(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスの導入に伴い燃焼安定性が悪化する領域でのＥＧＲ率を高くすること。【解決手段】１つの燃焼室にて少なくとも当該燃焼室の略中央と当該燃焼室の周壁側とに１本ずつ点火プラグ１２，１３を備え、更に、燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路１４へと環流させる排気環流装置（２１〜２４）を備えた内燃機関において、燃焼状態に応じて夫々の点火プラグ１２，１３の点火時期に位相差を付けるか否か判定する位相差点火要否判定手段３２と、位相差を付ける必要がある場合に、燃焼状態に応じて位相差を設定する位相差設定手段３３と、燃焼室の周壁側の点火プラグ１３を燃焼室の略中央の点火プラグ１２に対して位相差設定手段３３により設定された位相差分だけ遅らせて点火させる点火実行手段３４と、を設けること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの燃焼室にて少なくとも当該燃焼室の略中央と周壁側とに１本ずつ点火プラグを備え、更に、前記燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路へと環流させる排気環流装置を備えた内燃機関において、
燃焼状態に応じて前記夫々の点火プラグの点火時期に位相差を付けるか否か判定する位相差点火要否判定手段と、
位相差を付ける必要がある場合に、燃焼状態に応じて前記位相差を設定する位相差設定手段と、
前記燃焼室の周壁側の点火プラグを前記燃焼室の略中央の点火プラグに対して前記位相差設定手段により設定された位相差分だけ遅らせて点火させる点火実行手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記位相差点火要否判定手段は、前記排気環流装置のＥＧＲバルブ開度，スロットル開度，機関負荷率又はＥＧＲ率の内の何れか１つと機関回転数とに基づいて、同時点火を行う燃焼状態の領域と位相差点火を行う燃焼状態の領域とを判別するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記ＥＧＲ率は、機関回転数とＥＧＲバルブ開度と機関負荷率とから求めるよう構成したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
【請求項４】
前記位相差設定手段は、燃焼状態が悪化するほど前記位相差を大きく設定するよう構成したことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記位相差設定手段は、機関回転数，ＥＧＲガス温度，ＥＧＲ率又はトルク変動量の内の何れか１つに応じて前記位相差を設定するよう構成したことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの燃焼室に複数本の点火プラグを備え、更に、燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路へと環流させる排気環流装置を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つの燃焼室に複数本の点火プラグを設けた多点点火方式の内燃機関が知られている。この多点点火方式の内燃機関は、複数箇所で点火を行うことにより複数の火炎核を発生させ、夫々の火炎伝播距離を短くして速く均等に完全燃焼に近い形で燃焼させるものである。例えば、この種の多点点火方式の内燃機関としては、下記の特許文献１〜５に開示されたものが知られている。
【０００３】
先ず、特許文献１に記載の内燃機関においては、燃焼室の略中央と周壁側とに１本ずつ点火プラグが配備され、混合気の濃度が燃焼室の中央部で濃く燃焼室の周壁部で薄い場合に、中央部の点火プラグで点火した後、周壁部の点火プラグで点火する、という技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の内燃機関においては、燃焼室の周壁側に中央部を中心にして対向させるが如く１本ずつ点火プラグが配備され、回転落ち（燃焼機関の長期化）が生じていないときには夫々の点火プラグを同時点火させる一方、回転落ちが生じているときには夫々の点火プラグの点火時期に位相差を付ける技術が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３に記載の内燃機関においては、上記特許文献２と同等に位置に２本の点火プラグが配備され、夫々の点火プラグの点火時期に位相差を付けた場合に顕著な効果のある領域（機関の回転速度及び負荷に基づき定められた所定の運転領域）では位相差を付けて点火させる一方、それ以外の領域では夫々の点火プラグを同時点火させる技術が開示されている。
【０００６】
また更に、特許文献４に記載の内燃機関においては、上記特許文献１と同等に位置に２本の点火プラグが配備され、極低負荷運転状態のときには中央部の点火プラグで点火した後、周壁部の点火プラグで点火する、という技術が開示されている。
【０００７】
尚、特許文献５には、１本の点火プラグで１回の燃焼行程中に複数回の点火を行う技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２５４２１６号公報
【特許文献２】特開２０００−２３０４７０号公報
【特許文献３】特開２００１−２８９１４３号公報
【特許文献４】特開平４−２８７８７１号公報
【特許文献５】特開２００１−１５９３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した多点点火方式の内燃機関は、高出力化や低燃費化、更にはＨＣ濃度低減という効果を奏する反面、ＮＯｘ発生量の増加という弊害が生じてしまう。即ち、この多点点火方式の内燃機関は、燃焼期間を短縮して急速燃焼させることにより上記の如き効果を得ることができるが、その一方で、複数の火炎核が急速に燃焼室内で広がるので、初期の燃焼が中心１点点火の場合と比して急峻となり、筒内圧や筒内温度（熱発生量）が急上昇してＮＯｘ発生量が増加してしまう。
【００１０】
