(57)【要約】【課題】  通電角を補正することによって点火コイル２０への通電時間を変更し、混合気への着火を好適に行う点火制御装置１を提供する。【解決手段】  燃料噴射弁８から噴射する燃料の圧力を計測するための燃圧センサ９と、混合気に着火するための点火プラグ７と、通電し遮断することによって点火プラグ７に点火するための点火コイル２０とを備えた内燃機関５０の燃料噴射の目標燃圧を演算するための燃圧演算手段５と、点火コイル２０に通電するタイミングである目標通電角を演算するための通電角演算手段３と、点火コイル２０への通電を遮断するタイミングである目標点火時期を演算するための点火時期演算手段４を備えた点火制御装置１であって、燃圧演算手段５が演算する目標燃圧と燃圧センサ９が計測する実燃圧との差圧に基づき、通電角演算手段３が演算する目標通電角を補正する通電角補正手段２を備えることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から噴射する燃料の圧力を計測するための燃圧センサと、混合気に着火するための点火プラグと、通電し遮断することによって該点火プラグに点火するための点火コイルとを備えた内燃機関の燃料噴射の目標燃圧を演算するための燃圧演算手段と、前記点火コイルに通電するタイミングである目標通電角を演算するための通電角演算手段と、前記点火コイルへの通電を遮断するタイミングである目標点火時期を演算するための点火時期演算手段を備えた点火制御装置であって、
前記燃圧演算手段が演算する目標燃圧と前記燃圧センサが計測する燃圧との差圧に基づき、前記通電角演算手段が演算する前記目標通電角を補正する通電角補正手段を備えることを特徴とする点火制御装置。
【請求項２】
前記通電角補正手段は、前記目標燃圧よりも前記燃圧センサが計測する燃圧が低く、かつ前記差圧が大きいほど通電時間が長くなるよう前記目標通電角を補正することを特徴とする請求項１記載の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火制御装置に関し、特に通電角を補正することによって点火コイルへの通電時間を変更し、混合気への着火を好適に行う点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年実用化されている直噴ガソリン機関においては大幅な燃費向上のため、燃料を燃焼室に直接噴霧し、濃い混合気を点火プラグの周囲に集めて燃焼させる成層燃焼を行っている。上述した直噴ガソリン機関において、成層燃焼を実現させる方式には、ウォールガイド式、エアガイド式及びスプレーガイド式がある。このうちスプレーガイド式とは、燃料噴射弁が噴射する噴霧自身の作り出す流れや空気を巻き込む動作によって混合気を形成する方式である。スプレーガイド式を採用する直噴ガソリン機関では、一般的に燃料噴射弁を燃焼室内においてシリンダヘッド頂部略中央に配設し、さらにその近傍に点火プラグを配設する。点火プラグは点火コイルに通電し、さらに通電を遮断することによって火花を発生させ、この火花が混合気に着火することによって燃焼が行われる。
【０００３】
上述した燃料噴射弁と点火プラグとの配置が近接した直噴ガソリン機関において点火プラグの周囲に集めた濃い混合気に着火させるために、特許文献１では以下の技術を提案している。特許文献１によれば、インジェクタ（燃料噴射弁）が粗な部分と密な部分とを有する燃料の噴霧を噴射し、噴霧の粗な部分を点火プラグ方向に指向させる技術を提案している。この提案技術によれば、上述のように燃料噴霧形状を生成することより点火プラグへの液体燃料の直撃を防止できるので、点火プラグへの液体燃料付着によるくすぶりや、それに伴う燃焼安定性の悪化を抑制可能である。また、特許文献２では以下の技術を提案している。特許文献２によれば、点火コイルへの通電が何らかの不具合により長くなって適切なタイミングで点火が行われない場合に通電を別途遮断して点火を行う技術を提案している。この提案技術によれば、点火時期を越えても通電を遮断しない場合に点火コイルへの通電を点火時期と点火時期変化幅とを加味した値に基づく時間で別途遮断するので、点火コイルへの熱ダメージを回避するなど点火制御系に及ぶ影響を防止可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２０２９９号公報
