(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、リーン燃焼領域で位相差点火を行う際のトルク変動を抑制すること。【手段】この内燃機関１は、同一の燃焼室１ｂにセンタプラグ７1とサイドプラグ７2とを備える。センタプラグ７1は、燃焼室１ｂの中央部１ｃに少なくとも１個配置される。また、サイドプラグ７2は、燃焼室１ｂのボア１ｔ側に少なくとも１個配置される。リーン燃焼領域においては、センタプラグ７1とサイドプラグ７2とが位相差点火で用いられる。そのときの位相差は、サイドプラグ７2のＭＢＴとセンタプラグ７1のＭＢＴとの差分とする。【選択図】        図２−１
2007064079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関であって、
燃料と空気との混合気を燃焼させる燃焼室の中央部に少なくとも１個配置される第１点火プラグと、
前記燃焼室のボア側に少なくとも１個配置されており、前記内燃機関がリーン燃焼領域で運転される場合には前記第１点火プラグとともに点火に用いられ、かつ前記第１点火プラグの点火時期よりも進角させて点火する第２点火プラグと、を備え、
前記第２点火プラグの点火時期と前記第１点火プラグの点火時期との位相差は、前記第２点火プラグのＭＢＴと前記第１点火プラグのＭＢＴとの差分であることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第２点火プラグの点火時期と、前記第１点火プラグの点火時期とに位相差を設けて点火する場合には、前記内燃機関のトルク変動に基づいて前記第１点火プラグの点火時期又は前記第２点火プラグの点火時期のうち、少なくとも一方を調整することによって、前記位相差を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第１点火プラグと前記第２点火プラグとで、燃焼が緩慢な方の点火時期を調整することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記位相差に応じて、少なくとも進角側で点火する点火プラグの放電時間を拡大することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関のトルク変動が所定の許容値よりも小さくなるように放電時間を調整することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
燃焼室の中央部に少なくとも１個配置される第１点火プラグと、前記燃焼室のボア側に少なくとも１個配置される第２点火プラグとを備える内燃機関の運転制御に用いるものであり、
前記第２点火プラグのＭＢＴと前記第１点火プラグのＭＢＴとの差分を、前記第２点火プラグの点火時期と前記第１点火プラグの点火時期との位相差として設定する位相差設定部と、
前記内燃機関がリーン燃焼領域で運転される場合には、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを用いるとともに、前記位相差設定部で設定された位相差を設けて、前記第２点火プラグ及び前記第１点火プラグに点火する点火制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項７】
前記位相差設定部は、
前記第２点火プラグの点火時期と、前記第１点火プラグの点火時期とに位相差を設けて点火する場合には、前記内燃機関のトルク変動に基づいて前記第１点火プラグの点火時期又は前記第２点火プラグの点火時期のうち、少なくとも一方を調整することによって、前記位相差を変更することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項８】
前記位相差設定部は、
前記第１点火プラグと前記第２点火プラグとで、燃焼が緩慢な方の点火時期を調整することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項９】
前記位相差に応じて、少なくとも進角側で点火する点火プラグの放電時間を拡大する
放電時間設定部を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項１０】
前記放電時間設定部は、
前記内燃機関のトルク変動が所定の許容値よりも小さくなるように放電時間を調整することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の運転制御装置。
【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、リーン燃焼領域においては、複数の点火プラグを異なる点火時期で点火する内燃機関及び内燃機関の運転制御装置に関する。
【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、リーン燃焼運転や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。特許文献１には、２つの点火プラグを異なる点火時期に点火する位相差点火を行う機関運転領域を、顕著な効果が得られる領域に限定し、それ以外の運転領域では同時点火を行う技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８９１４３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、特許文献１に開示されている技術は、リーン燃焼領域において位相差点火を行うことによって発生するトルク変動が考慮されておらず、このトルク変動に起因してドライバビリティが悪化する。また、前記トルク変動を抑制するため位相差点火の位相差を小さくすると、リーン燃焼領域においてはリーン燃焼が可能な空燃比の上限が低くなる結果、リーン燃焼による燃料消費の低減を十分に達成することができない。
