(57)【要約】【課題】点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、内燃機関の燃焼状態の変化を抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、離間して相対向する中心電極及び接地電極を有する点火プラグ（１１）を気筒に備える内燃機関（１）を制御する。内燃機関の制御装置は、中心電極及び接地電極間の距離を特定する距離特定手段（３０）と、該特定された距離に応じて、内燃機関の燃焼状態を規定する所定パラメータに変更を加えるパラメータ変更手段（３０）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】
離間して相対向する中心電極及び接地電極を有する点火プラグを気筒に備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記中心電極及び前記接地電極間の距離を特定する距離特定手段と、
該特定された距離に応じて、前記内燃機関の燃焼状態を規定する所定パラメータに変更を加えるパラメータ変更手段と
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】
前記パラメータ変更手段は、前記パラメータとして、前記内燃機関の空燃比に変更を加え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】
前記パラメータ変更手段は、前記パラメータとして、前記点火プラグの点火時期を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記距離特定手段は、
前記点火プラグの点火回数を検出する点火回数検出手段と、
前記検出された点火回数に基づいて、前記距離を算出する算出手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記距離特定手段は、
前記気筒内の圧力を検出する内圧検出手段と、
前記中心電極及び前記接地電極間にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、
前記検出された電圧及び前記検出された圧力に基づいて、前記点火プラグの距離を演算する演算手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記パラメータ変更手段は、前記特定された距離の変化に起因する前記燃焼状態の変化が小さくなるように、前記所定パラメータに変更を加えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
離間して相対向する中心電極及び接地電極を有する点火プラグを気筒に備える内燃機関を制御する制御方法であって、
前記中心電極及び前記接地電極間の距離を特定する距離特定工程と、
該特定された距離に応じて、前記内燃機関の燃焼状態を規定する所定パラメータに変更を加えるパラメータ変更工程と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の点火プラグを備えた内燃機関の制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置では、点火プラグの中心電極と接地電極との間に高電圧を印加し、両電極間において火花放電を行うことにより混合気の着火を行っている。このため、使用に伴い両電極が磨耗し、両電極間の距離（以下、電極ギャップともいう）が拡大する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内燃機関の回転速度とバッテリ電圧とに基づき点火コイルの通電時間を算出すると共に、点火プラグの電極ギャップに基づいて、該算出された通電時間を補正する内燃機関の制御装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、点火プラグの電極形状を適切に規定することにより、着火性を確保し、且つ電極の磨耗を低減する技術が記載されている。
【０００５】
尚、点火プラグにおいて、両電極間における放電電圧と電極ギャップとは一定の関係にあることが知られている（特許文献１及び３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２９３３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８９２１３号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術によれば、混合気の燃焼速度や燃焼温度等の燃焼状態は考慮されていない。このため、電極ギャップが拡大した場合に、通電時間のみに変更が加えられてしまう結果、或いは点火エネルギーを最小限にするように通電時間に変更が加えられる結果、例えば、混合気の燃焼温度が高温となる等、燃焼状態が変化するという技術的問題点がある。
