(57)【要約】【課題】複数の点火プラグを備える内燃機関において、点火要求電圧の高い条件で運転している場合の失火を抑制すること。【解決手段】この内燃機関は、火花点火式の内燃機関である。この内燃機関は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置される第１点火プラグ７1と、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに配置される第２点火プラグ７2とを備える。そして、前記第１点火プラグ７1のプラグギャップ初期値は、前記第２点火プラグ７2のプラグギャップ初期値よりも小さくなっている。【選択図】        図１
2005315105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式の内燃機関であって、
前記内燃機関の燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、
前記燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、を備え、
前記ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値と、前記中央点火プラグのプラグギャップ初期値とが異なることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記中央点火プラグのプラグギャップ初期値は、前記ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
火花点火式の内燃機関であって、
前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、
前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるとともに、リーンバーン運転をしないときには放電を停止するボア端点火プラグと、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
火花点火式の内燃機関であって、
混合気が燃焼した後の排気を前記内燃機関の吸気系に還流させる排気還流通路と、
前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、
前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるとともに、前記内燃機関の排気を前記内燃機関の吸気側に還流しないときには放電を停止するボア端点火プラグと、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
火花点火式の内燃機関であって、
点火用電源から電力が供給されるとともに、前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、
前記点火用電源から電力が供給されるとともに前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、を備え、
前記点火用電源の電圧が規定値以下、かつリーンバーン運転でない場合には、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
火花点火式の内燃機関であって、
前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、
前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、を備え、
点火時期が点火上死点近傍まで遅角したときには、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少することを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
前記ボア端点火プラグの放電を停止する際には、前記中央点火プラグの点火時期が、前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとを用いて点火する場合よりも進角することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
火花点火式の内燃機関であって、
前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、
前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、
前記中央点火プラグ及び前記ボア端点火プラグへ電力を供給する点火用電源の電圧が規定値以下の場合には、前記内燃機関の運転条件によって定められる過給圧よりも低い圧力で前記内燃機関に過給する過給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関の制御に用いるものであり、
前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、
前記内燃機関がリーンバーン運転をしないと判定されたときには、前記ボア端点火プラグの放電を停止して、前記中央点火プラグにより点火させる点火制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、排気を前記内燃機関の吸気系に還流させる排気還流通路とを備える内燃機関の制御に用いるものであり、
前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、
前記内燃機関が排気を還流させないと判定されたときには、前記ボア端点火プラグの放電を停止して、前記中央点火プラグに点火させる点火制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関の制御に用いるものであり、
前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとに電力を供給する点火用電源の電圧を判定する電源電圧判定部と、
前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、
前記点火用電源の電圧が規定値以下、かつ前記内燃機関がリーンバーン運転でない場合には、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少させる点火制御部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関の制御に用いるものであり、
前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、
前記内燃機関の点火時期を判定する点火時期判定部と、
少なくとも前記内燃機関がリーンバーン運転でない場合、かつ前記点火時期が上死点近傍まで遅角しているときには、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記点火制御部は、前記ボア端点火プラグの放電を停止する際には、前記中央点火プラグの点火時期を、前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとを用いて点火する場合よりも進角させることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、前記内燃機関に過給する過給機とを備える内燃機関の制御に用いるものであり、
前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとに電力を供給する点火用電源の電圧を判定する電源電圧判定部と、
前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、
前記点火用電源の電圧が規定値以下の場合には、前記内燃機関の運転条件によって定められる過給圧よりも低い圧力で前記内燃機関に過給させる過給圧変更部と、