【０００５】
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、リーン燃焼領域で位相差点火を行う際のトルク変動を抑制できる内燃機関及び内燃機関の運転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】
【０００６】
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、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関であって、燃料と空気との混合気を燃焼させる燃焼室の中央部に少なくとも１個配置される第１点火プラグと、前記燃焼室のボア側に少なくとも１個配置されており、前記内燃機関がリーン燃焼領域で運転される場合には前記第１点火プラグとともに点火に用いられ、かつ前記第１点火プラグの点火時期よりも進角させて点火する第２点火プラグと、を備え、前記第２点火プラグの点火時期と前記第１点火プラグの点火時期との位相差は、前記第２点火プラグのＭＢＴと前記第１点火プラグのＭＢＴとの差分であることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関は、上記構成により、同一の燃焼室に備えられる複数の点火プラグを、リーン燃焼領域で位相差点火する場合におけるトルク変動を抑えることができるので、リーン燃焼で運転できる空燃比の上限を拡大することができる。その結果、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減及びエミッションの改善を実現することができる。
【０００８】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記第２点火プラグの点火時期と、前記第１点火プラグの点火時期とに位相差を設けて点火する場合には、前記内燃機関のトルク変動に基づいて前記第１点火プラグの点火時期又は前記第２点火プラグの点火時期のうち、少なくとも一方を調整することによって、前記位相差を変更することを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記第１点火プラグと前記第２点火プラグとで、燃焼が緩慢な方の点火時期を調整することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記位相差に応じて、少なくとも進角側で点火する点火プラグの放電時間を拡大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、前記内燃機関のトルク変動が所定の許容値よりも小さくなるように放電時間を調整することを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、燃焼室の中央部に少なくとも１個配置される第１点火プラグと、前記燃焼室のボア側に少なくとも１個配置される第２点火プラグとを備える内燃機関の運転制御に用いるものであり、前記第２点火プラグのＭＢＴと前記第１点火プラグのＭＢＴとの差分を、前記第２点火プラグの点火時期と前記第１点火プラグの点火時期との位相差として設定する位相差設定部と、前記内燃機関がリーン燃焼領域で運転される場合には、前記第１点火プラグ及び前記第２点火プラグを用いるとともに、前記位相差設定部で設定された位相差を設けて、前記第２点火プラグ及び前記第１点火プラグに点火する点火制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
この内燃機関の運転制御装置は、上記構成により、同一の燃焼室に備えられる複数の点火プラグを、リーン燃焼領域で位相差点火時におけるトルク変動を抑えることができるので、リーン燃焼で運転できる空燃比の上限を拡大することができる。その結果、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減及びエミッションの改善を実現することができる。
【００１４】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記位相差設定部は、前記第２点火プラグの点火時期と、前記第１点火プラグの点火時期とに位相差を設けて点火する場合には、前記内燃機関のトルク変動に基づいて前記第１点火プラグの点火時期又は前記第２点火プラグの点火時期のうち、少なくとも一方を調整することによって、前記位相差を変更することを特徴とする。
【００１５】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記位相差設定部は、前記第１点火プラグと前記第２点火プラグとで、燃焼が緩慢な方の点火時期を調整することを特徴とする。
【００１６】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記位相差に応じて、少なくとも進角側で点火する点火プラグの放電時間を拡大する