【０００８】
本発明は、例えば、上記課題に鑑みて成されたものであり、点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、内燃機関の燃焼状態の変化を抑制する内燃機関の制御装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置は、上記課題を解決するために、離間して相対向する中心電極及び接地電極を有する点火プラグを気筒に備える内燃機関を制御する制御装置であって、前記中心電極及び前記接地電極間の距離を特定する距離特定手段と、該特定された距離に応じて、前記内燃機関の燃焼状態を規定する所定パラメータに変更を加えるパラメータ変更手段とを備える。
【００１０】
本発明の制御装置によれば、例えば自動車等の車両におけるエンジンである内燃機関の動作時に、制御装置は、内燃機関の燃焼状態を制御する。具体的には、燃焼温度や燃焼速度等を変化させる、例えば混合気の空燃比や点火プラグの点火時期を制御する。この際、距離特定手段により、点火プラグの中心電極及び接地電極間の距離、即ち電極ギャップが、例えば放電電圧や点火プラグの点火回数等に基づいて特定される。本発明において「距離を特定する」は、かかる距離を算出若しくは演算する、推測、推定若しくは予測する、又は、直接若しくは間接的に計測する場合も含む。更に、「距離を特定する」は、かかる距離を直接特定する場合の他、距離と一対一的な対応関係にある点火プラグの表面の磨耗量を特定する場合も含む。即ち、「中心電極及び接地電極間の距離を特定する距離特定手段」とは、「予め形状が決まっている点火プラグにおける、中心電極及び接地電極の相対向する表面部分における磨耗量或いは磨耗した距離を特定する距離特定手段」の場合も含む。
【００１１】
本願発明者の研究によれば、一般に内燃機関において混合気は、点火プラグの両電極間における火花放電により着火されるので、該火花放電の衝撃により電極が磨耗される結果、電極ギャップが拡大する。従って、仮に何らの対策も施さねば、電極ギャップの拡大に伴って、点火プラグにおける着火性が向上する。このため、両電極間で発生した火炎核が、混合気に燃焼反応を起こさせるために必要な熱エネルギーを供給するまでの時間が短くなる。従って、仮に混合気の空燃比や点火時期等を変化させなければ、燃焼状態が変化する結果、例えば、燃焼温度が高温となり、空気中の窒素が酸化されやすくなり、ＮＯｘ排出量が増加してしまう。
【００１２】
しかるに本発明によれば、上述の如く距離特定手段により特定された電極ギャップに応じて、パラメータ変更手段により、例えば混合気の空燃比や点火プラグの点火時期等の所定種類の内燃機関の燃焼状態を規定する所定パラメータに変更が加えられる。ここに本発明に係る「所定パラメータ」とは、典型的には、かかる空燃比や点火時期であるが、より一般には、内燃機関の燃焼状態に係る何らかの物理量やパラメータという意味である。この際、変更するパラメータは一種類でもよいし、複数種類でもよい。これにより、燃焼温度の変化を抑制することができ、ＮＯｘ排出量の変化量を抑制することができる。
【００１３】
従って、点火プラグの両電極間における火花放電の衝撃により電極が磨耗されて、電極ギャップが拡大しても、パラメータ変更手段によりパラメータを変化させることで、点火プラグにおける着火性の変化を抑制することが可能となる。具体的には、両電極間で発生した火炎核が電極に当たりにくくなったり、火炎核の熱が電極に奪われなくなったりする、即ち、消炎効果が減少することを効果的に防止或いは阻止できる。このため、火炎核が、混合気に燃焼反応を起こさせるために必要な熱エネルギーを供給するまでの時間、即ち、ある大きさに成長するまでの時間が短くなることを阻止できる。この火花放電による両電極の磨耗量は、具体的には例えば、コンマ数ミリメートルにも及び得るが、かかる磨耗量による着火性の変化を効果的に防止或いは阻止できるのである。このように、所定の点火時期に点火プラグの両電極間に電圧を印加しても、混合気の燃焼反応が起こるまでの時間が短くなることを阻止できる。よって、例えば、燃焼温度が高温となることで空気中の窒素が酸化されやすくなり、これによりＮＯｘ排出量が増加してしまう事態を防止できる。ＮＯｘ排出量は、法令により上限値が定められているので、このようなＮＯｘ排出量の増加防止は、実用上極めて望ましい。
【００１４】
以上の結果、本発明の内燃機関の制御装置によれば、特定された距離に応じて、燃焼状態を規定するパラメータに変化を加えることにより、点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、燃焼状態の変化を抑制することができる。