ここで、かかる弊害を解消する為の技術として、排気環流装置（所謂ＥＧＲ装置）が知られている。この排気環流装置は、燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路へと環流させ、再び燃焼室内で燃焼させるものであり、その排気ガスが燃焼室内に導入されることで燃焼温度が低下してＮＯｘ発生量が低減する。また、排気ガスが燃焼室内に導入されることによりポンプ損失が低減するので、燃料消費率が低下して燃費が向上する。以下、そのように再循環させる排気ガスを「ＥＧＲガス」という。
【００１１】
一方、ＥＧＲガスの導入量の増加（換言すれば、ＥＧＲ率が高くなった場合）は、燃焼温度や燃焼速度の低下によって燃焼変動が増大し、燃焼が不安定になって燃料消費率が低下する。特に、このことは、スロットル全開時（ＷＯＴ時）に大量のＥＧＲガスが燃焼室内へと導入されることにより顕著に表れる。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、ＥＧＲガスの導入に伴い燃焼状態が悪化するＷＯＴ時等の領域においてＥＧＲ率を高くすることが可能な内燃機関を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、１つの燃焼室にて少なくとも当該燃焼室の略中央と当該燃焼室の周壁側とに１本ずつ点火プラグを備え、更に、その燃焼室から排出された排気ガスを吸気通路へと環流させる排気環流装置を備えた内燃機関において、燃焼状態に応じて夫々の点火プラグの点火時期に位相差を付けるか否か判定する位相差点火要否判定手段と、位相差を付ける必要がある場合に、燃焼状態に応じて前記位相差を設定する位相差設定手段と、燃焼室の周壁側の点火プラグを燃焼室の略中央の点火プラグに対して位相差設定手段により設定された位相差分だけ遅らせて点火させる点火実行手段と、を設けている。
【００１４】
この請求項１記載の内燃機関によれば、夫々の点火プラグの間で燃焼状態に応じて点火時期の位相差を変更することができるので、常に良好な燃焼状態を保つことができる。
【００１５】
例えば、その位相差点火要否判定手段は、請求項２記載の発明の如く、排気環流装置のＥＧＲバルブ開度，スロットル開度，機関負荷率又はＥＧＲ率の内の何れか１つと機関回転数とに基づいて、同時点火を行う燃焼状態の領域と位相差点火を行う燃焼状態の領域とを判別するよう構成することが可能である。かかる場合に用いるＥＧＲ率は、請求項３記載の発明の如く、機関回転数とＥＧＲバルブ開度と機関負荷率とから求めるよう構成する。
【００１６】
ここで、位相差設定手段は、請求項４記載の発明の如く、燃焼状態が悪化するほど位相差を大きく設定するよう構成することが好ましい。これにより、良好な燃焼状態が常に効果的に保たれるようになる。例えば、この位相差設定手段は、請求項５記載の発明の如く、機関回転数，ＥＧＲガス温度，ＥＧＲ率又はトルク変動量の内の何れか１つに応じて位相差を設定するよう構成している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る内燃機関によれば、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには、夫々の点火プラグの間で位相差を付けて点火させるので常に良好な燃焼状態を保つことができる。これが為、この内燃機関においては、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができ、ＥＧＲガスの導入量を増加させることができる。そして、これにより、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上と窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量の更なる低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
本発明に係る内燃機関の実施例１を図１から図５に基づいて説明する。
【００２０】
最初に、本実施例１の内燃機関の構成を図１に基づき説明する。尚、ここでは直列４気筒の内燃機関を図示しているが、本発明は、必ずしもかかる内燃機関のみに限って適用されるものではない。
【００２１】
図１の符号１０は、本実施例１の内燃機関を示す。この内燃機関１０は、夫々の気筒１１に各々２本ずつ第１及び第２の点火プラグ１２，１３が配備されている。本実施例１にあっては、第１点火プラグ１２を燃焼室の略中央に配置し、第２点火プラグ１３を燃焼室の周壁面側に配置する。これら第１及び第２の点火プラグ１２，１３は、夫々に各気筒１１の燃焼室内で点火を行い、この燃焼室内に形成された吸気通路１４からの空気と燃料噴射装置１５から噴射された燃料とからなる混合気を燃焼させる。そして、その夫々の気筒１１における燃焼後の筒内ガスは、排気通路１６へと排出される。
【００２２】
また、この内燃機関１０においては、外部から導入した空気中の塵埃等の異物を除去するエアクリーナ１７と、外部からの吸入空気量を検出するエアフロメータ１８と、燃焼室内への吸入空気量を調節するスロットルバルブ１９とが吸気通路１４上に設けられている。
【００２３】
そのエアフロメータ１８の検出信号は図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）３０に送信され、この電子制御装置３０において外部からの吸入空気量が算出される。一方、そのスロットルバルブ１９にはスロットルバルブ開度センサ２０が設けられており、このスロットルバルブ開度センサ２０の検出信号を受信した電子制御装置３０がスロットルバルブ１９の開弁角度（以下、「スロットル開度」という。）θTHを把握する。
【００２４】
ここで、本実施例１のスロットルバルブ１９としては、アクセルペダル（図示略）に対してケーブル等を介して機械的に接続されているものであってもよく、電子制御装置３０により駆動制御されたスロットルバルブアクチュエータ（図示略）を介してスロットル開度θTHが調節されるもの（所謂電子制御スロットル）であってもよい。尚、後者の電子制御スロットルの場合には、スロットルバルブアクチュエータに対してのスロットル開度θTHの制御指令によって電子制御装置３０がスロットル開度θTHを把握しているので、スロットルバルブ開度センサ２０の検出信号に替えてこれを用いてもよい。
【００２５】
また、電子制御装置３０は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００２６】