放電時間設定部を備えることを特徴とする。
【００１７】
次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記放電時間設定部は、前記内燃機関のトルク変動が所定の許容値よりも小さくなるように放電時間を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る内燃機関及び内燃機関の運転制御方法では、複数の点火プラグを備える内燃機関において、リーン燃焼領域で位相差点火を行う際のトルク変動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、以下に説明する発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態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。
【００２０】
（実施形態）
この実施形態は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関において、リーン燃焼運転時には、第１点火プラグの点火時期と第２点火プラグの点火時期とに位相差を設けるとともに、その位相差は、燃焼室の中央部に配置される第１点火プラグのＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）と、燃焼室のボア側の配置される第２点火プラグのＭＢＴとの差分とする。
【００２１】
図１は、この実施形態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２−４は、この実施形態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、実施形態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、また、多気筒の場合には、気筒数及びその配置は問わない。
【００２２】
この内燃機関１は、気筒１ｓ内をピストン５が往復運動する、いわゆるレシプロ式の内燃機関である。そして、この内燃機関１は、同一の燃焼室１ｂに複数の点火プラグを備え、運転条件に応じて複数の点火プラグのうち少なくとも一つを選択して放電させ、燃焼室１ｂ内の混合気に点火する。この実施形態においては、燃焼室１ｂの中央部及び燃焼室１ｂのボア側に、それぞれ１以上の点火プラグを備えていればよい。
【００２３】
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。また、過給手段や可変圧縮機構を備えていてもよい。ここで、この実施形態に係る内燃機関１では、大量の空気Ａを燃焼室１ｂ内へ導入し、圧縮行程で内燃機関１の燃焼室１ｂ内へ直噴噴射弁３から燃料Ｆを噴射することにより、リーン燃焼領域での運転が実現できる。
【００２４】
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の開度を検出するスロットルポジションセンサ７３とで構成される。機関ＥＣＵ（Engine Control Unit）３０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、スロットルポジションセンサ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。
【００２５】
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。機関ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４１、筒内圧力センサ４２、Ａ／Ｆセンサ４３、アクセル開度センサ４４、ノックセンサ４５、吸気温度センサ４６、エアフローセンサ４７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。
【００２６】
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及び吸気温度センサ４６で流量及び温度が計測された後、吸気通路２０を通って、電子スロットル弁７０を通過して吸気通路２１へ導かれる。空気Ａは、吸気通路を構成するインテークマニホールド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と混合気を形成する。この混合気は第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、この実施形態において、点火時期は、クランク角センサ４１からの信号に基づいて決定される。
【００２７】
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に集められて浄化触媒８３へ導かれ、ここで浄化されて大気中へ排出される。
【００２８】
この実施形態に係る内燃機関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、リーン燃焼運転や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、リーン燃焼運転において多点点火を用いれば、リーン限界を拡大して低ＮＯｘ及び燃料消費の低減を実現できるので好ましい。
【００２９】