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置の一態様では、前記パラメータ変更手段は、前記パラメータとして、前記内燃機関の空燃比に変更を加える。
【００１６】
この態様によれば、パラメータ変更手段は、内燃機関の燃焼状態を規定するパラメータとして空燃比に変更を加える。具体的には、電極ギャップが拡大するにつれて、空燃比がリーンになるように制御する。空燃比がリーンになるほど、火炎核に隣接する未燃混合気が少なくなり、燃焼反応を起こさせにくくなる、或いは、燃焼反応が連続して起こりにくくなる。これにより、燃焼状態の変化を抑制することができる。また、空燃比がリーンになるほど、混合気の燃焼温度は上昇するが、ＮＯｘの発生量が減少し、ＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００１７】
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記パラメータ変更手段は、前記パラメータとして、前記点火プラグの点火時期を制御する。
【００１８】
この態様によれば、パラメータ変更手段は、内燃機関の燃焼状態を規定するパラメータとして点火プラグの点火時期を制御する。具体的には、電極ギャップが拡大するにつれて、点火時期を遅角させるように制御する。点火時期を遅角させると、例えば気筒内の圧力が減少するので、燃焼速度が減少する。これにより、燃焼状態の変化を抑制することができる。また、点火時期を遅角させるほど、内燃機関の気筒内における混合気の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量が減少し、ＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００１９】
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様によれば、前記距離特定手段は、前記点火プラグの点火回数を検出する点火回数検出手段と、前記検出された点火回数に基づいて、前記距離を算出する算出手段とを有する。
【００２０】
この態様によれば、点火回数検出手段は、点火プラグの点火回数を検出する。ここに本発明に係る「点火回数を検出する」とは、かかる点火回数を直接検出する場合の他、点火回数に応じて変化する或いは点火回数を規定する他のパラメータに基づいて、間接的に検出する場合も含む。点火回数検出手段は、具体的には例えば、ピストンの上死点パルスから内燃機関の回転数を検出し、該検出された回転数に基づいて、点火回数を検出或いは算出する。
【００２１】
演算手段は、検出された点火回数に基づいて、点火プラグの両電極間の距離を算出する。点火プラグの電極は電圧が印加される度、即ち点火される度に、火花放電の衝撃により磨耗される。このため、点火プラグの点火回数と電極ギャップ或いは磨耗量との間には、一定の関係が成立する。従って、演算手段は、例えば所定の演算式、或いは、点火回数と電極ギャップとの関係を定めるマップ等により、電極ギャップを算出或いは特定する。尚、このようなマップは、例えば、実験により点火回数と電極ギャップとを計測し、両者の関係を特定することで、構成すればよい。或いは、シミュレーション等により構成すればよい。
【００２２】
以上の結果、この態様によれば、比較的容易にして点火プラグの中心電極及び接地電極間の距離を算出或いは特定することができる。
【００２３】
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様によれば、前記距離特定手段は、前記気筒内の圧力を検出する内圧検出手段と、前記中心電極及び前記接地電極間にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、前記検出された電圧及び前記検出された圧力に基づいて、前記点火プラグの距離を演算する演算手段とを有する。
【００２４】
この態様によれば、例えば電圧計である電圧検出手段は、点火プラグの両電極間にかかる電圧を検出する。該電圧が所定の閾値、即ち放電開始電圧を超えると、両電極間において火花放電が生ずる。電圧検出手段は、両電極間において生ずる火花放電の実際の放電電圧に対応する、放電開始電圧を検出する。
【００２５】
例えば内圧センサである内圧検出手段は、火花放電の発生時、即ち点火時の気筒内の圧力を検出する。放電開始電圧は、主に電極間の距離、即ち電極ギャップ、及び気筒内の圧力によって決定される。従って、放電開始電圧及び圧力を検出しさえすれば、電極ギャップを特定することができる。
【００２６】
