次遅延させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、点火時期をＴ２１→Ｔ２２→Ｔ２３に順次遅延させると、点火要求電圧が順次低下することになる。したがって、点火要求電圧を極力低くさせた状態で点火プラグ１１にて混合気Ｍに点火させる動作を行うことができ、点火要求電圧の上昇によって失火を回復することができる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
第２実施形態の全体構成は、第１実施形態と略同様であり、制御部１６が行なう失火検出の制御のみが異なるので、点火時期調整および失火回復検出の制御についての説明は省略する。すなわち、第１実施形態においては、検出された最大燃焼室内圧力Ｐｍによって失火の検出を行なったが、本実施形態においては、検出された燃焼室内圧力Ｐから燃焼室内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）Ｄを求め、そして、その最大圧力上昇率Ｄｍによって失火の検出が行なわれる。
【００４８】
図２において実線で示された正常燃焼時の圧力波形および破線で示された失火状態における圧力波形において、それぞれ最大となる圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）を図示した。図に示すように実線で示された正常燃焼時の圧力波形においては圧縮上死点付近における混合気の燃焼により燃焼室内圧力も急激に上昇するが、その正常燃焼時の燃焼室内圧力上昇時に燃焼室内圧力上昇率の最大値Ｄ１ｍを得る。一方で、破線で示した失火状態の燃焼室内圧力上昇率では、混合気の燃焼による燃焼室内圧力の急激な上昇はないため、燃焼を伴わない圧縮膨張による圧力上昇となり、圧縮上死点前において燃焼室内圧力上昇率の最大値Ｄ２ｍが得られ、正常燃焼時に得られる燃焼室内圧力上昇率Ｄ１ｍのように大きな上昇率が得られることはない。
したがって、正常燃焼時の燃焼室内圧力上昇率Ｄ１の最大値Ｄ１ｍと失火時の燃焼室内圧力上昇率Ｄ２の最大値Ｄ２ｍとを、圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力より得られる現在のサイクルの最大燃焼室内圧力上昇率Ｄｍと比べることで、失火を検出することが可能となる。例えば、失火検出手段１７において、あらかじめＤ１ｍ＞Ｄｓ＞Ｄ２ｍの範囲において失火を検出する基準失火検出圧力上昇率Ｄｓを設定し、圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力より得られる現在のサイクルの最大燃焼室内圧力上昇率Ｄｍが基準失火検出圧力上昇率Ｄｓ以下となった場合に失火が検出されるように構成される。
【００４９】
本実施形態における失火検出の制御について図６のフローチャートに従って説明する。ステップ＃１１では、第１実施形態と同様に、圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力が所定クランク角度θ毎にサンプリングされる。そして、ステップ＃１２においては、圧力センサ３０によって検出された燃焼室内圧力をもとに圧力上昇率Ｄが演算される。そして、ステップ＃１３においては、ステップ＃１２で得られた圧力上昇率Ｄの最大値Ｄｍが求められる。ここで、圧縮・膨張行程において、最大圧力上昇率Ｄｍが得られるため、ステップ＃１１での圧力サンプリング区間を、圧縮・膨張行程の区間に限ってもかまわない。次に、ステップ＃１４では、ステップ＃１３で求めた最大圧力上昇率Ｄｍが、予め設定してある基準失火検出圧力上昇率Ｄｓより大きいか否かを判断する。その結果、最大圧力上昇率Ｄｍが基準失火検出圧力上昇率Ｄｓより大きければ、失火していないと判断され本フローが終了する。一方で、基準失火検出圧力上昇率Ｄｓ以下であればステップ＃１５へ進む。すなわち、実際の燃焼室内圧力上昇率Ｐｍが小さく、失火が発生していると判断して、ステップ＃１５において第１遅延制御が行われる。そして、ステップ＃１６以降のステップについては第１実施形態における図５のステップ＃５以降のステップと同様の制御が行われる。
【００５０】
〔第３実施形態〕
第３実施形態の全体構成は、第１実施形態と略同様であり、制御部１６が行なう失火回復検出の制御のみが異なるので、失火検出の制御および点火時期調整についての説明は省略し、失火回復検出の制御について説明する。すなわち、第３実施形態においては、図５のフローチャートにおいて示した第１実施形態とステップ＃５およびステップ＃６における失火回復検出の判断方法のみが異なる。第１実施形態においては、ステップ＃６の失火回復の検出は燃焼室内圧力によって行われたが、本実施形態においては排気温度Ｅｔによって行われる。したがって、ステップ＃５においては、第１実施形態においては燃焼室内圧力Ｐの検出としたところ、本実施形態においては排気温度Ｅｔの検出となる。排気温度Ｅｔの検出は燃焼サイクル中の、低圧力点火時期以降となる排気行程中の排気弁の開弁期間である、例えば、クランク角度で４０°ＢＢＤＣ（Ｂｅｆｏｒｅ  Ｂｏｔｔｏｍ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ)〜１０°ＡＴＤＣにおける排気温度Ｅｔを検出して失火回復の検出を行うことが好ましい。