図２−１に示すように、この実施形態に係る内燃機関は、燃焼室１ｂの中央部１ｃと、燃焼室１ｂのボア１ｔ側とに、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は第１点火プラグであり、燃焼室１ｂのボア１ｔ側に配置される点火プラグは第２点火プラグである。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、第１点火プラグ（以下センタプラグ）７1が燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置され、第２点火プラグ（以下サイドプラグ）７2が燃焼室１ｂのボア１ｔ側であって、吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ2との間に配置される。
【００３０】
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、ｅ１、及び、交差して配置される吸気弁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、ｅ２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１ｔ側に相当する。
【００３１】
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個ずつ備える場合には、燃焼室１ｂの中央部１ｃ及びボア１ｔ側は次のように扱う。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辺とする四角形の外側の領域が、燃焼室１ｂのボア１ｔ側に相当する。
【００３２】
また、この実施形態において、図２−３、図２−４に示すように、内燃機関１は、３以上の点火プラグを用いてもよい。例えば、図２−３に示す例では、２本のサイドプラグ７2、７3を、燃焼室１ｂのボア１ｔ側であって、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２−４に示す例では、２本のセンタプラグ７1、７2を燃焼室１ｂの中央部１ｃに配置し、サイドプラグ７3を燃焼室１ｂのボア１ｔ側であって、吸気弁８ｉ2と排気弁８ｅ2との間に配置する。次に、この実施形態に係る内燃機関１が備える点火系について説明する。
【００３３】
図３は、この実施形態に係る内燃機関が備える点火系を示す説明図である。点火系５０は、センタ及びサイドプラグ７1、７2と、放電時間可変手段である第１放電時間可変点火装置５１1、第２放電時間可変点火装置５１2とを含んで構成される。第１及び第２放電時間可変点火装置５１1、５１2には、イグナイターとイグニッションコイルとが含まれている。イグナイターは、機関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に通電し、機関ＥＣＵ３０によって決定されるタイミングで、各燃焼室１ｂ1、１ｂ2等が備えるセンタプラグ７1、サイドプラグ７2から放電させる。なお、放電時間の可変方法については後述する。次に、この実施形態に係る内燃機関の運転制御装置の構成を説明する。
【００３４】
図４は、この実施形態に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。この実施形態に係る内燃機関の運転制御は、この内燃機関の運転制御装置１０を用いて実現できる。図４に示すように、内燃機関の運転制御装置１０は、機関ＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。機関ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）３０Ｐと、記憶部３０Ｍと、入力ポート３６及び出力ポート３７と、入力インターフェイス３８及び出力インターフェイス３９とから構成される。
【００３５】
なお、機関ＥＣＵ３０とは別個に、この実施形態に係る内燃機関の運転制御装置１０を用意し、これを機関ＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、この実施形態に係る内燃機関の運転制御を実現するにあたっては、機関ＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を、前記内燃機関の運転制御装置１０が利用できるように構成してもよい。
【００３６】
この実施形態に係る内燃機関の運転制御装置１０は、運転状態判定部１１、位相差設定部１２と、放電時間設定部１３と、点火制御部１４とを含む。これらのうち、運転状態判定部１１、位相差設定部１２と、放電時間設定部１３と、点火制御部１４とは、この実施形態に係る内燃機関の基本となる運転制御を実行する部分となる。この実施形態において、内燃機関の運転制御装置１０は、機関ＥＣＵ３０を構成するＣＰＵ３０Ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ３０Ｐには、内燃機関１の運転を制御する機関制御部３０Ｃが含まれている。
【００３７】