尚、「気筒内の圧力を検出する」とは、かかる圧力を直接検出する場合の他、圧力に応じて変化する或いは圧力を規定する他のパラメータに基づいて、間接的に検出する場合も含む。同様に、「電圧を検出する」とは、かかる電圧を直接検出する場合の他、電圧に応じて変化する或いは電圧を規定する他のパラメータに基づいて、間接的に検出する場合も含む。
【００２７】
演算手段は、検出された電圧及び検出された圧力に基づいて、例えば所定の演算式により、点火プラグの両電極間の距離を算出する。
【００２８】
以上の結果、この態様によれば、比較的容易にして点火プラグの中心電極及び接地電極間の距離を算出或いは特定することができる。加えて、点火プラグを交換しても、作業者が特別な操作を行う等の負担がなく、実用上非常に有利である。
【００２９】
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記パラメータ変更手段は、前記特定された距離の変化に起因する前記燃焼状態の変化が小さくなるように、前記所定パラメータに変更を加える。
【００３０】
この態様によれば、パラメータ変更手段は、特定された点火プラグの両電極間の距離の変化、即ち電極ギャップの変化に起因する燃焼状態の変化が小さくなるように、例えば、混合気の空燃比や点火プラグの点火時期等の所定パラメータに変更を加える。これにより、点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、燃焼状態の変化を抑制することができる。
【００３１】
本発明の内燃機関の制御方法は、上記課題を解決するために、離間して相対向する中心電極及び接地電極を有する点火プラグを気筒に備える内燃機関を制御する制御方法であって、前記中心電極及び前記接地電極間の距離を特定する距離特定工程と、該特定された距離に応じて、前記内燃機関の燃焼状態を規定する所定パラメータに変更を加えるパラメータ変更工程とを備える。
【００３２】
本発明の内燃機関の制御方法によれば、上述した本発明の内燃機関の制御装置と同様に、点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、燃焼状態の変化を抑制することができる。
【００３３】
尚、本発明の内燃機関の制御方法においても、上述した本発明の内燃機関の制御装置における各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
【００３４】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態を、図１乃至５を参照して説明する。
【００３６】
先ず、図１を参照して本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を備える内燃機関及びその周辺装置を表すブロック図である。
【００３７】
図１において、内燃機関の制御装置は、点火プラグ１１の中心電極及び接地電極間の距離を特定し、該特定された距離に応じて、内燃機関１の燃焼状態を規定する所定種類のパラメータに変更を加えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０を備える。ここに、本実施形態に係るＥＣＵ３０は、本発明に係る「距離特定手段」及び「パラメータ変更手段」の一例である。
【００３８】
尚、ＥＣＵ３０は、このような点火に係る制御の他に、内燃機関１における或いは内燃機関１が搭載された車両における、各種電子制御を行うように構成されている。言い換えれば、本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ３０の一部を、内燃機関の制御装置の一部として用いている。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３０１と、例えば、バックアップＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであるメモリ３０２と、信号の入出力をする入出力回路３０３とを有する。
【００４０】
内燃機関の制御装置は、更に、点火プラグ１１に電圧を印加する点火コイル２１と、点火プラグ１１の中心電極及び接地電極間にかかる電圧を検出する電圧センサ２２と、気筒１２内の圧力を検出する内圧センサ２３と、ピストン１８が上死点に達した時に発する上死点パルスを検出する上死点パルスセンサ２４とを備える。ここに本実施形態に係る電圧センサ２２及び内圧センサ２３は、夫々、本発明に係る「電圧検出手段」、及び「内圧検出手段」の一例である。
【００４１】
内燃機関１の気筒１２には、流入する空気量を検出するエアフロメータ１５と、空気の供給量を調節するスロットルバルブ１６と、燃料を供給する燃料噴射弁１７等が設けられた吸気管１３が接続されている。該吸気管１３を介して気筒１２に導入された混合気は、点火コイル２１により点火プラグ１１の中心電極と接地電極との間に高電圧が印加され、両電極間において火花放電が発生することにより着火される。燃焼後の排気は、排気管１４を通って排出される。