を備えることを特徴とする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、複数の点火プラグを備える内燃機関に関し、さらに詳しくは、点火要求電圧の高い条件で運転している場合の失火を抑制できる内燃機関及び内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式の内燃機関においては、複数の点火プラグを用いて燃焼室内の混合気に点火する、いわゆる多点点火式の内燃機関が知られている。多点点火式では、混合気に対する着火性が向上することから、リーンバーン運転やＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）を行う際にも安定して混合気に着火できる。このような多点点火式の内燃機関では、例えば、スワールの強い燃焼室周辺に設置する点火プラグを中央部のものよりも火花が吹き飛ばされにくいものとする内燃機関が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、過給を行う内燃機関の場合、圧縮比の高い内燃機関の場合、あるいは圧縮比が高い内燃機関で過給を行う場合には、点火プラグの点火要求電圧が高くなる。このため、特許文献１に開示された内燃機関では、点火系の負荷が増大し、場合によっては失火を招くおそれがある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の点火プラグを備える内燃機関において、点火要求電圧の高い条件で内燃機関を運転している場合の失火を抑制できる内燃機関及び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】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、前記内燃機関の燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、前記燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、を備え、前記ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値と、前記中央点火プラグのプラグギャップ初期値とが異なることを特徴とする。
【０００６】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記中央点火プラグのプラグギャップ初期値は、前記ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
次の本発明に係る内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるとともに、リーンバーン運転をしないときには放電を停止するボア端点火プラグと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
次の本発明に係る内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、混合気が燃焼した後の排気を前記内燃機関の吸気系に還流させる排気還流通路と、前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるとともに、前記内燃機関の排気を前記内燃機関の吸気側に還流しないときには放電を停止するボア端点火プラグと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、点火用電源から電力が供給されるとともに、前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記点火用電源から電力が供給されるとともに前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、を備え、前記点火用電源の電圧が規定値以下、かつリーンバーン運転でない場合には、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、を備え、点火時期が点火上死点近傍まで遅角したときには、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少することを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記ボア端点火プラグの放電を停止する際には、前記中央点火プラグの点火時期が、前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとを用いて点火する場合よりも進角することを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る内燃機関は、火花点火式の内燃機関であって、前記内燃機関の燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、前記中央点火プラグ及び前記ボア端点火プラグへ電力を供給する点火用電源の電圧が規定値以下の場合には、前記内燃機関の運転条件によって定められる過給圧よりも低い圧力で前記内燃機関に過給する過給手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関の制御に用いるものであり、前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、前記内燃機関がリーンバーン運転をしないと判定されたときには、前記ボア端点火プラグの放電を停止して、前記中央点火プラグにより点火させる点火制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１４】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、排気を前記内燃機関の吸気系に還流させる排気還流通路とを備える内燃機関の制御に用いるものであり、前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、前記内燃機関が排気を還流させないと判定されたときには、前記ボア端点火プラグの放電を停止して、前記中央点火プラグに点火させる点火制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１５】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関の制御に用いるものであり、前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとに電力を供給する点火用電源の電圧を判定する電源電圧判定部と、前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、前記点火用電源の電圧が規定値以下、かつ前記内燃機関がリーンバーン運転でない場合には、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少させる点火制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関の制御に用いるものであり、前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、前記内燃機関の点火時期を判定する点火時期判定部と、少なくとも前記内燃機関がリーンバーン運転でない場合、かつ前記点火時期が上死点近傍まで遅角しているときには、点火に用いる前記中央点火プラグ又は前記ボア端点火プラグの個数を減少させることを特徴とする。
【００１７】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記点火制御部は、前記ボア端点火プラグの放電を停止する際には、前記中央点火プラグの点火時期を、前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとを用いて点火する場合よりも進角させることを特徴とする。
【００１８】
次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室の中央部分に少なくとも１個配置される中央点火プラグと、前記燃焼室のボア端部に少なくとも１個配置されるボア端点火プラグと、前記内燃機関に過給する過給機とを備える内燃機関の制御に用いるものであり、前記中央点火プラグと前記ボア端点火プラグとに電力を供給する点火用電源の電圧を判定する電源電圧判定部と、前記内燃機関の運転条件を判定する運転条件判定部と、前記点火用電源の電圧が規定値以下の場合には、前記内燃機関の運転条件によって定められる過給圧よりも低い圧力で前記内燃機関に過給させる過給圧変更部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る内燃機関及び内燃機関の制御装置では、点火要求電圧の高い条件で内燃機関を運転している場合の失火を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例１における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明は、内燃機関であれば適用できるが、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましく適用できる。
【実施例１】
【００２１】
実施例１は、燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグと、燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグとで、プラグギャップ初期値を異ならせる点に特徴がある。図１は、実施例１に係る内燃機関及びその制御系を示す断面図である。図２−１〜図２−６は、実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。なお、実施例１では、内燃機関が備える単一の気筒を取り出して説明するが、本発明は多気筒、単気筒を問わずに適用できる。また、実施例１では、過給機を備える内燃機関を例として説明するが、本発明は過給機を備えていなくとも、圧縮比の高い内燃機関であれば適用できる。