ＣＰＵ３０Ｐと、記憶部３０Ｍとは、バス３５3により接続される。また、内燃機関の運転制御装置１０と機関制御部３０Ｃとは、バス３５1、３５2及び入力ポート３６及び出力ポート３７を介して接続される。これにより、内燃機関の運転制御装置１０を構成する運転状態判定部１１と位相差設定部１２と放電時間設定部１３と点火制御部１４と機関制御部３０Ｃとは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、内燃機関の運転制御装置１０は、機関ＥＣＵ３０が有する内燃機関１の運転制御に関するデータを取得したり、内燃機関の運転制御装置１０の制御を機関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。
【００３８】
入力ポート３６には、入力インターフェイス３８が接続されている。入力インターフェイス３８には、クランク角センサ４１、筒内圧力センサ４２、Ａ／Ｆセンサ４３、アクセル開度センサ４４、ノックセンサ４５、吸気温度センサ４６、エアフローセンサ４７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。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス３８内のＡ／Ｄコンバータ３８ａやディジタルバッファ３８ｄにより、ＣＰＵ３０Ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート３８へ送られる。これにより、ＣＰＵ３０Ｐは、燃料供給制御や内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得することができる。
【００３９】
出力ポート３７には、出力インターフェイス３９が接続されている。出力インターフェイス３９には、点火系５０を構成する第１及び第２放電時間可変点火装置５１1、５１2等の、内燃機関１の運転に必要な制御対象が接続されている。出力インターフェイス３９は、制御回路３９ａ、３０ｂ等を備えており、ＣＰＵ３０Ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、機関ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０Ｐは、内燃機関１の運転を制御することができる。
【００４０】
記憶部３０Ｍには、この実施形態に係る内燃機関の運転制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御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。
【００４１】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ３０Ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施形態に係る内燃機関の運転制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この内燃機関の運転制御装置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、運転状態判定部１１、位相差設定部１２、放電時間設定部１３及び点火制御部１４との機能を実現するものであってもよい。次に、この実施形態に係る内燃機関の運転制御について説明する。この説明においては、適宜図１〜図４を参照されたい。
【００４２】
図５は、この実施形態に係る内燃機関の運転制御の手順を説明するフローチャートである。図６−１は、この実施形態に係る内燃機関の運転制御に用いるリーン燃焼判定マップの一例を示す説明図である。図６−２は、空燃比に対する点火時期のマップ例を示す説明図である。この実施形態に係る内燃機関１を運転するにあたり、この実施形態に係る内燃機関の運転制御装置１０の運転状態判定部１１は、内燃機関１がリーン（酸素過多）燃焼領域で運転されるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００４３】
運転状態判定部１１は、アクセル開度から決定される内燃機関１に対する要求トルクと、内燃機関１の機関回転数とを図６−１に示すリーン燃焼判定マップ６０に与える。そして、リーン燃焼判定マップ６０は、与えられた要求トルクと機関回転数とから、リーン燃焼領域であるか否かを判定し、判定結果を運転状態判定部１１へ返す。
【００４４】
リーン燃焼領域でない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、内燃機関１はストイキ領域あるいはリッチ（燃料過多）領域で運転される。この場合、燃焼室１ｂへの着火性は良好であるため、燃焼室１ｂに複数（この実施形態では２個）備えられる点火プラグのうち、点火に供するプラグの個数をリーン燃焼領域における運転時よりも減らす。この実施形態に係る内燃機関１においては、運転状態判定部１１の判定結果を受けて、点火制御部１４がセンタプラグ７1のみを用いる１点点火とする（ステップＳ１０７）。
【００４５】
リーン燃焼領域である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、着火性悪化による失火を改善して確実に燃焼させるため、点火に供する点火プラグの個数を、ストイキ又はリッチ領域における運転時よりも増加させる。この実施形態に係る内燃機関１においては、運転状態判定部１１の判定結果を受けて、点火制御部１４がセンタプラグ７1とサイドプラグ７2との両方を用いる２点点火とする（ステップＳ１０２）。
【００４６】