更に、この内燃機関１０には、排気通路１６へと排出された排気ガスを吸気通路１４に環流させ、再び燃焼室内で燃焼させる排気環流装置（所謂ＥＧＲ装置）が設けられている。この排気環流装置は、排気通路１６と吸気通路１４とを連通させるＥＧＲ通路２１と、これら排気通路１６と吸気通路１４との間を連通又は遮断させるＥＧＲバルブ２２と、このＥＧＲバルブ２２を開閉駆動させるＥＧＲバルブアクチュエータ２３と、そのＥＧＲバルブ２２の開弁角度（以下、「ＥＧＲバルブ開度」という。）θEGRを検出するＥＧＲバルブ開度センサ２４と備えている。
【００２７】
このＥＧＲバルブ開度センサ２４の検出信号は電子制御装置３０に送信され、この電子制御装置３０においてＥＧＲバルブ開度θEGRが把握される。ここで、ＥＧＲバルブアクチュエータ２３は、電子制御装置３０によるＥＧＲバルブ開度θEGRの制御指令によって駆動制御される。これが為、電子制御装置３０は、上記のＥＧＲバルブ開度センサ２４の検出信号に替えて、その制御指令からＥＧＲバルブ開度θEGRを把握してもよい。
【００２８】
また、この内燃機関１０には、他にもクランク軸２５の回転速度を検出するクランク角センサ２６等の各種センサが配備されており、その様々なセンサの検出信号を利用して電子制御装置３０が内燃機関の運転状態（以下、「機関運転状態」という。）を把握している。
【００２９】
例えば、電子制御装置３０は、そのクランク角センサ２６から機関回転数Ｎｅを把握し、また、上述したが如く、スロットルバルブ開度センサ２０やＥＧＲバルブ開度センサ２４からは夫々スロットル開度θTH及びＥＧＲバルブ開度θEGRを把握する。
【００３０】
更に、その電子制御装置３０は、機関運転状態としての機関負荷率ＫＬの算出を行い、これを把握する。例えば、この機関負荷率ＫＬは、スロットル開度θTHと機関回転数Ｎｅにより所定のマップを参照して算出することができる。
【００３１】
ところで、上述した各気筒１１の第１及び第２の点火プラグ１２，１３は、そのようにして把握された機関運転状態（スロットル開度θTH，ＥＧＲバルブ開度θEGR，機関回転数Ｎｅ，機関負荷率ＫＬ，燃料噴射量等）に基づいて電子制御装置３０が燃焼状態を把握し、この燃焼状態に応じた点火時期に電子制御装置３０からの制御指令に基づいて点火を実行する。
【００３２】
そこで、本実施例１の電子制御装置３０には、先ず、各気筒１１における第１及び第２の点火プラグ１２，１３の同時点火時期を燃焼状態に応じて設定する同時点火時期設定手段３１を設ける。この同時点火時期設定手段３１は、例えば、当該技術分野における同時点火時期の設定手法と同様の考えに基づいて構成されている。
【００３３】
ここで、ＥＧＲ率が高いときには、図２に示す如く、同一気筒１１の第１及び第２の点火プラグ１２，１３を同時に点火するよりも夫々の点火時期に位相差を付けて点火する方が、ＥＧＲ率が同じであっても燃焼の安定化と燃料消費率の低下を図ることができる。一方、第１及び第２の点火プラグ１２，１３の点火時期に位相差を付けることによって、同時点火の場合と同等の燃焼安定限界までＥＧＲ率の限界点を延ばすことができるので、更なる燃料消費率の低下が可能になる。そのＥＧＲ率とは機関回転数Ｎｅ，ＥＧＲバルブ開度θEGR及び機関負荷率ＫＬによって規定されるものであり、例えば、その機関回転数Ｎｅ，ＥＧＲバルブ開度θEGR及び機関負荷率ＫＬをパラメータとしてＥＧＲ率を求め得るＥＧＲ率マップ（図示略）を用意しておく。
【００３４】
これが為、本実施例１の電子制御装置３０には、同一気筒１１における第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３の夫々の点火時期に位相差を付けるか否か判定を行う位相差点火要否判定手段３２が設けられている。この位相差点火要否判定手段３２は、ＥＧＲガスの導入に伴い燃焼状態の悪化が顕著になる領域を位相差点火実行領域と判定する一方、それ以外の領域を同時点火実行領域と判定するよう構成する。
【００３５】
例えば、その位相差点火実行領域であるか同時点火実行領域であるかについては、ＥＧＲ率を規定するパラメータたるＥＧＲバルブ開度θEGRと機関回転数Ｎｅによって判別することができる。これが為、本実施例１にあっては、そのＥＧＲバルブ開度θEGRと機関回転数Ｎｅとに応じて位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかを判別し得る図３に示す位相差点火要否判定マップを電子制御装置３０のＲＯＭ等に予め用意し、この位相差点火要否判定マップに基づいて位相差点火要否判定手段３２に何れの実行領域であるのかを判定させる。この位相差点火要否判定マップは、例えば、ＥＧＲバルブ開度θEGRと機関回転数Ｎｅ毎の燃焼状態（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づいて作成する。
【００３６】
ここで、ＥＧＲバルブ開度θEGRが一定の場合には、機関回転数Ｎｅの上昇によって排気ガスのガス量が増加し且つ排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧が高くなるので、機関回転数Ｎｅが上昇するにつれてＥＧＲ率が高くなり、ＥＧＲガスの導入量が増加して燃焼状態が悪化する。一方、機関回転数Ｎｅが低ければ、排気ガスのガス量も少なく、排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧も小さい。これが為、低回転時には、ＥＧＲバルブ開度θEGRが大きくてもＥＧＲ率が低くＥＧＲガスの導入量が少ないので、高回転時よりも燃焼状態は良好になる。即ち、同一のＥＧＲバルブ開度θEGRの場合には、機関回転数Ｎｅが高くなるほど燃焼状態が悪化する。従って、位相差点火要否判定マップは、図３に示す如く、機関回転数Ｎｅの上昇に伴って位相差点火実行領域が拡大するようになる。
【００３７】
このようにして位相差点火要否判定手段３２が判定を行い、位相差点火実行領域と判定された場合には、次に、第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３との間にどの程度の点火時期の位相差を設けるかを決めなければならない。これが為、本実施例１の電子制御装置３０には、その点火時期の位相差を設定する位相差設定手段３３を設けている。この位相差設定手段３３は、燃焼状態が悪化するほど位相差を大きく設定するように構成する。
