(57)【要約】【課題】  燃料噴射比率の変化にもかかわらず、過遅角補正による加速性不良や、遅角補正不足によるノック発生の生ずることのない内燃機関の点火時期制御装置を提供する。【解決手段】  筒内噴射用インジェクタ１１と吸気通路噴射用インジェクタ１２とを備える内燃機関において、機関の過渡運転時におけるノッキングを防止すべく点火時期を遅角補正する過渡遅角制御手段を有し、吸気通路噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１からの燃料噴射量の比率に応じて、前記過渡遅角制御手段による制御量を異ならせるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
機関の過渡運転時におけるノッキングを防止すべく点火時期を遅角補正する過渡遅角制御手段を有し、
吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率に応じて、前記過渡遅角制御手段による制御量を異ならせることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項２】
前記過渡遅角制御手段による制御量は、遅角補正量の初期値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記過渡遅角制御手段による制御量は、遅角補正量の減衰率であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項４】
筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
機関の過渡運転時におけるノッキングを防止すべく点火時期を遅角補正する過渡遅角制御手段を有し、
吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率に応じて、前記過渡遅角制御手段による制御の実行条件を異ならせることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、より詳しくは、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関の点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタとを備え，機関の運転状態に応じてこれらを切替え使用することにより、例えば低負荷運転領域での成層燃焼と中・高負荷運転領域での均質燃焼を実現させ、均質燃焼領域では両インジェクタからの燃料噴射比率を運転状態に応じて適度に変えるようにした、いわゆるデュアル噴射型内燃機関が知られている。例えば、特許文献１参照。
【０００３】
また、加速時等の過渡時に発生するノッキング、すなわち過渡ノックを防止するために点火時期を遅角補正するに際し、冷却水温や吸気温による影響を考慮して点火時期遅角補正を実行するようにした技術が、例えば、特許文献２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０８３７号公報
【特許文献２】特開平７−１８０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、かかる特許文献２に記載の技術では、冷却水温や吸気温による影響を考慮して点火時期遅角補正を実行するようにしており、これは吸気通路噴射用インジェクタのみを備えた機関では有効であるが、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備え，両インジェクタからの燃料噴射比率を運転状態に応じて変えるようにしたデュアル噴射型内燃機関にそのまま適用しても有効ではない。というのも、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射比率が変化すると、筒内における吸入空気の温度、すなわち筒内吸気温度が変化して過渡ノックの発生条件も変化するので、過遅角補正による加速性不良や、遅角補正不足によるノック発生が生ずるという問題があるからである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解消し、燃料噴射比率の変化にもかかわらず、過遅角補正による加速性不良や、遅角補正不足によるノック発生の生ずることのない内燃機関の点火時期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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御装置は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、機関の過渡運転時におけるノッキングを防止すべく点火時期を遅角補正する過渡遅角制御手段を有し、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率に応じて、前記過渡遅角制御手段による制御量を異ならせることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記過渡遅角制御手段による制御量は、遅角補正量の初期値であってもよい。
【０００９】
また、前記過渡遅角制御手段による制御量は、遅角補正量の減衰率であってもよい。
【００１０】
さらに、上記目的を達成する本発明の他の形態に係る内燃機関の点火時期制御装置は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、機関の過渡運転時におけるノッキングを防止すべく点火時期を遅角補正する過渡遅角制御手段を有し、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率に応じて、前記過渡遅角制御手段による制御の実行条件を異ならせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御装置によると、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、機関の過渡運転時には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率に応じて、過渡遅角制御手段による点火時期の遅角補正の制御量が異ならせられるので、点火時期の遅角補正が過不足なく行われる。従って、過渡ノックの発生を適切に抑制することができる。
【００１２】