リーン燃焼領域において２点点火により内燃機関１を運転する場合、点火制御部１４は、リーン燃焼制御を実行する（ステップＳ１０３）。図６−２の点火時期マップ６１に示すように、空燃比Ａ／Ｆが大きくなるにしたがって、すなわちリーンになるにしたがって、点火時期を進角させる。すなわち、リーンになるほど（空燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど）燃焼が緩慢になるため、これを補うためにリッチの場合よりも点火時期を進角させる。この、リーン燃焼時においてはリッチ領域あるいはストイキ領域よりも点火時期を進角させる制御をリーン燃焼制御という。リーン燃焼制御に以降したら（ステップＳ１０３）、点火制御部１４は位相差点火を開始する（ステップＳ１０４）。次に、位相差点火について説明する。
【００４７】
図７−１は、位相差点火を説明する概念図である。位相差点火とは、同一の燃焼室１ｂに複数の点火プラグが備えられる場合、異なる点火プラグ同士の間で点火時期を異ならせるように点火することをいう。この実施形態に係る内燃機関１は、センタプラグ７1とサイドプラグ７2とを備えるので、図７−１に示すように、サイドプラグ７2の点火時期（第２点火時期に相当、以下サイド点火時期という）ＳＡ＿Ｓとセンタプラグ７1の点火時期（第１点火時期に相当、以下センタ点火時期という）ＳＡ＿Ｃとを異ならせ、位相差ΔＳＡを設けて点火する。ここで、サイドプラグ７2の方がセンタプラグ７1よりも燃焼は緩慢になるので、センタ点火時期ＳＡ＿Ｃよりもサイド点火時期ＳＡ＿Ｓの方を進角させる。なお、Ａ／Ｆが大きくなるほど燃焼が緩慢になるため、位相差ΔＳＡを大きくすることが好ましい。次に、サイド点火時期ＳＡ＿Ｓとセンタ点火時期ＳＡ＿Ｃとの位相差ΔＳＡを決定する手法について説明する。
【００４８】
図７−２は、ＭＢＴと空燃比との関係を示す説明図である。この実施形態では、サイドプラグ７2のＭＢＴであるＭＢＴ＿Ｓと、センタプラグ７1のＭＢＴであるＭＢＴ＿Ｃとの差分（以下ＭＢＴ差分という）ΔＭＢＴを、サイド点火時期ＳＡ＿Ｓとセンタ点火時期ＳＡ＿Ｃとの位相差ΔＳＡとする（図７−１参照）。ここで、ＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）は、最も高いトルクが得られる点火時期であり、最適点火時期という。
【００４９】
ＭＢＴは、内燃機関１のトルクが最も大きくなる点火時期であり、燃焼速度は速くなる。したがって、上記ＭＢＴ差分を位相差ΔＳＡとすれば、位相差点火時においてもセンタプラグ７1、サイドプラグ７2における燃焼速度を向上させることができる。これによって、位相差点火時におけるトルク変動を抑えることができるので、リーンリミット（リーン燃焼で運転できる空燃比の上限）を拡大することができる。その結果、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減及びエミッションの改善を実現することができる。また、ＭＢＴにおいては燃焼効率が向上するので、これによる燃料消費の低減効果も得られる。次にこの実施形態において、サイド点火時期とセンタ点火時期との位相差を決定する手順を説明する。
【００５０】
図７−３は、この実施形態においてＭＢＴからサイド点火時期とセンタ点火時期との位相差を決定する手順を示すフローチャートである。この実施形態において、位相差ΔＳＡを決定するにあたっては、上記ＭＢＴ差分ΔＭＢＴを求める必要がある。ＭＢＴ差分ΔＭＢＴは、センタプラグ７1のみによる１点点火でＭＢＴ＿Ｃを求め、また、サイドプラグ７2のみによる１点点火でＭＢＴ＿Ｓを求めることで決定することができる。位相差点火はリーン燃焼領域で用いられるため、位相差ΔＳＡとして用いるＭＢＴ差分ΔＭＢＴは、リーン燃焼領域において求めることが好ましい。しかし、リーン燃焼領域で１点点火とすると、着火性の悪化によって失火が発生するおそれがある。
【００５１】
本発明者らは、鋭意研究の結果、図７−２に示すように、上記ＭＢＴ差分ΔＭＢＴは、空燃比Ａ／Ｆに関わらずほぼ一定であることを見出した。すなわち、ストイキ又はリッチ領域において決定したＭＢＴ差分ΔＭＢＴは、リーン燃焼領域でもほぼ変化しない。したがって、ストイキ又はリッチ領域のように、１点点火でも着火性が良好な領域においてＭＢＴ差分ΔＭＢＴを決定しておき、これをリーン燃焼領域で位相差点火を実行する際の位相差ΔＳＡとして用いることができる。このように、センタプラグ７1とサイドプラグ７2とのＭＢＴ差分ΔＭＢＴを位相差ΔＳＡとすることにより、簡易に位相差ΔＳＡを決定することができる。
【００５２】
ＭＢＴを設定するにあたり、運転状態判定部１１は、内燃機関１の運転中、空燃比Ａ／Ｆを判定する（ステップＳ２０１）。そして、センタプラグ７1のみ又はサイドプラグ７2のみによる１点点火が可能か否かを判定する（ステップＳ２０２）。空燃比Ａ／Ｆが大きく（すなわちリーン燃焼領域）、１点点火が不可能である場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、１点点火が可能になるまで待機する。
【００５３】
ストイキ領域又はリッチ領域のように、１点点火が可能である場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、センタプラグ７1のみ、及びサイドプラグ７2のみによる１点点火で内燃機関１を運転し、それぞれの点火プラグによるＭＢＴを決定する。この例では、センタプラグ７1、サイドプラグ７2の順にＭＢＴを決定するが、この順序は問わない。