【特許文献２】特開２００３−３４３４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、混合気に着火する点火プラグにおいては上述した特許文献１または２で提案された技術によって解決できる課題以外にも、以下に示すような課題がある。直噴ガソリン機関では、燃料噴射弁から燃料を高圧で噴射することにより燃料噴霧の高微粒化を促進している。燃料噴射の目標燃圧は内燃機関の回転数及び負荷等の運転状態に基づいて設定されており、例えば内燃機関の回転数及び負荷がある状態に変化した際に変化前と比較して燃圧が高くなったとする。燃圧が高くなるとそれとともに噴射した燃料の噴霧粒径は小さくなる。一方、点火コイルの通電角も内燃機関の回転数及び負荷等の運転状態に基づいて設定されており、噴射した燃料噴霧の粒径が小さくなる運転状態では点火コイルへの通電時間が短くなるように設定されている。点火コイルへの通電時間が短くなるとそれに応じて点火プラグから発生する火花のエネルギーも小さくなるので、内燃機関の回転数及び負荷が変化して噴霧粒径が小さくなった場合には、噴霧粒径に相応するエネルギーを有する火花を発生させることで好適に混合気を燃焼できる。ところが、次に示す場合、すなわち内燃機関の回転数及び負荷等の運転状態が急激に変化した場合には、応答性の違いにより点火コイルへの通電時間を決定する要素である通電角が目標通電角に追従できる一方で噴射燃圧が目標燃圧に追従できない状況が発生する。このような場合には、例えば噴射された噴霧粒径が大きいまま火花のエネルギーが小さくなるといった状況が発生し、噴霧によって火花が吹き消されることにより失火する虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、通電角を補正することによって点火コイルへの通電時間を変更し、混合気への着火を好適に行う点火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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、燃料噴射弁から噴射する燃料の圧力を計測するための燃圧センサと、混合気に着火するための点火プラグと、通電し遮断することによって該点火プラグに点火するための点火コイルとを備えた内燃機関の燃料噴射の目標燃圧を演算するための燃圧演算手段と、前記点火コイルに通電するタイミングである目標通電角を演算するための通電角演算手段と、前記点火コイルへの通電を遮断するタイミングである目標点火時期を演算するための点火時期演算手段を備えた点火制御装置であって、前記燃圧演算手段が演算する目標燃圧と前記燃圧センサが計測する燃圧との差圧に基づき、前記通電角演算手段が演算する前記目標通電角を補正する通電角補正手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の回転数及び負荷等の運転状態が急激に変化して噴射燃圧が目標燃圧に追従できない場合であっても、目標通電角を補正することによって燃圧センサが計測する燃圧（実燃圧ともいう）で噴射される燃料の噴霧粒径に見合ったエネルギーを有する火花を発生させることができる。これによって、実燃圧で噴射される噴霧粒径が大きい状態であっても、失火させることなく混合気に着火することが可能である。
【０００９】
また、本発明は、前記通電角補正手段は、前記目標燃圧よりも前記燃圧センサが計測する燃圧が低く、かつ前記差圧が大きいほど通電時間が長くなるよう前記目標通電角を補正してもよい。実燃圧が目標燃圧に追従できない場合において、実燃圧が目標燃圧よりも低い場合には噴霧粒径が大きく火花のエネルギーが低い状態が発生する。本発明によれば、実燃圧が目標燃圧よりも低い場合にその度合いに応じて通電角を補正し点火コイルへの通電時間を長く補正できる。これにより、実燃圧で噴射した噴霧粒径の大きさに相応したエネルギーを有する火花を発生させることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通電角を補正することによって点火コイルへの通電時間を変更し、混合気への着火を好適に行う点火制御装置を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る点火制御装置１を備える内燃機関５０の主要部分の構成を示す図である。図１に示すように、内燃機関５０は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３などによって構成されている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａを形成し、シリンダ５１ａの内周面には図示しない略円筒状のシリンダライナが配設してある。シリンダ５１ａ内には、このシリンダライナを介してピストン５３を収容している。ピストン５３は図示しないコネクティングロッドと連結されており、さらにコネクティングロッドは図示しないクランクシャフトと連結されている。これによって、ピストン５３がシリンダ５１ａ内で往復運動すると、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに動力が伝達され、さらにクランクシャフトによって往復運動が回転運動に変換される。本実施例においては、内燃機関５０は図示しない車両に備えられており、この回転運動に変換された動力によって車両は駆動する。