【００３８】
ここで、上述したが如く、ＥＧＲバルブ開度θEGRが一定の場合には、機関回転数Ｎｅの上昇に伴ってＥＧＲ率が高くなり、燃焼状態が悪化してしまう。従って、本実施例１にあっては、機関回転数Ｎｅが上昇するにつれて位相差が大きくなる図４に示す位相差設定マップをＥＧＲバルブ開度θEGR毎に電子制御装置３０のＲＯＭ等に予め用意し、この位相差設定マップに基づいて位相差設定手段３３に位相差を設定させる。この位相差設定マップは、例えば、ＥＧＲバルブ開度θEGRを一定にして機関回転数Ｎｅ毎の燃焼状態（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づいてＥＧＲバルブ開度θEGR毎に作成する。
【００３９】
本実施例１の位相差設定手段３３は、検出したＥＧＲバルブ開度θEGRに対応する位相差設定マップをＲＯＭ等から呼び出し、検出した機関回転数Ｎｅに対応する位相差をその位相差設定マップから読み込ませる。そして、燃焼室の周壁側の第２点火プラグ１３の点火時期を上述した同時点火時期よりも位相差分だけ遅らせて設定を行うよう構成する。
【００４０】
更に、本実施例１の電子制御装置３０には、第１及び第２の点火プラグ１２，１３に対して点火を実行させる点火実行手段３４が設けられている。この点火実行手段３４は、同時点火実行領域の場合には第１及び第２の点火プラグ１２，１３を上記の同時点火時期で点火させるよう構成する。一方、位相差点火実行領域の場合には、燃焼室の略中央に配置された第１点火プラグ１２を上記の同時点火時期で点火させ、燃焼室の周壁側に配置された第２点火プラグ１３を上記の位相差分だけ遅く点火させるように構成する。
【００４１】
次に、以上示した本実施例１の内燃機関１０の点火制御動作について図５のフローチャートに基づき説明する。
【００４２】
先ず、本実施例１の電子制御装置３０は、機関運転状態情報の把握を行う（ステップＳＴ１）。例えば、ここでは、スロットルバルブ開度センサ２０，ＥＧＲバルブ開度センサ２４及びクランク角センサ２６の各検出信号から夫々にスロットル開度θTH，ＥＧＲバルブ開度θEGR及び機関回転数Ｎｅを把握する。また、ここでは、そのスロットル開度θTHと機関回転数Ｎｅに基づいて機関負荷率ＫＬの算出も行う。
【００４３】
この電子制御装置３０は、その機関運転状態情報に基づいて燃焼状態を把握し、同時点火時期設定手段３１により、その燃焼状態に応じた第１及び第２の点火プラグ１２，１３の同時点火時期を設定する（ステップＳＴ２）。
【００４４】
そして、この電子制御装置３０の位相差点火要否判定手段３２は、上記ステップＳＴ１で把握したＥＧＲバルブ開度θEGRと機関回転数Ｎｅとを図３に示す位相差点火要否判定マップに照らし合わせ、位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかを判定する（ステップＳＴ３）。
【００４５】
ここで、位相差点火実行領域との判定が為された場合には、電子制御装置３０の位相差設定手段３３により、第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３との間の点火時期の位相差を設定する（ステップＳＴ４）。ここでは、上記ステップＳＴ１で把握した機関回転数Ｎｅに対応する位相差を図４に示す位相差設定マップから読み込む。その際、機関回転数Ｎｅが高いほど燃焼状態が悪いので、大きな値の位相差が設定される。
【００４６】
しかる後、電子制御装置３０は、その点火実行手段３４により、燃焼室の略中央に配置された第１点火プラグ１２を上記ステップＳＴ２で設定した同時点火時期に点火させ、燃焼室の周壁側に配置された第２点火プラグ１３を上記ステップＳＴ４で設定した位相差分だけ同時点火時期よりも遅らせて点火させる（ステップＳＴ５）。
【００４７】
一方、上記ステップＳＴ３にて同時点火実行領域との判定が為された場合、その電子制御装置３０の点火実行手段３４は、第１及び第２の点火プラグ１２，１３を上記ステップＳＴ２で設定した同時点火時期に同時に点火させる（ステップＳＴ６）。
【００４８】
このように、本実施例１の内燃機関１０によれば、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには、第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので常に良好な燃焼状態を保つことができる。これが為、本実施例１の内燃機関１０においては、図２に示す如く、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができ、ＥＧＲガスの導入量の増加が図れるので、燃料消費率が低下して燃費を更に向上させることができる。また、ＥＧＲガスの導入量の増加に伴い窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量も更に低下させることができる。特に、本実施例１の内燃機関１０においては、そのような位相差点火によりＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減を図ることが可能になる。
【実施例２】
【００４９】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例２について図６を用いて説明する。本実施例２の内燃機関１０は、以下の点を除いて図１に示す前述した実施例１と同様に構成されている。
【００５０】
実施例１の位相差点火要否判定手段３２は、前述した図３に示す位相差点火要否判定マップを用いて位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかの判別を行っている。この実施例１で用いた位相差点火要否判定マップは、その位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについて、ＥＧＲ率を規定するＥＧＲバルブ開度θEGRと機関回転数Ｎｅとに応じて判別させるものである。
【００５１】