【００５４】
位相差設定部１２は、センタプラグ７1のみを用いて内燃機関１を運転してＭＢＴを計測し（ステップＳ２０３）、センタプラグ７1のＭＢＴ（ＭＢＴ＿Ｃ）を決定する（ステップＳ２０４）。ＭＢＴは、例えば内燃機関１に取り付けられる筒内圧力センサ４２（図１参照）を用いて点火時期を変化させながら燃焼圧力を測定する。そして、燃焼圧力が最大となる点火時期をＭＢＴとして決定する。また、クランク軸６にトルクセンサを取り付け、内燃機関１のトルクからＭＢＴを決定してもよい。さらに、内燃機関１の燃焼イオン電流や回転変動を測定して、ＭＢＴを決定してもよい。
【００５５】
なお、この実施形態においては、センタプラグ７1とサイドプラグ７2とをそれぞれ単独で用いることによって、センタプラグ７1のＭＢＴとサイドプラグ７2のＭＢＴとをそれぞれ求めているが、センタプラグ７1とサイドプラグ７2とを同時に用いてＭＢＴを求めてもよい。この手法は次の通りである。すなわち、センタプラグ７1とサイドプラグ７2とを位相差点火して内燃機関１を運転し、センタプラグ７1又はサイドプラグ７2の少なくとも一方の点火時期を変化させる。そして、内燃機関１のトルクが最も大きくなるセンタプラグ７1の点火時期及びサイドプラグ７2の点火時期を、それぞれセンタプラグ７1のＭＢＴ、サイドプラグ７2のＭＢＴとする。このようにすれば、常にセンタプラグ７1及びサイドプラグ７2を用いて内燃機関１を運転するので、点火プラグの本数を切り替えることによる内燃機関１のトルク変動を抑制することができる。また、常にセンタプラグ７1及びサイドプラグ７2を用いて内燃機関１を運転するので、リーン燃焼領域、ストイキ、あるいはリッチ領域を問わずＭＢＴを求めることができる。
【００５６】
センタプラグ７1のＭＢＴを決定したら（ステップＳ２０４）、位相差設定部１２は、サイドプラグ７2のみを用いて内燃機関１を運転してＭＢＴを計測し（ステップＳ２０５）、サイドプラグ７2のＭＢＴ（ＭＢＴ＿Ｓ）を決定する（ステップＳ２０６）。その後、位相差設定部１２は、決定したセンタプラグ７1のＭＢＴ（ＭＢＴ＿Ｃ）、及びサイドプラグ７2のＭＢＴ（ＭＢＴ＿Ｓ）を、機関ＥＣＵ３０の記憶部３０Ｍに記憶させる（ステップＳ２０７）。そして、センタプラグ７1及びサイドプラグ７2の両方を用いる２点点火で内燃機関１を運転する場合、位相差設定部１２は、このＭＢＴ＿Ｓ及びＭＢＴ＿Ｓから求めるＭＢＴ差分ΔＭＢＴを位相差ΔＳＡとする。
【００５７】
リーン燃焼においては、点火プラグの放電時間をストイキ等の場合と比較して長くすることにより、着火の機会を拡大することができる。しかし、複数の点火プラグを用いて位相差点火をする場合、一方の点火プラグの点火時期が進角するため、複数の点火プラグ間で放電時間が同じである場合には、点火時期を進角させた点火プラグの着火機会が縮小することになって、失火に至るおそれがある。
【００５８】
この実施形態に係る内燃機関１では、サイド点火時期ＳＡ＿Ｓをセンタ点火時期ＳＡ＿Ｃよりも進角させている。そして、サイドプラグ７2の放電時間（第２放電時間に相当、以下サイド放電時間という）ΔＳＡSと、センタプラグ７1の放電時間（第１放電時間に相当、以下センタ放電時間という）ΔＳＡCとは同じ大きさである。このため、サイドプラグ７2に関しては、着火の機会が位相差ΔＳＡの分短くなるので、その分失火のおそれが大きくなる。位相差点火をすることによる失火のおそれを抑制するため、この実施形態における位相差点火では、次のように放電時間を制御する。
【００５９】
図８−１は、この実施形態に係る位相差点火の制御手順を示すフローチャートである。図８−２は、この実施形態に係る位相差点火において、位相差を放電時間に換算する方法を示す説明図である。この実施形態に係る位相差点火では、放電時間設定部１３が、サイド点火時期ＳＡ＿Ｓとセンタ点火時期ＳＡ＿Ｃとの位相差ΔＳＡを放電時間に換算する（ステップＳ１０４＿１）。
【００６０】
すなわち、図８−２に示すように、位相差点火で内燃機関１を運転する場合には、図８−２に示すように、進角側の点火プラグ（この例ではサイドプラグ７2）の放電時間を、位相差ΔＳＡに相当する時間分拡大する（ステップＳ１０４＿２）。その結果、進角側の点火プラグであるサイドプラグ７2の放電時間は、ΔＳＡS＋ΔＳＡとなり、進角側の点火プラグの放電終了時期と、遅角側の点火プラグ（この例ではセンタプラグ７1）の放電終了時期とが揃うことになる。点火制御部１４は、放電時間設定部１３で決定された放電時間及び位相差設定部１２で設定された位相差で、サイドプラグ７2及びセンタプラグ７1から放電させる。
【００６１】
これによって、進角側の点火プラグであるサイドプラグ７2で放電時間が拡大した分、サイドプラグ７2では、位相差を設けない同時点火と同等の着火機会が得られるので、失火を抑制できる。また、位相差点火によって初期燃焼が促進される。その結果、リーン燃焼領域において内燃機関１を運転する場合には、リーンリミットを向上させて燃料消費を抑制でき、またエミッションを改善できる。ここで、放電時間を変化させる手法について説明する。
【００６２】