【００４２】
尚、内燃機関１は、複数の気筒を備えているが、図１には、説明の便宜上複数の気筒のうち１つの気筒１２を示している。
【００４３】
本発明に係る「点火回数検出手段」の一例としてのＥＣＵ３０は、上死点パルスセンサ２４により検出される上死点パルスの回数を積算し、該積算した回数に応じて、点火プラグ１１の点火回数を検出或いは算出する。本発明に係る「演算手段」の一例としてのＥＣＵ３０は、検出された点火回数に基づいて、点火プラグ１１の電極ギャップを算出する。
【００４４】
次に、ＥＣＵ３０において、点火プラグ１１の電極ギャップを算出する方法について、図２を参照して説明を加える。図２は、点火回数とギャップ磨耗量との関係を定めるマップの一例である。このようなマップは、例えば、実験により点火回数とギャップ磨耗量とを計測し構成すればよい。或いは、シミュレーション等により構成すればよい。ここで「ギャップ磨耗量」とは、点火プラグ１１の中心電極及び接地電極が、両電極間で発生した火花放電の衝撃により磨耗された量をいい、具体的には例えば、磨耗された電極の体積をいう。
【００４５】
ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０１は、上死点パルスセンサ２４により検出される上死点パルスの回数を積算する。内燃機関１は複数の気筒を有しており、上死点パルスは気筒毎に検出される。従って、積算された上死点パルスの回数は全気筒についての合算値であるため、ＣＰＵ３０１は、例えば、気筒１２の点火サイクル等から点火プラグ１１の点火回数を算出する。
【００４６】
ＣＰＵ３０１は、点火プラグ１１の点火回数に基づいて、メモリ３０２に格納されている図２に示すようなマップからギャップ磨耗量を特定する。例えば、ギャップ磨耗量が磨耗された電極の体積で表されている場合、ＣＰＵ３０１は、特定したギャップ磨耗量に基づいて、例えば、電極の形状等を考慮した所定の演算式等により、電極ギャップを算出する。
【００４７】
尚、図２に示すマップにおいて、縦軸は電極ギャップであってもよい。この場合は、所定の演算式等により、ギャップ磨耗量から電極ギャップを算出する過程を省略することができるので、処理時間の短縮を図ることができる。また図２では、点火回数とギャップ磨耗量とは便宜上、単純な比例関係（即ち、一次関数の関係又はこれに近似される関係）にあるものとして図示しているが、点火プラグの電極形状によっては、このような比例関係とはならない場合もある。かかる場合であっても、両者間に一定の対応関係（例えば、二次関数若しくは高次関数の関係又はこれらに近似される関係）がある限りにおいて、同様の手法でマップにより、ギャップ磨耗量から電極ギャップを求めることが可能である。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３０において、算出された電極ギャップに応じて、内燃機関１の燃焼状態を規定する所定パラメータを制御する方法について、図３及び４を参照して説明を加える。図３は、ギャップ磨耗量とリーン増加量との関係を定めるマップの一例である。ここに「リーン増加量」とは、どの程度空燃比をリーンにするかを表す係数である。図４は、ギャップ磨耗量と点火時期遅角量との関係を定めるマップの一例である。ここで、本実施形態では、便宜的に遅角量を負の値としている。
【００４９】
このようなマップは、例えば、実験により、様々な磨耗量の点火プラグを用いて、リーン増加量又は点火時期遅角量を変化させた時の燃焼温度、ＮＯｘ排出量等を計測し、ギャップ磨耗量に対して最適なリーン増加量又は点火時期遅角量を特定して構成すればよい。尚、図３及び４に示すマップにおいて、横軸は電極ギャップであってもよい。図３及び４に示すようなマップの横軸の物理量又はパラメータを、図２に示すようなマップの縦軸の物理量又はパラメータと同一にすれば、処理を円滑に行うことができる。
【００５０】
ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０１は、先ず、内燃機関１における空燃比がリーンである運転（以下、リーン運転という）であるか否かを判定する。リーン運転でない場合は、ＥＣＵ３０は、内燃機関１の燃焼状態を規定するパラメータに変更を加えず、例えば、所定の基本空燃比や基本点火時期での運転を維持する。ここで基本空燃比は、例えば理論空燃比であり、基本点火時期は、内燃機関１に合わせた適切なタイミングであり、例えば５度進角したタイミングである。尚、基本空燃比や基本点火時期は、固定値でもよいし、内燃機関１の負荷や冷却水温に応じて可変であってもよい。
【００５１】