ここで、前記過渡遅角制御手段による制御量が、遅角補正量の初期値である形態によれば、過渡ノックの発生を適切に抑制することができる。
【００１３】
また、前記過渡遅角制御手段による制御量が、遅角補正量の減衰率である形態によれば、遅角制御終了後の加速不良を回避することができる。
【００１４】
さらに、本発明の他の形態に係る内燃機関の点火時期制御装置によると、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、機関の過渡運転時には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率に応じて、過渡遅角制御手段による点火時期の遅角補正制御の実行条件が異ならせられるので、点火時期の遅角補正が適切に行われる。従って、過渡ノックの発生を適切に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置の概略構成が示されている図１を参照するに、機関１は複数の気筒を備え、各気筒はそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に接続されている。サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアフローメータ４ａに接続され、エアフローメータ４ａはエアクリーナ５に接続されている。吸気ダクト４内にはステップモータ６によって駆動されるスロットル弁７が配置されている。一方、各気筒は共通の排気マニホルド８に連結され、この排気マニホルド８は三元触媒コンバータ９に連結されている。
【００１６】
各気筒に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポートまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２とがそれぞれ取付けられている。これらインジェクタ１１、１２は電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各筒内噴射用インジェクタ１１は不図示の共通の燃料分配管に接続されており、この燃料分配管は逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプに接続されている。なお、高圧燃料ポンプの吐出側はスピル電磁弁を介して高圧燃料ポンプの吸入側に連結されており、このスピル電磁弁の開度が小さいとき程、高圧燃料ポンプから燃料分配管内に供給される燃料量が増大され、スピル電磁弁が全開にされると、高圧燃料ポンプから燃料分配管への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、スピル電磁弁は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。
【００１７】
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２は同じく不図示の共通の燃料分配管に接続されており、燃料分配管および高圧燃料ポンプは共通の燃料圧レギュレータを介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプに接続されている。さらに、低圧燃料ポンプは燃料フィルタを介して燃料タンクに接続されている。
【００１８】
また、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バスを介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポートおよび出力ポート等を具備している。エアフローメータ４ａは吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４ａの出力電圧はＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。同様に、スロットル弁７の開度に比例した出力電圧を発生するスロットル開度センサ１３、サージタンク３の吸気圧に比例した出力電圧を発生する吸気圧センサ１４、機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ１５が設けられ、これらの出力電圧はＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。
【００１９】
さらに、触媒９上流の排気マニホルド８には排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ１６、エンジンブロックにはその振動に比例した出力電圧を発生するノックセンサ１７、アクセルペダル１０にはアクセルペダル１０の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ１８が取付けられ、これら空燃比センサ１６、ノックセンサ１７およびアクセル開度センサ１８の出力電圧も同様にＡＤ変換器を介して入力ポートに入力される。
【００２０】
また、入力ポートには単位クランク角毎の出力パルスを発生するクランク角センサ２０が接続されている。このクランク角センサ２０からの出力パルスの単位時間当たり発生数を計測することにより、機関回転数が求められる。従って、このクランク角センサ２０を、以下回転数センサと称すこともある。電子制御ユニット３０のＲＯＭには、上述の吸気圧センサ１４やアクセル開度センサ１８およびクランク角センサ２０により得られる機関負荷率および機関回転数のパラメータに基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値やその噴射比率、点火時期、遅角補正値、機関冷却水温に基づく補正値等が予めマップ化されて記憶されている。
【００２１】
ここで、電子制御ユニット３０の出力ポートは対応する駆動回路を介して、ステップモータ６、各筒内噴射用インジェクタ１１、各吸気通路噴射用インジェクタ１２、および点火プラグ１９等に接続されている。
【００２２】
次に、上記構成を有する本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置の第１の実施形態の制御について、以下、図２に示すフローチャートを参照して説明する。電子制御ユニット３０は、上記した各種の運転状態パラメータおよびノック判定結果に加えて、機関の回転数、車速およびクランク角データの他、図示されていないアイドルスイッチ信号等のパラメータをも取り込んで、機関の運転に必要な燃料噴射制御および点火時期制御のための演算、処理を実行し、その結果により筒内噴射用インジェクタ１１および吸気通路噴射用インジェクタ１２を制御し、かつ、点火駆動回路を介して点火プラグ１９を制御する。