しかしながら、その位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについては、実施例１のＥＧＲバルブ開度θEGRに替えてスロットル開度θTHを用いることも可能であり、このスロットル開度θTHと機関回転数Ｎｅによっても規定することができる。即ち、スロットル開度θTHが一定の場合には、機関回転数Ｎｅの上昇によって排気ガスのガス量が増加し且つ排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧が高くなるので、機関回転数Ｎｅが上昇するにつれてＥＧＲ率が高くなり、ＥＧＲガスの導入量が増加して燃焼状態が悪化する。一方、機関回転数Ｎｅが低ければ、排気ガスのガス量も少なく、排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧も小さい。これが為、低回転時には、スロットル開度θTHが大きくてもＥＧＲ率が低くＥＧＲガスの導入量が少ないので、高回転時よりも燃焼状態は良好になる。即ち、同一のスロットル開度θTHの場合には、機関回転数Ｎｅが高くなるほど燃焼状態が悪化する。
【００５２】
従って、本実施例２にあっては、そのスロットル開度θTHと機関回転数Ｎｅとの対応関係に応じて位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかを判別し得る図６に示す位相差点火要否判定マップを電子制御装置３０のＲＯＭ等に予め用意する。この本実施例２の位相差点火要否判定マップは、例えば、スロットル開度θTHと機関回転数Ｎｅ毎の燃焼安定性（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づいて機関回転数Ｎｅの上昇に伴い位相差点火実行領域が拡大するよう作成する。
【００５３】
本実施例２の位相差点火要否判定手段３２は、その図６に示す位相差点火要否判定マップを参照し、検出したスロットル開度θTHと機関回転数Ｎｅに対応する領域が位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについて判定を行う。
【００５４】
尚、本実施例２の電子制御装置３０に設けた同時点火時期設定手段３１，位相差設定手段３３及び点火実行手段３４については実施例１と同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【００５５】
以上示した如く、本実施例２においても、前述した実施例１と同様に、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので、常に良好な燃焼状態を保つことができ、更に、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができる。これが為、本実施例２の内燃機関１０においても、ＥＧＲガスの導入量の増加が可能になるので、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上とＮＯｘの更なる低減を図ることができる。そして、特に、ＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減が可能になる。
【実施例３】
【００５６】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例３について図７を用いて説明する。本実施例３の内燃機関１０は、以下の点を除いて図１に示す前述した実施例１と同様に構成されている。
【００５７】
この本実施例３は、前述した実施例２と同様に、実施例１に対して位相差点火要否判定マップを変更したものである。
【００５８】
具体的に、本実施例３にあっては、位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについて、ＥＧＲ率を規定する他のパラメータたる機関負荷率ＫＬと機関回転数Ｎｅによって規定する。これが為、本実施例３の位相差点火要否判定マップは、図７に示す如く、その機関負荷率ＫＬと機関回転数Ｎｅとの対応関係に応じて位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかが判別できるように構成する。この位相差点火要否判定マップは、例えば、機関負荷率ＫＬと機関回転数Ｎｅ毎の燃焼状態（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づき作成して電子制御装置３０のＲＯＭ等に格納する。
【００５９】
ここで、機関負荷率ＫＬが一定の場合には、機関回転数Ｎｅの上昇によって排気ガスのガス量が増加し且つ排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧が高くなるので、機関回転数Ｎｅが上昇するにつれてＥＧＲ率が高くなり、ＥＧＲガスの導入量が増加して燃焼状態が悪化する。一方、機関回転数Ｎｅが低ければ、排気ガスのガス量も少なく、排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧も小さい。これが為、低回転時には、機関負荷率ＫＬが高くてもＥＧＲ率が低くＥＧＲガスの導入量が少ないので、高回転時よりも燃焼状態は良好になる。即ち、同一の機関負荷率ＫＬの場合には、機関回転数Ｎｅが高くなるほど燃焼状態が悪化する。従って、本実施例３の位相差点火要否判定マップは、図７に示す如く、機関回転数Ｎｅの上昇に伴って位相差点火実行領域が拡大するようになる。
【００６０】
本実施例３の位相差点火要否判定手段３２は、その図７に示す位相差点火要否判定マップを参照し、算出した機関負荷率ＫＬと機関回転数Ｎｅに対応する領域が位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについて判定を行う。
【００６１】
尚、本実施例３の電子制御装置３０に設けた同時点火時期設定手段３１，位相差設定手段３３及び点火実行手段３４については実施例１と同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