リーン運転である場合、ＣＰＵ３０１は、メモリ３０２に格納されている図３及び４に示すようなマップから、ギャップ磨耗量に応じた、リーン増加量及び点火時期遅角量を特定する。ＣＰＵ３０１は、特定されたリーン増加量及び点火時期遅角量に基づいて、空燃比の変更及び点火時期の制御を行う。
【００５２】
空燃比の変更は、点火プラグ１１の電極の磨耗がない場合のリーン運転に対応して設定されている空燃比に、求めたリーン増加量を乗じた空燃比になるように、スロットルバルブ１６又は燃料噴射弁１７、或いはその両方を制御する。ここで、電極の磨耗がない場合のリーン運転に対応して設定されている空燃比は、例えば、基本空燃比に目標の空燃比になるようなリーン設定値を乗じて求めればよい。具体的には例えば、基本空燃比が１４．７であり、目標の空燃比が２１である場合、リーン設定値を１．４３として乗ずればよい。点火時期の制御は、基本点火時期に点火時期遅角量を加えたタイミングで点火するように、点火コイル２１を制御する。
【００５３】
尚、内燃機関１の燃焼状態を規定するパラメータの制御は、空燃比と点火時期のうち一方のみ行ってもよく、内燃機関１の例えば温度や負荷等の状態や性能に合わせて行えばよい。
【００５４】
次に、以上のように構成された内燃機関の制御装置において、ＥＣＵ３０が実行する燃焼制御処理を図５のフローチャートを用いて説明する。この燃焼制御処理は、主に車両が走行中に、例えば定期的に又は不定期的にコンマ数秒毎〜数秒毎に実行される。
【００５５】
先ず、例えば、上死点パルスセンサ２４により検出された上死点パルスに基づいて、点火プラグ１１の点火回数が検出される（ステップＳ１０１）。次に、検出された点火回数に基づいて、点火プラグ１１のギャップ磨耗量が算出される（ステップＳ１０２）。続いて、リーン運転であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。リーン運転でなければ（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、所定の基本空燃比（ステップＳ１０４）及び基本点火時期（ステップＳ１０５）での運転を維持して、一旦処理を終了する。
【００５６】
リーン運転であれば（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ギャップ磨耗量に応じたリーン増加量を求める（ステップＳ１０６）。次に、所定の演算式によって空燃比を求め、該求められた空燃比になるように、スロットルバルブ１６又は燃料噴射弁１７、或いはその両方を制御する（ステップＳ１０７）。
【００５７】
次に、ギャップ磨耗量に応じた点火時期遅角量を求める（ステップＳ１０８）。次に、所定の演算式によって点火時期を求め、該求められた点火時期で点火するように、点火コイル２１を制御し（ステップＳ１０９）、一旦処理を終了する。
【００５８】
尚、空燃比の制御のみ行う場合は、ステップＳ１０８及びＳ１０９の代わりに、ステップＳ１０５とすればよい。また、点火時期の制御のみ行う場合は、ステップＳ１０６及びＳ１０７に代えて、「基本空燃比×リーン設定値」とすればよい。
【００５９】
このように、本実施形態では、点火プラグ１１の点火回数に基づいて、点火プラグ１１のギャップ磨耗量を算出し、該算出したギャップ磨耗量に応じて、空燃比又は点火時期、或いはその両方が制御される。従って、本発明の第１実施形態によれば、点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、内燃機関の燃焼状態の変化を抑制することができる。
＜第２実施形態＞
本発明の内燃機関の制御装置に係る第２実施形態を、図６乃至８を参照して説明する。第２実施形態では、ＥＣＵ３０における燃焼制御処理が異なる以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略する。
【００６０】
本実施形態では、内圧センサ２３により点火時の気筒１２内の圧力（以下、点火時筒内圧ともいう）を検出し、電圧センサ２２により点火プラグ１１の中心電極及び接地電極間にかかる電圧を検出し、該検出された圧力及び検出された電圧に基づいて、点火プラグ１１の電極ギャップを算出している。
【００６１】
ＥＣＵ３０において、点火プラグ１１の電極ギャップを算出する方法について、図６及び７を参照して説明を加える。図６は、点火プラグ１１の中心電極にかかる電圧の変化を示す特性図の一例である。ここで、点火プラグ１１の接地電極の電位はゼロであるので、中心電極にかかる電圧は、点火プラグ１１の中心電極及び接地電極間にかかる電圧を表している。また、図６における「最大電圧」は、放電開始電圧を表しており、実際に点火プラグ１１の両電極間で生ずる放電の電圧に対応している。
【００６２】
図７は、点火プラグ１１の電極ギャップに応じた、点火時筒内圧と点火プラグ１１の中心電極にかかる最大電圧との関係を定めるマップの一例である。このようなマップは、例えば、実験により、様々な電極ギャップを有する点火プラグを用いて、点火時筒内圧を変化させた時の最大電圧を計測し、構成すればよい。