【００２３】
そこで、図２は本発明に係る点火時期制御装置の制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、この制御ルーチンは所定クランク角、例えば３６０°毎に実行される。本ルーチンにおいては、ステップＳ２０１において機関の各種の運転状態パラメータである冷却水温、機関回転数および負荷率等が取り込まれる。そして、ステップＳ２０２に進み、機関回転数および負荷率に基づきＲＯＭに記憶されているマップ値から燃料噴射量およびその噴射比率が算出される。
【００２４】
なお、ここで、図３に本発明が適用される機関１における筒内噴射用インジェクタ１１および吸気通路噴射用インジェクタ１２からの噴射比率の一例を示す。ここでは、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率がＸで表示されており、従って、このときの吸気通路噴射用インジェクタ１２からの噴射比率は（１−Ｘ）で表される。
【００２５】
そこで、ステップＳ２０３において、過渡ノックが発生し易い加速状態か否かが判定される。このステップＳ２０３における判定では、例えば、現在の吸気圧ＰＭ（絶対値）を判断し、ＰＭが所定値（例えば、３２０ｍｍＨｇ）以上の時には、吸気量が大きく、ノックの発生し易い状態であると判断し、さらに、前回のＰＭ値（ＰＭi-1 ）と今回のＰＭ値（ＰＭi ）とを比較し、その差（ＰＭi-1 −ＰＭi ）が一定値（例えば、８０ｍｍＨｇ）より高ければ、急激にＰＭが上昇しており、加速状態と判断してステップＳ２０４に進む。一方、吸気圧ＰＭが所定値未満であったり、所定値を超えていても加速状態でないときには、後述するステップＳ２０５に進む。
【００２６】
そして、ステップＳ２０４においては、過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」（クランク角度で表される負の値）が、ステップＳ２０２において求めた噴射比率と機関回転数とに基づきマップ値から求められるか、あるいは演算により算出される。なお、この初期値「eatrnre」は、図６に一例が示されるように、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率Ｘが大きくなるに従って、小さくなるように設定されている。筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率Ｘが大きいときは、その分筒内温度が低下し、過渡ノックは発生しにくくなるからである。
【００２７】
そして、前述のステップＳ２０３における判定で最早上述の加速状態でないと判定されたときは、ステップＳ２０５に進み、過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」に対する減衰処理が行われる。この減衰処理は、本実施の形態においては、一定の減衰量「eatrnadd」（クランク角度で表される正の値）が制御ルーチンのサイクル毎に初期値「eatrnre」に加えられることにより行われる。従って、所定の制御ルーチンサイクル後、換言すると所定時間経過後は過渡時点火遅角補正量「ATRN」は０となる。なお、このステップＳ２０５における減衰処理は、加速状態でない定常状態でのルーチンサイクルにおいて減衰処理が過剰に行なわれるのを防ぐべく、０以下にならないようにガード処理されている。
【００２８】
ここで、理解の容易化のために、上述の第１の実施形態の制御の様子を図８のタイムチャートに示す。このタイムチャートにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率Ｘ（図８には筒内ＩＮＪ比率と表されている）に対応させて、初期値「eatrnre」が変わる様子が実線および破線とで異なって表示されている。
【００２９】
次に、本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置の第２の実施形態の制御について、以下、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この第２の実施形態の制御が前述の第１の実施形態の制御と異なる点は、前者が過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」を噴射比率Ｘに対応させて変えるようにしたのに対し、後者はさらに減衰処理における減衰率をも噴射比率Ｘに対応させて変えるようにしたことのみであるから、この異なる点につき主に説明する。
【００３０】
すなわち、図４のフローチャートにおける、ステップＳ４０１ないしＳ４０４は図２のフローチャートにおける、ステップＳ２０１ないしＳ２０４と同じであるので、その説明を援用し重複説明を避ける。すなわち、ステップＳ４０４においては、過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」が、ステップＳ４０２において求めた噴射比率と機関回転数とに基づきマップ値から求められるか、あるいは演算により算出される。そして、ステップＳ４０３における判定で最早上述の加速状態でないと判定されたときは、ステップＳ４０５に進み、ステップＳ４０２において求めた噴射比率と機関回転数とに基づき減衰率α、すなわち単位時間当たりの減衰量が求められる。なお、この減衰率αは、図７に一例が示されるように、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率Ｘが大きくなるに従って、大きくなるように設定されている。筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率Ｘが大きいときは、その分筒内温度が低下し、過渡ノックは発生しにくくなるので、短時間に過渡時遅角制御を終了させ得るからである。
【００３１】