以上示した如く、本実施例３においても、前述した実施例１と同様に、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので、常に良好な燃焼状態を保つことができ、更に、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができる。これが為、本実施例３の内燃機関１０においても、ＥＧＲガスの導入量の増加が可能になるので、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上とＮＯｘの更なる低減を図ることができる。そして、特に、ＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減が可能になる。
【実施例４】
【００６３】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例４について図８を用いて説明する。本実施例４の内燃機関１０は、以下の点を除いて図１に示す前述した実施例１と同様に構成されている。
【００６４】
この本実施例４は、前述した実施例２，３と同様に、実施例１に対して位相差点火要否判定マップを変更したものである。
【００６５】
具体的に、本実施例４にあっては、位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについて、ＥＧＲ率と機関回転数Ｎｅによって規定する。これが為、本実施例４の位相差点火要否判定マップは、図８に示す如く、そのＥＧＲ率と機関回転数Ｎｅとの対応関係に応じて位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかが判別できるように構成する。この位相差点火要否判定マップは、例えば、ＥＧＲ率と機関回転数Ｎｅ毎の燃焼安定性（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づき作成して電子制御装置３０のＲＯＭ等に格納する。
【００６６】
ここで、ＥＧＲ率が一定の場合には、機関回転数Ｎｅの上昇によって排気ガスのガス量が増加し且つ排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧が高くなるので、機関回転数Ｎｅが上昇するにつれてＥＧＲ率が高くなり、ＥＧＲガスの導入量が増加して燃焼状態が悪化する。一方、機関回転数Ｎｅが低ければ、排気ガスのガス量も少なく、排気通路１６と吸気通路１４との間の差圧も小さい。これが為、低回転時には、ＥＧＲ率が高くてもＥＧＲガスの導入量が少ないので、高回転時よりも燃焼状態は良好になる。即ち、同一のＥＧＲ率の場合には、機関回転数Ｎｅが高くなるほど燃焼状態が悪化する。従って、本実施例４の位相差点火要否判定マップは、図８に示す如く、機関回転数Ｎｅの上昇に伴って位相差点火実行領域が拡大するようになる。
【００６７】
本実施例４の位相差点火要否判定手段３２は、その図８に示す位相差点火要否判定マップを参照し、機関回転数Ｎｅ，ＥＧＲバルブ開度θEGR及び機関負荷率ＫＬを用いてＥＧＲ率マップから求めたＥＧＲ率と機関回転数Ｎｅとに対応する領域が位相差点火実行領域であるのか同時点火実行領域であるのかについて判定を行う。
【００６８】
尚、本実施例４の電子制御装置３０に設けた同時点火時期設定手段３１，位相差設定手段３３及び点火実行手段３４については実施例１と同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【００６９】
以上示した如く、本実施例４においても、前述した実施例１と同様に、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので、常に良好な燃焼状態を保つことができ、更に、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができる。これが為、本実施例４の内燃機関１０においても、ＥＧＲガスの導入量の増加が可能になるので、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上とＮＯｘの更なる低減を図ることができる。そして、特に、ＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減が可能になる。
【実施例５】
【００７０】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例５について図１及び図９を用いて説明する。本実施例５の内燃機関１０は、以下の点を除いて図１に示す前述した実施例１と同様に構成されている。
【００７１】
実施例１〜４の位相差設定手段３３は、前述した図４に示す位相差設定マップを用いて、位相差点火実行時の第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３との間における点火時期の位相差を設定している。この各実施例１〜４で用いた位相差設定マップは、ＥＧＲバルブ開度θEGR毎に用意され、機関回転数Ｎｅに応じて燃焼が安定する位相差（上述した例示では、燃焼安定限界となる位相差）を導き出すものである。
【００７２】
しかしながら、燃焼状態は一般にＥＧＲガス温度が上昇するにつれて悪化していくことが知られており、位相差は、そのＥＧＲガス温度によって規定することができる。これが為、本実施例５にあっては、上述した各実施例１〜４において、ＥＧＲガス温度が上昇するにつれて（即ち、燃焼状態が悪化するにつれて）位相差を大きくする図９に示す位相差設定マップを電子制御装置３０のＲＯＭ等に予め用意する。この位相差設定マップは、例えば、ＥＧＲガス温度毎の燃焼状態（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づいて作成する。
【００７３】
また、本実施例５の内燃機関１０においては、そのＥＧＲガス温度を検出する図１に示す温度センサ２７が設けられている。この温度センサ２７は、ＥＧＲ通路２１に設けたＥＧＲガス専用のものであってもよく、排気通路１６に設けられている排気温センサの検出値を代用してもよい。尚、本実施例５においては、後者の温度センサ２７を例示している。
【００７４】
本実施例５の位相差設定手段３３は、検出したＥＧＲガス温度に対応する位相差をその位相差設定マップから読み込み、燃焼室の周壁側の第２点火プラグ１３の点火時期を第１点火プラグ１２の点火時期よりも位相差分だけ遅らせて設定する。
【００７５】
尚、本実施例５の電子制御装置３０に設けた同時点火時期設定手段３１，位相差点火要否判定手段３２及び点火実行手段３４については実施例１〜４と同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【００７６】