【００２２】
この内燃機関１は、レシプロ式の内燃機関であるとともに、複数の点火プラグにより混合気に点火する火花点火式の内燃機関である。また、この内燃機関１は、気筒１ｓの燃焼室１ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射する直噴噴射弁３を備える、いわゆる直噴の内燃機関である。なお、吸気通路を構成する吸気ポート４内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁を備える内燃機関にも本発明は適用でき、また、ポート噴射弁と直噴噴射弁３とにより燃料を噴射する、いわゆるデュアル噴射弁の内燃機関にも本発明は適用できる。
【００２３】
内燃機関１は、過給手段を備える。この実施例においては、内燃機関１の排気によって駆動されるターボチャージャー（以下ターボという）６０を過給手段として備えている。このターボ６０は、コンプレッサ６０ｃと、内燃機関１の排気によりコンプレッサ６０ｃを駆動するタービン６０ｔと、両者を連結する回転軸６０ｓとで構成される。タービン６０ｔには、エキゾーストマニホールド（タービン上流側排気通路）９から内燃機関１の排気Ｅｘが供給されて、当該排気Ｅｘにより駆動される。なお、過給手段には、前記ターボ６０の他にも、いわゆる電動アシストターボや、いわゆるスーパーチャージャーも用いることができる。
【００２４】
また、この内燃機関１は、排気を内燃機関１の吸気側へ還流する、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）が実行できる。このため、タービン６０ｔの下流側における排気通路２４とコンプレッサ６０ｃの下流側における吸気通路２１とを結ぶ排気還流通路２６が設けられている。排気還流通路２６には、排気還流手段であるＥＧＲ弁８４が設けられている。そして、これを開くことで、内燃機関１の排気Ｅｘを吸気側へ還流させることができる。なお、この例においては触媒８３の上流から排気を抽気する。なお、ＥＧＲは、例えば、内燃機関１を成層燃焼領域で運転する場合等に用いられる。
【００２５】
この内燃機関１は、吸気通路２１に設けられる電子スロットル弁７０により、吸入空気量が調整される。電子スロットル弁７０は、バタフライバルブ７１と、これを駆動するアクチュエータ７２と、バタフライバルブ７１の開度を検出する開度センサ７３とで構成される。エンジンＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ４４からの出力を取得して、アクチュエータ７２に制御信号を送り、開度センサ７３からのバタフライバルブ開度のフィードバック信号に基づいて、バタフライバルブ７１を適切な開度に制御する。
【００２６】
内燃機関１に取り付けられたクランク角センサ４１によってクランク軸６のクランク角度ＣＡが検出される。エンジンＥＣＵ（Engine Control Unit）３０は、クランク角センサ４１、カムポジションセンサ４２、ノックセンサ４３、アクセル開度センサ４４、水温センサ４５、吸気温度センサ４６、エアフローセンサ４７、吸気圧力センサ４８その他のセンサ類からの出力を取得して、点火時期や燃料噴射量を決定する。そして、決定値に基づき、直噴噴射弁３から燃料Ｆを噴射させ、内燃機関１のシリンダヘッド１ｈに取り付けられる第１及び第２点火プラグ７1、７2に通電して、燃焼室１ｂ内の混合気に点火する。
【００２７】
エアクリーナ８１によって塵やごみが除去された空気Ａは、エアフローセンサ４７で流量が計測された後、吸気通路２０を通ってコンプレッサ６０ｃで圧縮される。ここで圧縮された空気Ａは、インタークーラー８２で冷却された後、電子スロットル弁７０を通過して吸気通路２２へ導かれる。空気Ａは、吸気通路２２につながる吸気ポート４から吸気弁８ｉを通って燃焼室１ｂ内に導入される。そして、直噴噴射弁３から噴射される燃料噴霧Ｆｍと混合気を形成し、この混合気が第１点火プラグ７1又は第２点火プラグ７2の少なくとも一方で着火されて、火炎伝播により燃焼する。なお、点火時期は、吸気弁８ｉを駆動する吸気カムシャフトの回転角を検出するカムポジションセンサ４２からの信号に基づいて決定される。
【００２８】
混合気の燃焼圧力はピストン５に伝えられ、ピストン５を往復運動させる。ピストン５の往復運動はコネテクティングロッド６ｃを介してクランク軸６に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排気Ｅｘとなり、排気弁８ｅを通ってエキゾーストマニホールド９へ排出される。そして、この排気Ｅｘは排気通路２４を通って触媒８３へ導かれ、ここで浄化されて空気中へ排出される。
【００２９】
エキゾーストマニホールド９と、タービン６０ｔの下流側における排気通路２４とは、バイパス通路２３ｂによりつながれている。そして、過給圧制御弁８５を開くことにより、タービン６０ｔをバイパスさせて排気Ｅｘを触媒８３へ流す。過給圧制御弁８５の開度又は開閉デューティを制御することで、ターボ６０の過給圧を制御することができる。また、ＥＧＲを行う際には、エンジンＥＣＵ３０からの指令によりＥＧＲ弁を開くことで、タービン６０ｔを駆動した後の排気Ｅｘを、内燃機関１の吸気側へ還流させることができる。ここで、吸気側とは、内燃機関１の吸気弁８ｉよりも上流側をいい、排気側とは、排気弁８ｅよりも下流側をいう。なお、実施例１に係る内燃機関１では、直噴噴射弁３により、圧縮行程で内燃機関１の燃焼室１ｂ内へ燃料を噴射するとともに、大量の空気を燃焼室１ｂ内へ導入すれば、成層燃焼領域でリーンバーン運転が実現できる。
【００３０】
実施例１に係る内燃機関１は、いわゆる多点点火式の内燃機関である。多点点火式の内燃機関は、リーンバーン運転やＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）時等のように、内燃機関１の燃焼が悪化する運転条件であるとき、混合気への着火性を向上させて燃焼を改善できる。また、リーンバーン運転では、リーン限界を拡大して低ＮＯｘを実現するため、多点点火が好ましい。実施例１に係る内燃機関は、燃焼室１ｂの中央部１ｃと、燃焼室１ｂのボア端部１ｔとに、それぞれ少なくとも１個の点火プラグを備える。燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置される点火プラグを中央点火プラグといい、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに配置される点火プラグをボア端点火プラグという。図２−１に示すように、内燃機関１のシリンダヘッド１ｈには、中央点火プラグとして第１点火プラグ７1が燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置され、ボア端点火プラグとして第２点火プラグ７2が燃焼室１ｂのボア端部１ｔであって、吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ2との間に配置される。
【００３１】
ここで、燃焼室１ｂの中央部１ｃについて説明する。まず、図２−１に示すように、交差して配置される吸気弁８ｉ1と排気弁８ｅ2との外周上において吸気弁８ｉ1と排気弁８ｅ2とが最短距離となる点ｉ１、ｅ２、及び、交差して配置される及び吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ1との外周上において吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ1とが最短距離となる点ｉ２、ｅ１上で接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４を結ぶ。そして、各接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、各接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の交点とで囲まれる領域の内側が、燃焼室１ｂの中央部１ｃに相当する。また、各接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、各接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の交点とで囲まれる領域の外側が、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに相当する。
【００３２】