【００５１】
そして、ステップ＃６において、検出された排気温度Ｅｔが予め設定した基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓと比較され、検出された排気温度Ｅｔが予め設定した基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓより高温である場合は、燃焼状態となったと判断して失火回復を検出する。一方で、実際の排気温度Ｅｔが基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓまで上昇していないときは、失火状態であると判断して、ステップ＃７においてさらなる失火回復制御を行うための第２点火時期遅延制御が行われる。
【００５２】
なお、基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓは任意の適切な値に設定可能である。基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓは予め実験等により適切な値を求めておくことができる。また、モータリング時の排気温度Ｅｔや気体の状態方程式などの理論計算等により求めることもできるものである。図７に基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓを３５０℃とした時の失火回復の検出の一例をしめす。図の横軸は時間、縦軸は温度を示しており、排ガス温度センサ１４によって検出された温度を示したものである。排ガス温度センサ１４によって検出される排気温度Ｅｔが基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓである３５０℃より大きくなった時に失火回復したと判定される。
【００５３】
なお、本実施例では、排ガス温度センサの検出温度を失火の検出に用いたが、ノイズ等が問題となる場合には、検出温度Ｅｔを、例えば、、クランク角度で４０°ＢＢＤＣ〜１０°ＡＴＤＣの期間において複数回検出して、平均化するようにして失火の検出を行なうようにすることもできる。また、基準失火回復検出排気温度Ｅｔｓを設けて失火を検出したが、例えば、失火時の排気温度と、現在のサイクルにおいて検出される温度の温度変化量によっても失火検出を行なうように構成することもできる。
【００５４】
また、本実施形態においては、気筒毎に排ガス温度センサ１４を設け、気筒毎に排気温度Ｅｔを検出するようにしたが、やや精度が低下するものの、応答速度が十分に迅速であるために１サイクル中の排ガス温度変化を応答性よく検出できる排ガス温度センサ１４を使用すれば、各気筒からの排ガスが排気管において合流した後において、単一の排ガス温度センサを備えるようにしても、その排ガス温度検出結果に基づいて失火検出および失火した気筒を特定することができる。
【００５５】
〔別実施形態〕
上記実施形態では、点火時期調整手段１８が、第１遅延制御を行ったのち、失火回復検出手段１９にて失火回復を検出できなければ、直ぐに、第１遅延制御から第２遅延制御に移行して、第２遅延制御を行うようにしている。この構成に代えて、例えば、点火時期調整手段１８が、第１遅延制御を行ったのち、点火時期を低圧力点火時期Ｔ１として点火プラグ１１にて混合気Ｍを点火する点火動作を設定回数（１回以上）行っても、失火回復検出手段１９にて失火回復を検出できなければ、第１遅延制御から第２遅延制御に移行して、第２遅延制御を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、失火の発生から迅速に失火を検出して失火を防止するための制御を適切に行い、失火を適切に防止することができるとともに、失火を防止するための制御を行った後に、失火回復しているかの検出をも適切に行うことができるエンジン制御装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５７】
６      燃焼室
１１    点火プラグ
１４    排気温度検出手段
１４，１６，１９    失火回復検出手段
１６，１７    失火検出手段
１８    点火時期調整手段
３０    圧力検出手段
１００  エンジン
Ｅ      排気
Ｉ      圧力検出時期
Ｐ      燃焼室内圧力
Ｐｓ    基準失火回復検出圧力
Ｅｔ    排気温度
Ｅｔｓ  基準失火回復検出排気温度
【図１】
0005509010.tif 000002
【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】
0005509010.tif 000008
【図８】
0005509010.tif 000009