【００６３】
ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０１は、内圧センサ２３により検出された点火時筒内圧、及び電圧センサ２２により検出された最大電圧に基づいて、メモリ３０２に格納されている図７に示すようなマップから、点火プラグ１１の電極ギャップを特定する。
【００６４】
次に、本実施形態において、ＥＣＵ３０が実行する燃焼制御処理を図８のフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、第１実施形態における図５の燃焼制御処理のステップＳ１０１及びＳ１０２の処理が図８のように変形されている以外は、第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略する。この燃焼制御処理は、主に車両が走行中に、例えば定期的に又は不定期的にコンマ数秒毎〜数秒毎に実行される。
【００６５】
図８において、ＥＣＵ３０は、先ず、内圧センサ２３により検出された点火時筒内圧（ステップＳ２０１）、及び電圧センサ２２により検出された最大電圧を取得する（ステップＳ２０２）。次に、検出された点火時筒内圧及び検出された最大電圧に基づいて、電極ギャップを特定する（ステップＳ２０３）。次に、該特定された電極ギャップに基づいて、ギャップ磨耗量が算出される（ステップＳ２０４）。
【００６６】
特定された電極ギャップからギャップ磨耗量を算出する方法は、例えば、求められた電極ギャップと初期の電極ギャップとの差から求めればよい。ここに「初期の電極ギャップ」とは、電極が磨耗していないときの電極ギャップのことであり、例えば１．１ｍｍである。この場合、ギャップ磨耗量は「高さ」として求められる。ギャップ磨耗量を「体積」として求める場合は、電極の形状等を考慮した所定の演算式や電極ギャップと体積で表されたギャップ磨耗量との関係を定めるマップ等により求めればよい。
【００６７】
尚、図５のフローチャートにおけるステップＳ１０６及びＳ１０８で使用する、図３及び４に示すようなマップの横軸が電極ギャップである場合は、図８のフローチャートにおけるステップＳ２０４はなくてもよい。
【００６８】
このように、本実施形態では、点火時筒内圧及び放電開始電圧に基づいて、点火プラグ１１のギャップ磨耗量を求め、該求められたギャップ磨耗量に応じて、内燃機関１の燃焼状態を規定するパラメータとしての空燃比又は点火時期、或いはその両方が制御される。従って、本発明の第２実施形態によれば、点火プラグの電極ギャップが拡大した場合に、内燃機関の燃焼状態の変化を抑制することができる。
【００６９】
加えて、点火筒内圧及び放電開始電圧から直接的に点火プラグの電極ギャップを特定することができるので、第１実施形態のように点火回数から間接的に電極ギャップを特定する場合に比べて、精度を高めることができる。また、点火プラグの交換を行った場合に、例えば、点火回数をリセットする等の特別な操作を行う必要が無く、実用上非常に有利である。
【００７０】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を備える内燃機関及びその周辺装置を表すブロック図である。
【図２】点火回数とギャップ磨耗量との関係を定めるマップの一例である。
【図３】ギャップ磨耗量とリーン増加量との関係を定めるマップの一例である。
【図４】ギャップ磨耗量と点火時期遅角量との関係を定めるマップの一例である。
【図５】第１実施形態においてＥＣＵが実行する燃焼制御処理のフローチャートである。
【図６】点火プラグの中心電極にかかる電圧の変化を示す特性図の一例である。
【図７】点火プラグの電極ギャップに応じた、点火時筒内圧と放電の最大電圧との関係を定めるマップの一例である。
【図８】第２実施形態においてＥＣＵが実行する燃焼制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１…内燃機関、１１…点火プラグ、１２…気筒、１３…吸気管、１４…排気管、１５…エアフロメータ、１６…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…ピストン、２１…点火コイル、２２…電圧センサ、２３…内圧センサ、２４…上死点パルスセンサ、３０…ＥＣＵ
【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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【図８】
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