なお、図２−２に示すような、吸気弁８ｉと排気弁８ｅとをそれぞれ１個づつ備える場合には、燃焼室１ｂの中央部１ｃ及びボア端部１ｔは次のように扱う。吸気弁８ｉと排気弁８ｅとの最短距離Ｌｍｉｎを１辺とする四角形の内側の領域が、燃焼室１ｂの中央部１ｃに相当する。また、吸気弁８ｉと排気弁８ｅとの最短距離Ｌｍｉｎを１辺とする四角形の内側の領域が、燃焼室１ｂの中央部１ｃ及びボア端部１ｔに相当する。
【００３３】
また、図２−３に示すように、ボア端点火プラグである第２点火プラグ７2は、排気側であって、２個の排気弁８ｅ1、８ｅ2の間に配置してもよい。また、図２−４に示すように、ボア端点火プラグである第２点火プラグ７2は、吸気側であって、２個の吸気弁８ｉ1、８ｉ2の間に配置してもよい。さらに、図２−５、図２−６に示すように、３個以上の点火プラグを用いてもよい。例えば、図２−５に示す例では、ボア端点火プラグである第２点火７2と第３点火プラグ７3とを、燃焼室１ｂのボア端部１ｔであって、吸気弁８ｉ1と排気弁８ｅ1との間、及び吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ2との間にそれぞれ配置する。図２−６に示す例では、中央点火プラグである第１点火プラグ７1と第２点火７2とを燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置し、ボア端点火プラグである第３点火プラグ７3を気筒１ｓのボア端部１ｔであって、吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ2との間に配置する。次に、実施例１に係る内燃機関１が備える点火系について説明する。
【００３４】
図３は、実施例１に係る内燃機関が備える点火系を示す説明図である。ここで、点火系５０は、第１及び第２点火プラグ７1、７2と、イグニッションコイル５１と、イグナイター５２と、バッテリー５３とを含む。イグニッションコイル５１は、一次コイル５１1と二次コイル５１2とで構成されている。イグニッションコイル５１は、一次コイル５１1に接続されたバッテリー５３の電圧を２次コイル５１2で昇圧して、第１及び第２点火プラグ７1、７2に供給する。イグナイター５２はエンジンＥＣＵ３０に接続されており、エンジンＥＣＵ３０から送られる点火信号に基づきイグニッションコイル５１に通電し、エンジンＥＣＵ３０によって決定されるタイミングで、各燃焼室１ｂ1、１ｂ2等が備える第１点火プラグ７1、第２点火プラグ７2から放電させる。次に、点火プラグの点火要求電圧について説明する。
【００３５】
点火プラグの点火要求電圧は、式（１）で表されるパッシェンの法則により決定される。
Ｖｒ＝Ｋ×Ｐ×ｄ＋Ｃ・・・（１）
ここで、Ｖｒは点火要求電圧、Ｋは比例定数、Ｐは点火時における燃焼室圧力、ｄはプラグギャップ、Ｃは定数であり、点火プラグ電極温度、電極形状、混合気濃度によって決定される。式（１）から分かるように、プラグギャップが大きく、点火時における燃焼室圧力が大きい場合、点火要求電圧Ｖｒが高くなる。例えば、過給機により過給をする内燃機関や、圧縮比の大きい内燃機関で、点火時期が点火ＴＤＣ（Top Death Center：上死点）に近い場合に点火要求電圧Ｖｒが高くなる。内燃機関が高い過給圧で高回転、かつ点火時期が点火ＴＤＣ近傍の場合、点火要求電圧Ｖｒが高くなるとともに、単位時間当たりの点火回数が増加する結果、点火系の負荷が大きくなり、最悪の場合失火を招くことがある。そこで、実施例１に係る内燃機関１では、次のような構成をとる。
【００３６】
図４−１は、燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグのプラグギャップを示す説明図である。図４−２は、燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグのプラグギャップを示す説明図である。実施例１に係る内燃機関１では、中央点火プラグとボア端点火プラグとで、プラグギャップ初期値を異ならせる。例えば、図４−１、図４−２に示すように、燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置される中央点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｃｓを、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに配置されるボア端点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｔｓよりも小さく設定する。
【００３７】
このようにすれば、プラグギャップの小さい方の点火プラグは確実に放電できる。これにより、ストイキ、あるいは燃料増量域において過給するような場合のように、点火要求電圧の高い運転領域であっても、プラグギャップの小さい方の点火プラグは点火要求電圧を低くできる。これにより、前記運転領域であっても、プラグギャップの小さい方の点火プラグにより確実に燃焼室１ｂ内の混合気に点火して、失火を抑制できる。その結果、リーンバーン運転やＥＧＲを行う場合から、高過給かつ点火時期が点火ＴＤＣ近傍の場合までの運転条件を確実にカバーできる。
【００３８】
特に、燃焼室１ｂの中央部１ｃは着火性がよいため、中央点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｃｓをボア端点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｔｓよりも小さくすれば、中央点火プラグから確実に放電させてより確実に混合気に着火することができる。また、ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｔｓは相対的に大きくなるので、燃焼室１ｂのボア端部において着火性が向上する。その結果、点火要求電圧の高い運転領域であっても、より確実に失火を抑制することができる。
【００３９】
ここで、中央点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｃｓは、例えば、ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｔｓの７０％〜８０％程度とする。より具体的には、ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｔｓが０．９ｍｍである場合、中央点火プラグのプラグギャップ初期値Ｇｃｓは０．７ｍｍとする。すなわち、相対的にプラグギャップ初期値が小さい方は、プラグギャップ初期値が大きい方の７０％〜８０％程度のプラグギャップ初期値とする。また、プラグギャップとは、点火プラグの電極間距離をいい、プラグギャップ初期値とは、使用前の点火プラグにおける中央電極７ｃと、側部電極７ｓとの距離をいう。
【００４０】
以上、実施例１によれば、点火要求電圧の高い条件で内燃機関を運転している場合においては、プラグギャップの小さい方の点火プラグにより確実に燃焼室内の混合気に点火できるので、前記条件下においても失火を抑制できる。なお、実施例１で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できるものとする。また、実施例１で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例１の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【実施例２】
【００４１】
実施例２は、燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグと、燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグとを備える内燃機関を運転するにあたり、リーンバーン運転でないとき、あるいはＥＧＲ実行中でないときには、ボア端点火プラグの放電を停止して、中央点火プラグのみを用いて点火する点に特徴がある。図５は、実施例２に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。実施例２に係る内燃機関の制御方法は、この内燃機関の制御装置１０を用いて実現できる。
【００４２】
内燃機関の制御装置１０は、エンジンＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。なお、エンジンＥＣＵ３０とは別個に、この実施例２に係る内燃機関の制御装置１０を用意し、これをエンジンＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、この実施例２に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたっては、エンジンＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を、前記内燃機関の制御装置１０が利用できるように構成してもよい。
【００４３】