そして、次のステップＳ４０６においては、ステップＳ４０４で求められた過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」に対する減衰処理が行われる。この減衰処理は、本実施の形態においては、ステップＳ４０４で求められた減衰率αに対応する所定の減衰量「eatrnadd」（クランク角度で表される正の値）が制御ルーチンのサイクル毎に初期値「eatrnre」に加えられることにより行われる。従って、所定の制御ルーチンサイクル後、換言すると減衰率αに応じて異なる所定時間経過後には過渡時点火遅角補正量「ATRN」は０となる。なお、上述の説明では、初期値「eatrnre」が噴射比率Ｘに対応させて変えられるようにしたが、これは固定値であってもよい。なお、このステップＳ４０６における減衰処理も、前実施の形態と同様に、０以下にならないようにガード処理されている。
【００３２】
また、理解の容易化のために、上述の第２の実施形態の制御の様子を図９のタイムチャートに示す。このタイムチャートにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率Ｘ（図９には筒内ＩＮＪ比率と表されている）に対応させて、減衰率αが変わる様子が実線および破線とで異なって表示されている。
【００３３】
次に、上記構成を有する本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置の第３の実施形態の制御について、以下、制御ルーチンの一例を示す図５のフローチャートを参照して説明する。この制御ルーチンも所定クランク角、例えば３６０°毎に実行される。本ルーチンにおいては、ステップＳ５０１において機関の各種の運転状態パラメータである冷却水温、機関回転数および負荷率等が取り込まれる。そして、ステップＳ５０２に進み、機関回転数および負荷率に基づきＲＯＭに記憶されているマップ値から燃料噴射量およびその筒内噴射比率Ｘが算出される。
【００３４】
次に、ステップＳ５０３において、過渡時遅角制御を実行するか否かの基準となるノック判定負荷率「eatrnkl」が上記ステップＳ５０２で求められた筒内噴射比率Ｘおよび機関回転数に基づき算出される。そして、Ｓ５０４において、スロットル弁７の開度により求められる負荷率「eklcrt」が上記ステップＳ５０３で求められたノック判定負荷率「eatrnkl」よりも大きいか否か、およびこの負荷率の変化量「edlklcrt」が所定値「eatrndlkl」よりも大きいか否かが判定され、いずれかが小さく両者が共には成立しないときは、ノックが発生し易い状態ではなく負荷条件が合わないとして、ステップＳ５０７に進み、前述の実施形態と同様に、以前のルーチンサイクルで初期値が設定されてこの減衰処理が実行される以外は、過渡時遅角制御は実行されない。一方、負荷率「eklcrt」がノック判定負荷率「eatrnkl」よりも大きく、且つ負荷率の変化量「edlklcrt」が所定値「eatrndlkl」よりも大きいとき、すなわち、「Ｙｅｓ」のときは、ステップＳ５０５に進み、負荷条件成立フラグをオンとして、さらにステップＳ５０６に進む。
【００３５】
そして、ステップＳ５０６においては、過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」（クランク角度で表される負の値）が、ステップＳ５０２において求めた噴射比率と機関回転数とに基づきマップ値から求めるか、あるいは演算により算出される。そして、ステップＳ５０７において、この過渡時点火遅角補正量「ATRN」の初期値「eatrnre」に対する減衰処理が行われること前述の第１および第２の実施形態と同じである。従って、重複説明はしない。
【００３６】
ここで、理解の容易化のために、上述の第３の実施形態の制御の様子を図１０のタイムチャートに示す。このタイムチャートにおいては、過渡遅角制御手段による点火時期の遅角補正制御の実行条件を定めるノック判定負荷率「eatrnkl」が実線および破線とで異なって表示されており、これに対応して、加速判定および過渡時点火遅角補正量が実線および破線とで時期が異なって表示されている。
【００３７】
なお、上述の実施形態においては、過渡ノックの発生し易さに影響を与える因子としての筒内噴射比率Ｘに対応させて、過渡時の遅角制御を行う例につき説明したが、これは、他の因子、例えば、冷却水温、吸気温等と組合わせて、制御を行なうようにしてもよい。  さらには、冷間時始動後か温間時始動時すなわち再始動時かにより、過渡遅角制御開始条件の判定を異ならせるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置の概略構成図を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における過渡時遅角制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明が適用される機関における筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタからの噴射比率の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態における過渡時遅角制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態における過渡時遅角制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態における噴射比率と初期値との関係の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態における噴射比率と減衰率との関係の一例を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態における過渡時遅角制御の様子を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態における過渡時遅角制御の様子を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態における過渡時遅角制御の様子を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１１    筒内噴射用インジェクタ
１２    吸気通路噴射用インジェクタ
１４    吸気圧センサ（負荷率センサ）
１８    アクセル開度センサ（負荷率センサ）
１９    点火プラグ
２０    クランク角センサ（回転数センサ）
３０    電子制御ユニット
【図１】
2005307889.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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