【００１３】
シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５４は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３によって囲われた空間として形成されている。シリンダヘッド５２には、吸気行程で吸気を燃焼室５４内に導入するための吸気ポート５２ａを形成し、吸気ポート５２ａには流路を開閉するための吸気弁５５を配設している。また、シリンダヘッド５２には、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート５２ｂを形成し、排気ポート５２ｂには流路を開閉するための排気弁５６を配設している。さらに、シリンダヘッド５２には、燃料噴射弁８を燃焼室５４内においてシリンダヘッド５２頂部略中央に配設し、その近傍に点火プラグ７を配設する。
【００１４】
図２は、内燃機関５０の点火制御装置１を含む点火装置１００の構成を示す図である。点火装置１００は、点火コイル２０、点火回路３０及び点火制御装置１を備えている。点火コイル２０は、点火１次コイル２０ａと点火２次コイル２０ｂとの２つのコイルで構成され、バッテリ４０からフューズ４１ａ及び４１ｂとリレー４２を介して電源が点火コイル２０に導かれる。本実施例に係る点火制御装置１は、通電角補正手段２、通電角演算手段３、点火時期演算手段４及び燃圧演算手段５を備えている。また、点火制御装置１はＥＣＵ（electronic control unit:電子制御装置）６の一部によって実現可能である。ＥＣＵ６は図示しないＲＯＭを含み、ＲＯＭには内燃機関５０の運転状態に基づく目標通電角マップデータ及び目標燃圧マップデータを格納している。本実施例では、内燃機関５０の運転状態を構成する要素は内燃機関５０の負荷及び回転数である。但し、内燃機関５０の運転状態を構成する要素として他の要素を含んでいてもよい。
【００１５】
点火１次コイル２０ａは、駆動パワースイッチ２０ｃによりその通電がＯＮ−ＯＦＦ制御される。また、点火２次コイル２０ｂには点火１次コイル２０ａへの通電が遮断される際に高電圧が誘起され、これによって高電圧の電流が点火プラグ７から飛火される。
【００１６】
通電角演算手段３は点火１次コイル２０ａへ通電すべく駆動パワースイッチ２０ｃをＯＮ制御するための構成である。一方、点火時期演算手段４は、点火１次コイル２０ａへの通電を遮断すべく駆動パワースイッチ２０ｃをＯＦＦ制御するための構成である。また、通電角演算手段３及び点火時期演算手段４は、内燃機関５０の運転状態に基づいて上記駆動パワースイッチ２０ｃをＯＮ−ＯＦＦ制御するタイミングである目標通電角及び目標点火時期を演算する。燃圧演算手段５は内燃機関５０の運転状態に基づき目標燃圧を演算するための構成である。燃圧演算手段５は内燃機関５０の運転状態が変化した場合には、その運転状態に適した燃料の噴霧を生成するための目標燃圧を演算し、燃料ポンプ１０を駆動して燃圧を変更する。また、燃料噴射弁８には噴射時の実燃圧を計測するための燃圧センサ９が備えられている。なお、燃圧演算手段５は燃圧センサ９からの出力を取得し、実燃圧が目標燃圧と異なる場合には燃料ポンプ１０を駆動し実燃圧を目標燃圧に近づけるためのフィードバック制御を実行する。
【００１７】
演算した目標通電角及び目標点火時期は、目標燃圧によって噴射された燃料噴霧に相応したエネルギーを有する火花を点火コイル２０によって発生させるための最適なタイミングとなる。なお、駆動パワースイッチ２０ｃをＯＮ−ＯＦＦ制御するタイミングの基準となるのはクランク角基準位置である。クランク角基準位置はクランクシャフトに配設するクランク軸センサの出力信号に基づき判別可能である。また、ピストン５３の往復運動位置も同様にクランク軸センサの出力信号に基づいて判別可能である。すなわち、通電角演算手段３及び点火時期演算手段４それぞれは、クランク角基準位置を基準としてクランク軸センサから出力されるパルス信号数をカウントすることによって上述した目標通電角及び目標点火時期を判別し、パワースイッチ２０ｃをＯＮまたはＯＦＦ制御する。さらに、上述した制御は吸気ポート５２ａ及び排気ポート５２ｂを開閉するための構成である図示しないカムシャフトに備えるカム軸センサの出力信号に基づき判別される気筒毎に実行される。
【００１８】
上述した構成で内燃機関５０の運転状態がある状態に変化した際に、燃圧演算手段５は目標燃圧マップデータに基づき変化前と比較して高い目標燃圧に噴射燃圧を変更したとする。噴射燃圧が高くなると、それとともに噴射する燃料噴霧の粒径は小さくなる。一方、通電角演算手段３は上述したように内燃機関５０の運転状態が変化した際に、目標通電角マップデータに基づき点火コイル２０への通電時間が短くなるように通電角を目標通電角に変更する。点火コイル２０への通電時間が短くなるとそれに応じて点火プラグ７から発生する火花のエネルギーも小さくなるので、小さくなった噴霧粒径に相応するエネルギーを有する火花を発生させることで好適な燃焼を実現できるようになる。