内燃機関の制御装置１０は、運転条件判定部１１と、点火制御部１２とを含んで構成される。これらが、実施例２に係る内燃機関の制御方法を実行する部分となる。運転条件判定部１１と、点火制御部１２とは、内燃機関の制御装置１０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９を介して接続される。これにより、運転条件判定部１１と、点火制御部１２とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるように構成される。なお、装置構成上の必要に応じて片方向でデータを送受信するように構成してもよい（以下同様）。
【００４４】
内燃機関の制御装置１０とエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐと記憶部３０ｍとは、エンジンＥＣＵ３０に備えられる入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９を介して接続されており、これらの間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、内燃機関の制御装置１０はエンジンＥＣＵ３０が有する、内燃機関１の負荷や機関回転数その他の内燃機関の運転制御データを取得したり、内燃機関の制御装置１０の制御をエンジンＥＣＵ３０の内燃機関の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００４５】
また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９には、クランク角センサ４１、カムポジションセンサ４２、ノックセンサ４３、アクセル開度センサ４４、水温センサ４５、吸気温度センサ４６、エアフローセンサ４７、吸気圧力センサ４８その他の、内燃機関１の運転状態に関する情報を取得する各種センサ類が接続されている。これにより、エンジンＥＣＵ３０や内燃機関の制御装置１０は、内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得することができる。また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１９には、点火系５０や過給圧制御弁８５その他の制御対象が接続されており、内燃機関の制御装置１０の運転条件判定部１１、点火制御部１２、あるいはエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐからの制御信号によりこれらの動作を制御できるように構成されている。
【００４６】
記憶部３０ｍには、実施例２及び以下の実施例に係る内燃機関の制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、内燃機関１の運転制御に用いる燃料噴射量のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部３０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、内燃機関の制御装置１０やエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、メモリ及びＣＰＵにより構成することができる。
【００４７】
上記コンピュータプログラムは、運転条件判定部１１や点火制御部１２へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施例１に係る内燃機関の制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この内燃機関の制御装置１０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、運転条件判定部１１や点火制御部１２の機能を実現するものであってもよい。
【００４８】
次に、この内燃機関の制御装置１０を用いて、実施例２に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、次の説明にあたっては、適宜図１〜図５を参照されたい。また、次の説明においては、実施例１に係る内燃機関１を制御対象とする。すなわち、内燃機関１は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに第１点火プラグ７1（中央点火プラグ）を、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに第２点火プラグ７2（ボア端点火プラグ）を備えるとともに、第１点火プラグの初期プラグギャップが第２点火プラグの初期プラグギャップよりも小さいものである。しかし、実施例２は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに中央点火プラグを、燃焼室１ｂのボア端部１ｔにボア端点火プラグを備える内燃機関であれば適用でき、点火プラグの初期プラグギャップは特に限定されない。
【００４９】
図６は、実施例２に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例１に係る内燃機関の制御方法を実行するにあたり、内燃機関の制御装置が備える運転条件判定部１１は、エンジンＥＣＵ３０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を介して、各種センサ類からの情報を取得する（ステップＳ１０１）。そして、これらの情報を基に、内燃機関１の運転条件を判定する（ステップＳ１０２）。
【００５０】
運転条件判定部１１が内燃機関１の運転条件を判定した結果、リーンバーン運転中、又はＥＧＲ実行中の少なくとも一方で内燃機関１が運転されている場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、内燃機関１が備える第１及び第２点火プラグ７1、７2を用いて点火する（ステップＳ１０４）。このような運転領域では燃焼が緩慢になるので、２個の点火プラグにより点火して燃焼性を向上させることが好ましい。このように燃焼が緩慢な場合には、点火時期は進角側に設定されるため、点火要求電圧には余裕がある。
【００５１】
運転条件判定部１１が、リーンバーン運転中、又はＥＧＲ実行中のいずれでもない状態で内燃機関１が運転されていると判断したら（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、点火制御部１２は、第２点火プラグ７2による放電を停止、すなわち第２点火プラグ７2による点火を停止して、内燃機関１が備える第１点火プラグ７1のみを用いて点火する（ステップＳ１０５）。すなわち、第１点火プラグ７1のみの単独点火となる。エンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、この決定指令を受けて、第１点火プラグ７1のみの単独点火で内燃機関１を運転する。このような運転領域（例えば、ストイキ、燃料増量域）では、リーンバーン運転、あるいはＥＧＲ実行中と比較して、点火時期は大幅に遅角するため、点火系の負担を低減する必要があるからである。なお、このような運転領域（例えば、ストイキ、燃料増量域）では、燃焼が緩慢にならないので、燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置される第１点火プラグ７1のみを用いて点火すれば、十分な性能を得ることができる。
【００５２】
このようにすれば、ストイキにおける運転、あるいは燃料増量域で過給する運転のように点火要求電圧の高い運転条件において、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに配置される第２点火プラグ７2の放電を停止するので、点火系５０の負担を軽減できる。これにより、第１点火プラグ７1から確実に放電して混合気に着火できるので、点火要求電圧の高い運転条件においても失火を抑制できる。また、点火系５０の負担を軽減できるので、点火系５０で消費する電力を軽減し、燃料消費を低減させることができる。なお、第１点火プラグ７1のみの単独点火で内燃機関１を運転する場合（ステップＳ１０５）の点火時期は、第１及び第２点火プラグ７1、７2を用いる場合の点火時期よりも進角側にすることが好ましい。これにより、より点火要求電圧を低くできるので、点火系５０の負担をさらに軽減するとともに、燃料消費もさらに抑制できる。
【００５３】
さらに、第１点火プラグ７1のプラグギャップ初期値を第２点火プラグ７2のプラグギャップ初期値よりも小さくすれば、第１点火プラグ７1単独で点火する際の点火要求電圧を低くできる。これにより、第１点火プラグ７1からより確実に放電させることができるので、点火系５０の負担をさらに軽減できる。その結果、第１点火プラグ７1から確実に放電して混合気に着火できるので、点火要求電圧の高い運転条件においてもより確実に失火を抑制できる。
【００５４】