以上示した如く、本実施例５においても、前述した実施例１と同様に、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので、常に良好な燃焼状態を保つことができ、更に、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができる。これが為、本実施例５の内燃機関１０においても、ＥＧＲガスの導入量の増加が可能になるので、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上とＮＯｘの更なる低減を図ることができる。そして、特に、ＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減が可能になる。
【実施例６】
【００７７】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例６について図１０を用いて説明する。本実施例６の内燃機関１０は、以下の点を除いて図１に示す前述した実施例１と同様に構成されている。
【００７８】
この本実施例６は、前述した実施例５と同様に、実施例１〜４に対して位相差設定マップを変更したものである。
【００７９】
具体的に、本実施例６にあっては、ＥＧＲ率が高くなるにつれて燃焼状態が悪化していくので、そのＥＧＲ率によって位相差を規定する。これが為、本実施例６にあっては、前述した各実施例１〜４において、ＥＧＲ率が高くなるにつれて（即ち、燃焼状態が悪化するにつれて）位相差を大きくする図１０に示す位相差設定マップを電子制御装置３０のＲＯＭ等に予め用意する。この位相差設定マップは、例えば、ＥＧＲ率毎の燃焼状態（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づいて作成する。
【００８０】
本実施例６の位相差設定手段３３は、機関回転数Ｎｅ，ＥＧＲバルブ開度θEGR及び機関負荷率ＫＬを用いてＥＧＲ率マップからＥＧＲ率を求め、このＥＧＲ率に対応する位相差を図１０に示す位相差設定マップから読み込み、燃焼室の周壁側の第２点火プラグ１３の点火時期を第１点火プラグ１２の点火時期よりも位相差分だけ遅らせて設定する。
【００８１】
尚、本実施例６の電子制御装置３０に設けた同時点火時期設定手段３１，位相差点火要否判定手段３２及び点火実行手段３４については実施例１〜４と同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【００８２】
以上示した如く、本実施例６においても、前述した実施例１と同様に、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので、常に良好な燃焼状態を保つことができ、更に、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができる。これが為、本実施例６の内燃機関１０においても、ＥＧＲガスの導入量の増加が可能になるので、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上とＮＯｘの更なる低減を図ることができる。そして、特に、ＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減が可能になる。
【実施例７】
【００８３】
次に、本発明に係る内燃機関の実施例７について図１１及び図１２を用いて説明する。
【００８４】
本実施例７は、原動機と電動機の双方を動力源として使用するハイブリッド車輌，具体的にはシリーズ・パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車輌について例示する。本実施例７の原動機としては、図１１に示す如く、以下の点を除いて前述した各実施例１〜４と同様に構成された内燃機関１０を用いる。
【００８５】
最初に、このハイブリッド車輌の構成を簡単に説明する。このハイブリッド車輌には、内燃機関１０から出力された機関動力を分割する動力分割機構５１と、この動力分割機構５１により分割された内燃機関１０の機関動力で駆動する発電機５２と、この発電機５２の電力及び／又はバッテリ６１の電力で駆動する電動機５３とが設けられている。
【００８６】
ここで、その動力分割機構５１は、例えば、回転軸が内燃機関１０のクランク軸２５に連結されたプラネタリキャリアと、このプラネタリキャリアに軸支されたピニオンギヤと、回転軸が発電機５２に連結されたサンギヤと、回転軸が電動機５３に連結されたリングギヤとを有する遊星歯車機構からなり、そのリングギヤには変速機７１等の動力伝達機構を介して駆動軸（図示略）が連結されている。これが為、内燃機関１０の機関動力は、ピニオンギヤを介してサンギヤ及びリングギヤに伝達され、発電機５２の駆動力として利用し得る一方、その動力伝達機構を介して駆動軸を直接駆動することができる。
【００８７】
また、このハイブリッド車輌には、各種動作を制御する制御手段が設けられている。本実施例７にあっては、その制御手段として、ハイブリッド車輌全体の動作を制御する電子制御装置（以下「メインＥＣＵ」という。）８１と、内燃機関１０の動作を制御する前述した各実施例１〜４と同様の電子制御装置（以下、「機関ＥＣＵ」という。）３０と、電動機５３の動作を制御する電子制御装置（以下、「電動機ＥＣＵ」という。）８２とが設けられている。そのメインＥＣＵ８１は、各種センサの検出信号やバックアップＲＡＭのマップデータ等に基づいて運転状態に応じた駆動軸における駆動力の要求値（以下、「駆動力要求値」という。）を求める。そして、このメインＥＣＵ８１は、その駆動力要求値に相当する駆動力を駆動軸で発生させ得る内燃機関１０と電動機５３の動力及びその配分を設定し、その設定条件を機関ＥＣＵ３０と電動機ＥＣＵ８２に送る。
【００８８】
ところで、内燃機関１０においては、燃焼が不安定になるとトルク変動が発生する。そして、このトルク変動は燃焼安定性が悪化するほど（即ち、燃焼状態が悪化するにつれて）大きくなるので、そのトルク変動量が判れば第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３との間における点火時期の位相差を規定することができる。一方、その内燃機関１０のトルク変動は、この種のハイブリッド車輌においてはクランク軸２５及び動力分割機構５１を介し電動機５３に伝わって電動機ＥＣＵ８２に検知される。これが為、この電動機ＥＣＵ８２に検知された内燃機関１０のトルク変動の情報を利用することによって、その位相差の設定が可能になる。