【００１９】
また、内燃機関５０の運転状態が急激に変化した場合でも、通電角演算手段３、点火時期演算手段４及び燃圧演算手段５それぞれは、内燃機関５０の運転状態に基づき上述した所定の制御を実行する。ところが、通電角演算手段３及び点火時期演算手段４が通電という電気的な対象を制御するのに対して燃圧演算手段５は燃料の圧力を制御対象としているため、通電時間の変更に要する時間と比較して燃料ポンプ１０で圧力変更された燃料が燃料噴射弁８に到達し噴射されるまでにはより時間を要する。すなわち、通電角演算手段３及び点火時期演算手段４が実行する通電時間変更制御の応答性と比較して燃圧演算手段５が実行する燃圧変更制御の応答性は低いため、通電角演算手段３及び点火時期演算手段４は運転状態の変化に追従して通電時間を変更できるのに対して燃圧演算手段５は運転状態の変化に追従して即座に燃料噴射弁８から目標燃圧で燃料を噴射させるべく燃圧を変更することができない。したがって、変化前の内燃機関５０の運転状態で噴霧粒径が大きい燃料が噴射され、その噴霧粒径に相応するエネルギーを有する火花が発生していた場合には、変化後の内燃機関５０の運転状態では噴霧粒径が大きいまま火花のエネルギーが小さくなるといった状況が発生し、噴霧によって火花が吹き消され失火してしまう。
【００２０】
係る状況に対して本実施例では、通電角補正手段２が目標通電角を補正する。図３は、通電角補正手段２が実行する目標通電角の補正制御を模式的に示す図である。図３に示すように、通電角補正手段２は、燃圧演算手段５が演算する目標燃圧と燃圧センサ９が計測する燃圧との差圧（図３において△燃圧で示す）を演算し、適正補正量を決定する。通電角補正手段２は、さらに目標通電角マップデータに基づき通電角演算手段３が演算する目標通電角に対して通電角補正量を増減することによって、目標通電角を補正通電角に補正する。上述の状況においては、この差圧に相応する分だけ通電時間が長くなるように目標通電角を補正することによって、実燃圧による噴霧粒径に相応するエネルギーを有する火花を点火プラグ７から発生させることができるので、噴霧による火花の吹き消えを抑制することが可能になる。
【００２１】
図４は、通電角補正手段２が実行する目標通電角の補正制御をフローチャートで示す図である。通電角補正手段２は燃圧センサ９が計測する実燃圧を読み込み（ステップ１１）、さらに燃圧演算手段５が演算する目標燃圧を読み込む（ステップ１２）。通電角補正手段２は実燃圧と目標燃圧とを比較し（ステップ１３）、実燃圧が目標燃圧よりも低ければ目標通電角を通電時間が長くなるように補正する（ステップ１４）。また、通電角補正手段２は実燃圧が目標燃圧よりも高ければ目標通電角を通電時間が短くなるように補正する（ステップ１５）。なお、実燃圧が目標燃圧よりも高い場合には、内燃機関５０の運転状態が変化した後は変化前と比較して噴霧粒径が小さいままでより大きいエネルギーを有する火花を発生させることになるが、このような状況においても点火制御装置１はステップ１５に示すように通電時間を短く制御できるので噴霧粒径に相応する好適なエネルギーを有する火花を発生させることが可能である。また、点火制御装置１はスプレーガイド式を採用する直噴ガソリン機関においてより好適に混合気への着火を実現できるが、他の内燃機関への適用を制限するものではない。以上により、通電角を補正することによって点火コイル２０への通電時間を変更し、混合気への着火を好適に行う点火制御装置１を実現できる。
【００２２】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る点火制御装置１を備える内燃機関５０の主要部分の構成を示す図である。
【図２】内燃機関５０の点火制御装置１を含む点火装置１００の構成を示す図である。
【図３】通電角補正手段２が実行する目標通電角の補正制御を模式的に示す図である。
【図４】通電角補正手段２が実行する目標通電角の補正制御をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  点火制御装置
２  通電角補正手段
３  通電角演算手段
４  点火時期演算手段
５  燃圧演算手段
６  ＥＣＵ
７  点火プラグ
８  燃料噴射弁
９  燃圧センサ
１０  燃料ポンプ
２０  点火コイル
２０ａ  点火１次コイル
２０ｂ  点火２次コイル
３０  点火回路
４０  バッテリ
４１ａ、ｂ  フューズ
４２  リレー
１００  点火装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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