なお、第２点火プラグ７2による放電を停止する判断（ステップＳ１０３）には、上述した、「リーンバーン運転中、又はＥＧＲ実行中の少なくとも一方で内燃機関１が運転されている場合」という判断基準の代わりに、内燃機関１の負荷、点火時期を用いてもよい。そして、点火要求電圧が高くなる条件、すなわち、点火系５０の負担が大きくなる内燃機関１の負荷、点火時期で、第２点火プラグ７2による放電を停止してもよい。
【００５５】
以上、実施例２によれば、点火要求電圧の高い条件で内燃機関を運転している場合においては、ボア端点火プラグの放電を停止して、中央点火プラグのみを用いて点火する。これにより、中央点火プラグにより確実に燃焼室内の混合気に点火できるので、前記条件下においても失火を抑制できる。同時に、点火系の負担を軽減できるので、点火系で消費する電力を軽減し、燃料消費を低減させることができる。なお、実施例２で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できるものとする。また、実施例２で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例２の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【実施例３】
【００５６】
実施例３は、燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグと、燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグとを少なくとも備える内燃機関を運転するにあたり、内燃機関のトルクショック軽減のための点火時期を遅角させる制御を実行する際には、点火に用いる点火プラグ数を減少させる点に特徴がある。図７は、実施例３に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。実施例３に係る内燃機関の制御方法は、この内燃機関の制御装置１０ａを用いて実現できる。
【００５７】
実施例３に係る内燃機関の制御装置１０ａは、実施例２に係る内燃機関の制御装置１０とほぼ同様の構成であるが、制御対象である内燃機関の点火時期を判定する点火時期判定部１３をさらに備える点が異なる。他の構成は実施例２に係る内燃機関の制御装置１０と同一なので説明を省略する。次に、この内燃機関の制御装置１０ａを用いて、実施例３に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、次の説明にあたっては、適宜図１〜図４、図７を参照されたい。
【００５８】
また、次の説明においては、実施例１に係る内燃機関１を制御対象とする。すなわち、内燃機関１は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに第１点火プラグ７1（中央点火プラグ）を、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに第２点火プラグ７2（ボア端点火プラグ）を備えるとともに、第１点火プラグの初期プラグギャップが第２点火プラグの初期プラグギャップよりも小さいものである。しかし、実施例３は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに中央点火プラグを、燃焼室１ｂのボア端部１ｔにボア端点火プラグを備える内燃機関であれば適用でき、点火プラグの初期プラグギャップは特に限定されない。また、点火プラグの個数も限定されない。
【００５９】
図８は、実施例３に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例３に係る内燃機関の制御方法を実行するにあたり、内燃機関の制御装置１０ａが備える運転条件判定部１１は、エンジンＥＣＵ３０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を介して、各種センサ類からの情報を取得する（ステップＳ２０１）。そして、これらの情報を基に、運転条件判定部１１が内燃機関１の運転条件を判定する（ステップＳ２０２）。
【００６０】
リーンからストイキへの切り替えをするとき、リッチスパイクを実行するとき、又はノック制御を実行するときの少なくとも一つが発生したと運転条件判定部１１が判定した場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、エンジンＥＣＵ３０により点火時期遅角制御が実行される（ステップＳ２０４）。このとき、内燃機関の制御装置１０ａが備える点火時期判定部１３は、点火時期遅角制御が実行されることにより、点火時期が点火ＴＤＣ近傍になるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。図９は、点火に用いる点火プラグ数を減少させる範囲を示す説明図である。
【００６１】
点火時期判定部１３が、点火時期遅角制御によって点火時期が点火ＴＤＣ近傍になると判定した場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、すなわち、点火時期が図９の点火数減少範囲（θ1〜θ2の範囲）に該当する場合、点火制御部１２は、点火に用いる点火プラグ数を減少させて点火する（ステップＳ２０６）。例えば、内燃機関１では、第１又は第２点火プラグ７1、７2のうちいずれか一方の放電を停止し、放電を停止しなかった方の点火プラグを用いて点火する。すなわち、２点点火から１点点火に切り替えて点火する。ここで、点火に用いる点火プラグ数を減少させる範囲は、例えば、ＢＴＤＣ（Before Top Death Center）１５度からＡＴＤＣ（After Top Death Center）１０度の範囲である。なお、点火ＴＤＣを基準とする。
【００６２】
図１０−１は、１点点火と２点点火での点火時期とトルクの関係を示す説明図である。図１０−２は、１点点火と２点点火での点火要求電圧を示す説明図である。図１０−１に示すように、同じトルクを得ようとしたとき、点火時期は１点点火の方が２点点火よりも進角側、すなわち点火ＴＤＣよりもＢＤＣ（Bottom Death Center：下死点）側に移行する。そして、図１０−２に示すように、点火時期が点火ＴＤＣから進角側に移行するにしたがって、点火要求電圧は低下する。
【００６３】
点火時期遅角制御を実行することにより点火時期が点火ＴＤＣ近傍になる場合は、点火に用いる点火プラグ数を減少させるとともに、点火時期を点火ＴＤＣから進角側に移行させる。すなわち、点火時期をα2からα1に進角させる。これにより、多点点火時と同等のトルクを内燃機関１から発生させつつ、点火要求電圧を低下させることができる。その結果、点火系５０の負荷が低減されて、確実な放電が実現できるので、失火を抑制することができる。
【００６４】
なお、点火数を減少させる場合は、ボア端部１ｔに配置される点火プラグ（ボア端点火プラグ）の放電を停止し、中央部１ｃに配置される点火プラグ（中央点火プラグ）により点火することが好ましい。燃焼室１ｂの中央部１ｃは着火性がよいため、中央点火プラグにより点火すれば、確実に放電させてより確実に燃焼室１ｂ内の混合気へ着火することができる。その結果、点火要求電圧の高い運転領域であっても、より確実に失火を抑制することができる。
【００６５】
このとき、さらに、中央点火プラグのプラグギャップ初期値を、ボア端点火プラグのプラグギャップ初期値よりも小さくすることが好ましい。このようにすれば、中央点火プラグで点火する際の点火要求電圧を低くできる。これにより、中央点火プラグから、より確実に放電させることができるので、点火系５０の負担をさらに軽減できる。その結果、中央点火プラグから確実に放電して混合気に着火できるので、点火要求電圧の高い運転条件においても、より確実に失火を抑制できる。
【００６６】
運転条件判定部１１が、リーンからストイキへの切り替えをするとき、リッチスパイクを実行するとき、又はノック制御を実行するときのいずれにも該当しないと判定した場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、内燃機関の制御装置１０ａは、内燃機関１の運転状態の監視を続行する。また、点火時期判定部１３が、点火時期遅角制御によって点火時期が点火ＴＤＣ近傍にならないと判定した場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、内燃機関の制御装置１０ａは、内燃機関１の運転状態の監視を続行する。
【００６７】
以上、実施例３によれば、点火要求電圧の高い条件で内燃機関を運転している場合において、点火時期が点火上死点近傍まで遅角したときには、ボア端点火プラグの放電を停止して、中央点火プラグのみを用いて点火する。これにより、中央点火プラグにより確実に燃焼室内の混合気に点火できるので、前記条件下においても失火を抑制できる。同時に、点火系の負担を軽減できるので、点火系で消費する電力を軽減し、燃料消費を低減させることができる。なお、実施例３で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できるものとする。また、実施例３で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例３の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【実施例４】