【００８９】
そこで、本実施例７にあっては、内燃機関１０のトルク変動を検知した際にトルク変動量の情報をメインＥＣＵ８１へと送信するよう電動機ＥＣＵ８２を構成し、そのメインＥＣＵ８１については受信したトルク変動量の情報を機関ＥＣＵ３０に送信するよう構成する。
【００９０】
また、その機関ＥＣＵ３０のＲＯＭ等には、内燃機関１０のトルク変動量と位相差との対応関係を表した図１２に示す位相差設定マップを予め用意しておく。この位相差設定マップは、例えば、トルク変動量毎の燃焼安定性（例えば、燃焼安定限界）を予め実験やシミュレーションにより調べ、その結果に基づいて、トルク変動量が大きくなるにつれて（即ち、燃焼状態が悪化するにつれて）位相差が大きくなるように作成されている。
【００９１】
本実施例７の位相差設定手段３３は、メインＥＣＵ８１を介して受信した電動機ＥＣＵ８２からのトルク変動量の情報に対応する位相差を図１２に示す位相差設定マップから読み込み、燃焼室の周壁側の第２点火プラグ１３の点火時期を第１点火プラグ１２の点火時期よりも位相差分だけ遅らせて設定する。ここで、そのトルク変動量の情報は、例えば、図５のステップＳＴ１において把握する。
【００９２】
尚、本実施例７の電子制御装置３０に設けた同時点火時期設定手段３１，位相差点火要否判定手段３２及び点火実行手段３４については実施例１〜４と同様に動作するので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
以上示した如く、本実施例７においても、前述した実施例１と同様に、燃焼状態が悪化し得る機関運転状態のときには第１点火プラグ１２と第２点火プラグ１３とを位相差を付けて点火させるので、常に良好な燃焼状態を保つことができ、更に、ＥＧＲ率の限界点を延ばすことができる。これが為、本実施例７の内燃機関１０においても、ＥＧＲガスの導入量の増加が可能になるので、燃料消費率の低下に伴う燃費の更なる向上とＮＯｘの更なる低減を図ることができる。そして、特に、ＷＯＴ時にも大量のＥＧＲガスを導入することができるので、様々な運転状態で燃費の向上とＮＯｘ低減が可能になる。
【００９４】
尚、上述した各実施例１〜７においては１つの燃焼室に２本の点火プラグ（第１及び第２の点火プラグ１２，１３）を配備した内燃機関について例示したが、その各実施例１〜７における点火制御は、更に多くの点火プラグを設けた内燃機関に適用してもよい。かかる場合、その各実施例１〜７と同様に、燃焼室の中央側と周壁側とに分けて、中央側の点火プラグ群に対して周壁側の点火プラグ群の点火時期を位相差分だけ遅らせて点火させてもよく、また、夫々の点火プラグの間に適宜最適な位相差を設けるようにしてもよい。
【００９５】
また、上述した各実施例１〜７においては、燃焼室の略中央に配置された第１点火プラグ１２の点火時期を基準にして、燃焼室の周壁側に配置された第２点火プラグ１３の点火時期を位相差分だけ遅らせるようにしているが、これとは逆に、第２点火プラグ１３の点火時期を基準にして第１点火プラグ１２の点火時期を進ませるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、ＥＧＲガスの導入に伴う燃焼状態の悪化を抑制し、ＥＧＲガスの導入量を増加させ得る点火制御の技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る内燃機関の実施例１〜６の構成を示す図である。
【図２】同時点火時と位相差点火時についてのＥＧＲ率に対する燃料消費率と燃焼安定性を示す図である。
【図３】実施例１の位相差点火要否判定マップについて示す図である。
【図４】実施例１の位相差設定マップについて示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の点火制御動作について説明するフローチャートである。
【図６】実施例２の位相差点火要否判定マップについて示す図である。
【図７】実施例３の位相差点火要否判定マップについて示す図である。
【図８】実施例４の位相差点火要否判定マップについて示す図である。
【図９】実施例５の位相差設定マップについて示す図である。
【図１０】実施例６の位相差設定マップについて示す図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関の実施例７の構成を示す図である。
【図１２】実施例７の位相差設定マップについて示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  内燃機関
１２  第１点火プラグ
１３  第２点火プラグ
１４  吸気通路
１６  排気通路
１９  スロットルバルブ
２０  スロットルバルブ開度センサ
２１  ＥＧＲ通路
２２  ＥＧＲバルブ
２３  ＥＧＲバルブアクチュエータ
２４  ＥＧＲバルブ開度センサ
２５  クランク軸
２６  クランク角センサ
２７  温度センサ
３０  電子制御装置（ＥＣＵ，機関ＥＣＵ）
３１  同時点火時期設定手段
３２  位相差点火要否判定手段
３３  位相差設定手段
３４  点火実行手段
５１  動力分割機構
５３  電動機
８１  メインＥＣＵ
８２  電動機ＥＣＵ
ＫＬ  機関負荷率
Ｎｅ  機関回転数
θEGR  ＥＧＲバルブ開度
θTH  スロットル開度
【図１】
2007092692.tif 000003
【図２】
2007092692.tif 000004
【図３】
2007092692.tif 000005
【図４】
2007092692.tif 000006
【図５】
2007092692.tif 000007
【図６】
2007092692.tif 000008
【図７】
2007092692.tif 000009
【図８】
2007092692.tif 000010
【図９】
2007092692.tif 000011
【図１０】
2007092692.tif 000012
【図１１】
2007092692.tif 000013
【図１２】
2007092692.tif 000014