【００６８】
実施例４は、燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグと、燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグとを少なくとも備える内燃機関を運転するにあたり、点火電源であるバッテリー電圧が規定値以下になっているときには、点火に用いる点火プラグ数を減少させる点に特徴がある。図１１は、実施例４に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。実施例４に係る内燃機関の制御方法は、この内燃機関の制御装置１０ｂを用いて実現できる。
【００６９】
実施例４に係る内燃機関の制御装置１０ｂは、実施例２に係る内燃機関の制御装置１０とほぼ同様の構成であるが、点火系５０に電力を供給するバッテリー５３の電圧を判定する電源電圧判定部１４をさらに備える点が異なる。他の構成は実施例２に係る内燃機関の制御装置１０と同一なので説明を省略する。次に、この内燃機関の制御装置１０ｂを用いて、実施例４に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、次の説明にあたっては、適宜図１〜４、１１を参照されたい。
【００７０】
また、次の説明においては、実施例１に係る内燃機関１を制御対象とする。すなわち、内燃機関１は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに第１点火プラグ７1（中央点火プラグ）を、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに第２点火プラグ７2（ボア端点火プラグ）を備えるとともに、第１点火プラグの初期プラグギャップが第２点火プラグの初期プラグギャップよりも小さいものである。しかし、実施例４は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに中央点火プラグを、燃焼室１ｂのボア端部１ｔにボア端点火プラグを備える内燃機関であれば適用でき、点火プラグの初期プラグギャップは特に限定されない。
【００７１】
図１２は、実施例４に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例４に係る内燃機関の制御方法を実行するにあたり、内燃機関の制御装置１０ｂは、エンジンＥＣＵ３０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を介して、各種センサ類からの情報を取得する（ステップＳ３０１）。そして、内燃機関の制御装置１０ｂが備える電源電圧判定部１４は、取得した情報の中からバッテリー５３のバッテリー電圧Ｖｂの情報を抽出して、規定値Ｖｌと比較する（ステップＳ３０２）。
【００７２】
Ｖｂ≦Ｖｌである場合（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、バッテリー５３の電圧が低下して、イグニッションコイル５１の発生電圧Ｖｃが点火要求電圧を下回り、内燃機関１の運転条件によっては失火が発生するおそれがある。このため、内燃機関１の運転条件を判定して、点火に用いる点火プラグ数及び点火時期を変更する。
【００７３】
エンジンＥＣＵ３０が取得した各種センサ類からの情報に基づき、運転条件判定部１１は吸入空気量Ｑｉと設定空気量Ｑｌとを比較する（ステップＳ３０３）。Ｑｉ≧Ｑｌであるとき（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）には過給領域であると判定でき、点火要求電圧が高くなる。このため、バッテリー電圧Ｖｂが規定値Ｖｌ以下である場合には、失火につながるおそれがあるので、内燃機関１の運転条件によって点火に用いる点火プラグ数及び点火時期を変更する。なお、インテークマニホールド圧力を規定値と比較することにより、過給領域であるか否かの判定をしてもよい。
【００７４】
Ｑｉ≧Ｑｌであるとき（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、運転条件判定部１１はストイキ又は燃料増量域で内燃機関１が運転されていると判定した場合には（ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、点火制御部１２は、点火に用いる点火プラグ数を減少させて点火する（ステップＳ３０５）。例えば、内燃機関１では、第１又は第２点火プラグ７1、７2のうちいずれか一方の放電を停止し、放電を停止しなかった方の点火プラグを用いて点火する。すなわち、２点点火から１点点火に切り替えて点火する。ストイキ、あるいは燃料増量域では燃焼が緩慢にならないので、点火に用いる点火プラグ数を減少させて点火すれば、十分な性能を得ることができる。
【００７５】
なお、点火数を減少させる場合は、ボア端部１ｔに配置される点火プラグ（ボア端点火プラグ、ここでは第２点火プラグ７2）の放電を停止し、中央部１ｃに配置される点火プラグ（中央点火プラグ、ここでは第１点火プラグ７1）により点火することが好ましい。燃焼室１ｂの中央部１ｃは着火性がよいため、中央点火プラグにより点火すれば、確実に放電させてより確実に燃焼室１ｂ内の混合気へ着火することができる。その結果、点火要求電圧の高い運転領域であっても、より確実に失火を抑制することができる。
【００７６】
実施例４では、中央点火プラグ、すなわち第１点火プラグ７1のプラグギャップ初期値を、ボア端点火プラグ、すなわち第２点火プラグ７2のプラグギャップ初期値よりも小さくしてある。これによって、中央点火プラグで点火する際の点火要求電圧を低くできる。これにより、中央点火プラグから、より確実に放電させることができるので、点火系５０の負担をさらに軽減できる。その結果、中央点火プラグから確実に放電して混合気に着火できるので、点火要求電圧の高い運転条件においても、より確実に失火を抑制できる。
【００７７】
なお、点火に用いる点火プラグ数を減少させるとともに、点火制御部１２は、点火時期を多点点火のときよりも点火ＴＤＣから進角側に移行させる（ステップＳ３０５）ことが好ましい。これは、上記図１０−１に示すように、同じトルクを得ようとしたとき、点火時期は１点点火の方が２点点火よりも進角側、すなわち点火ＴＤＣよりもＢＤＣ（Bottom Death Center：下死点）側に移行するからである。また、上記図１０−２に示すように、点火時期が点火ＴＤＣから進角側に移行するにしたがって、点火要求電圧は低下する。したがって、点火時期を多点点火のときよりも点火ＴＤＣから進角側に移行させる。これにより、多点点火時と同等のトルクを内燃機関１から発生させつつ、点火要求電圧を低下させることができる。その結果、点火系５０の負荷が低減されて、確実な放電が実現できるので、失火を抑制することができる。
【００７８】
Ｖｂ＞Ｖｌ（ステップＳ３０２；Ｎｏ）、Ｑｉ＜Ｑｌであるとき（ステップＳ３０３；Ｎｏ）、ストイキ又は燃料増量域で内燃機関１が運転されていないとき（ステップＳ３０４；Ｎｏ）には、内燃機関の制御装置１０ｂは、内燃機関１の運転状態の監視を続行する。なお、実施例４においては、過給領域である場合に点火に用いる点火プラグ数を減少させるが、必ずしも過給領域である必要はない。例えば、ストイキでの運転や燃料増量時における運転では、点火時期が遅角側に移行するので、点火系の負荷が大きくなる。実施例４は、このように点火系の負荷が大きくなる領域であれば、適用することができる。
【００７９】
以上、実施例４では、点火電源の電圧が規定値以下になっているときには、点火に用いる点火プラグ数を減少させる。これにより、確実に燃焼室内の混合気に点火できるので、前記条件下においても失火を抑制できる。特に、過給を行う場合に点火電源の電圧が低下すると、イグニッションコイルの発生電圧が点火要求電圧を下回り、失火を招く危険性があるが、実施例４ではこのような危険性を抑えることができる。同時に、点火系の負担を軽減できるので、点火系で消費する電力を軽減し、燃料消費を低減させることができる。なお、実施例４で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できるものとする。また、実施例４で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例４の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【実施例５】
【００８０】
実施例５は、燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグと、燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグとを少なくとも備えるとともに、過給を行う内燃機関を運転するにあたり、バッテリー電圧が規定値以下になっているときに過給をする場合には、目標過給圧を初期設定過給圧よりも低く変更する点に特徴がある。図１３は、実施例５に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。実施例５に係る内燃機関の制御方法は、この内燃機関の制御装置１０ｃを用いて実現できる。
【００８１】
実施例５に係る内燃機関の制御装置１０ｃは、実施例４に係る内燃機関の制御装置１０ｂとほぼ同様の構成であるが、点火制御部１２の代わりに、過給圧を変更する過給圧変更部１５を備える点が異なる。他の構成は実施例４に係る内燃機関の制御装置１０ｂと同一なので説明を省略する。次に、この内燃機関の制御装置１０ｃを用いて、実施例５に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、次の説明にあたっては、適宜図１〜図４、図１３を参照されたい。
【００８２】
また、次の説明においては、実施例１に係る内燃機関１を制御対象とする。すなわち、内燃機関１は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに第１点火プラグ７1（中央点火プラグ）を、燃焼室１ｂのボア端部１ｔに第２点火プラグ７2（ボア端点火プラグ）を備えるとともに、第１点火プラグの初期プラグギャップが第２点火プラグの初期プラグギャップよりも小さいものである。しかし、実施例５が適用できる内燃機関これに限定されるものではない。
【００８３】
図１４は、実施例５に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例５に係る内燃機関の制御方法を実行するにあたり、内燃機関の制御装置１０ｃは、エンジンＥＣＵ３０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を介して、各種センサ類からの情報を取得する（ステップＳ４０１）。そして、内燃機関の制御装置１０ｃが備える電源電圧判定部１４は、取得した情報の中からバッテリー５３のバッテリー電圧Ｖｂの情報を抽出して、規定値Ｖｌと比較する（ステップＳ４０２）。
【００８４】
Ｖｂ≦Ｖｌである場合（ステップＳ４０２；Ｙｅｓ）、バッテリー５３の電圧が低下して、イグニッションコイル５１の発生電圧Ｖｃが点火要求電圧を下回り、内燃機関１の運転条件によっては失火が発生するおそれがある。このため、過給を行う場合には、過給圧を初期設定過給圧、すなわち内燃機関１の運転条件によって定められる過給圧よりも低く設定して、点火要求電圧を低下させることにより、失火を抑制する。運転条件判定部１１は、取得した各種センサ類からの情報から、過給を行う条件であるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。
【００８５】
過給を行うか否かの判定は、例えばアクセル開度及び内燃機関１の機関回転数から要求トルク値を求め、この要求トルク値を出力できるように、現在の機関回転数における過給圧を定める。運転条件判定部１１が過給を行う場合であると判定したら（ステップＳ４０３；Ｙｅｓ）、過給圧変更部１５は、内燃機関１の機関回転数毎の目標過給圧Ｐｐを、初期設定過給圧Ｐｉよりも低い値に変更する（ステップＳ４０４）。この変更方法の一例について説明する。
【００８６】
図１５は、バッテリー電圧Ｖｂに対する過給圧Ｐの関係を示す説明図である。図１５に示すマップは、バッテリー電圧Ｖｂが大きくなるとともに、目標過給圧Ｐｐも大きくなるように設定してある。このような、バッテリー電圧Ｖｂに対応した過給圧Ｐのマップを用意しておき、内燃機関の制御装置１０ｃが取得したバッテリー電圧Ｖｂをこのマップに与え、目標過給圧Ｐｐを取得する。そして、エンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、変更した目標過給圧Ｐｐで内燃機関１に過給する（ステップＳ４０５）。これにより、内燃機関１の燃焼室１ｂ内の点火時における圧力上昇を抑制できるので、点火要求電圧を低くできる。その結果、点火系５０の負荷が低減されて、確実な放電が実現できるので、失火を抑制することができる。
【００８７】
Ｖｂ＞Ｖｌ（ステップＳ４０２；Ｎｏ）、あるいは過給を行わないとき（ステップＳ４０３；Ｎｏ）には、内燃機関の制御装置１０ｃは、内燃機関１の運転状態の監視を続行する。
【００８８】
以上、実施例５では、過給を行う場合において、点火電源の電圧が規定値以下になっているときには、目標過給圧を初期設定過給圧よりも低く変更する。これにより、点火要求電圧が低下するので、点火電源の電圧が規定値以下であっても、確実に燃焼室内の混合気に点火して失火を抑制できる。特に、過給を行う場合に点火電源の電圧が低下すると、イグニッションコイルの発生電圧が点火要求電圧を下回り、失火を招く危険性があるが、実施例５ではこのような危険性を抑えることができる。同時に、点火系の負担を軽減できるので、点火系で消費する電力を軽減し、燃料消費を低減させることができる。なお、実施例５で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例５の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の制御装置は、複数の点火プラグを備える内燃機関に有用であり、特に、点火要求電圧の高い条件で運転している場合の失火を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施例１に係る内燃機関及びその制御系を示す断面図である。
【図２−１】実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。
【図２−２】実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。
【図２−３】実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。
【図２−４】実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。
【図２−５】実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。
【図２−６】実施例１に係る内燃機関の点火プラグ配置例を示す平面図である。
【図３】実施例１に係る内燃機関が備える点火系を示す説明図である。
【図４−１】燃焼室の中央部に配置される中央点火プラグのプラグギャップを示す説明図である。
【図４−２】燃焼室のボア端部に配置されるボア端点火プラグのプラグギャップを示す説明図である。
【図５】実施例２に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。
【図６】実施例２に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】実施例３に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。
【図８】実施例３に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】点火に用いる点火プラグ数を減少させる範囲を示す説明図である。
【図１０−１】１点点火と２点点火での点火時期とトルクの関係を示す説明図である。
【図１０−２】１点点火と２点点火での点火要求電圧を示す説明図である。
【図１１】実施例４に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。
【図１２】実施例４に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施例５に係る内燃機関の制御装置を示す説明図である。
【図１４】実施例５に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図１５】バッテリー電圧Ｖｂに対する過給圧Ｐの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  内燃機関
１ｂ  燃焼室
１ｃ  中央部
１ｈ  シリンダヘッド
１ｓ  気筒
１ｔ  ボア端部
３  直噴噴射弁
７1  第１点火プラグ
７2  第２点火プラグ
７3  第３点火プラグ
８ｉ、８ｉ1、８ｉ2  吸気弁
８ｅ、８ｅ1、８ｅ2  排気弁
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  内燃機関の制御装置
１１  運転条件判定部
１２  点火制御部
１３  点火時期判定部
１４  電源電圧判定部
１５  過給圧変更部
３０  エンジンＥＣＵ
５０  点火系
５１  イグニッションコイル
５２  イグナイター
５３  バッテリー
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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