図８−３は、放電時間を変化させる手法の一例を示す説明図である。図８−３の縦軸は放電電流Ｉ、横軸は放電時間τである。この手法は、一つの点火プラグに対してイグニッションコイルを２系統用意し、これらを交互に用いることで放電時間τを変更するものである。より具体的には、第１のイグニッションコイルで負の放電ＳＰ（−）をさせている間に第２のイグニッションコイルを充電する。そして、第１のイグニッションコイルによる負の放電ＳＰ（−）が終了したら、第２のイグニッションコイルによって正の放電ＳＰ（＋）をする。負の放電ＳＰ（−）と正の放電ＳＰ（＋）の回数を変更することによって、放電時間（図８−３のΔτ）を変化させることができる。なお、放電時間を変化させる方法はこれに限られない。
【００６３】
図９は、この実施形態の変形例に係る位相差点火を示す説明図である。この変形例のように、進角側の点火プラグ（この例ではサイドプラグ７2）の放電時間のみならず、遅角側の点火プラグ（この例ではセンタプラグ７1）の放電時間も拡大してもよい。この変形例では、両方の放電時間をそれぞれ位相差ΔＳＡに相当する時間分拡大している。すなわち、進角側の点火プラグであるサイドプラグ７2の放電時間はΔＳＡS＋ΔＳＡとなり、遅角側の点火プラグであるセンタプラグ７1の放電時間はΔＳＡC＋ΔＳＡとなる。
【００６４】
このようにしても、少なくとも進角側の点火プラグであるサイドプラグ７2では放電時間が拡大する。したがって、その分、サイドプラグ７2では、位相差を設けない同時点火と同等の着火機会が得られるので、失火を抑制できる。また、位相差点火によって初期燃焼が促進される。その結果、リーン燃焼領域において内燃機関１を運転する場合には、リーンリミットを向上させて燃料消費を抑制でき、またエミッションを改善できる。
【００６５】
さらに、サイドプラグ７2の放電時間及びセンタプラグ７1の放電時間を、それぞれ同じ時間分拡大するので、両方の放電時間を別個に設定する必要はない。これによって、データ処理の負荷を軽減できる。また、サイドプラグ７2の放電時間及びセンタプラグ７1の放電時間を、それぞれ同じ時間分拡大するので、サイドプラグ７2とセンタプラグ７1との放電時間可変装置を共用化することもできる。これによって、点火系のハードウェア構成を簡素化することができ、その分コストも低減できる。なお、データ処理の負荷軽減によるメリットと、センタプラグ７1の放電時間も拡大することによって消費電量が増加するというデメリットとを比較考量して、センタプラグ７1の放電時間も拡大するか否かを判定してもよい。
【００６６】
位相差点火を開始するにあたり、位相差ΔＳＡ及び放電時間を設定したら、点火制御部１４は位相差点火により内燃機関１を運転する。位相差点火によって内燃機関１を運転しながら、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。この実施形態では、設定した位相差ΔＳＡが適切であるか否かを判定することにより、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する。なお、この実施形態においては、位相差点火が適切に機能しているか否かを、運転状態判定部１１が判定する。
【００６７】
位相差点火が適切に機能しているか否かは、例えば、内燃機関１のトルク変動が所定の許容値内であるか否かによって判定する。トルク変動は、内燃機関１に取り付けられる筒内圧力センサ４２により測定される内燃機関１の燃焼圧力や内燃機関１の燃焼イオン電流、あるいはクランク角センサ４１による回転変動を用いて判定できる。
【００６８】
内燃機関１のトルク変動が所定の許容値以上である場合、運転状態判定部１１は、位相差点火が適切に機能していないと判定する（ステップＳ１０５：Ｎｏ）。この場合、位相差設定部１２は点火時期を調整して（ステップＳ１０６）、ＭＢＴ差分ΔＭＢＴから設定した位相差ΔＳＡを再設定する。このとき、サイドプラグ７2の点火時期又はセンタプラグ７1の点火時期のうち少なくとも一方を調整することができるが、サイドプラグ７2の点火時期を調整することが好ましい。点火時期は内燃機関１の運転中に調整することになるが、サイドプラグ７2側は燃焼が緩慢になるので、点火時期の調整によるトルク変動を小さく抑えることができる。その結果、ドライバビリティの悪化を抑制できる。なお、センタプラグ７1の点火時期を調整することを排除するものではなく、センタプラグ７1の点火時期を調整してもよい。
【００６９】
位相差設定部１２が点火時期を調整することにより位相差ΔＳＡを再設定したら、点火制御部１４はこの位相差ΔＳＡで内燃機関１を運転する。運転状態判定部１１は、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、位相差設定部１２は、位相差点火が適切に機能するまで、すなわち内燃機関１のトルク変動が所定の許容値内になるまで、サイドプラグ７2の点火時期を調整して位相差ΔＳＡを再設定する（ステップＳ１０５：Ｎｏ）。位相差点火が適切に機能していると判定されたら（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、位相差設定部１２は、そのときの位相差ΔＳＡを新たな位相差として機関ＥＣＵ３０の記憶部３０Ｍに記憶して学習させる。
【００７０】
このように、内燃機関１のトルク変動をフィードバックして、ＭＢＴ差分ΔＭＢＴから設定した位相差ΔＳＡを再設定することにより、適切な位相差で内燃機関１を運転できる。これによって、リーン燃焼領域においては、より初期燃焼を改善することができる。その結果、リーンリミットを拡大して、さらに燃料消費の低減、及びエミッションの改善を図ることができる。
【００７１】
（第１変形例）
この変形例は、位相差点火が適切に機能しているか否かの判定結果に応じて、放電時間を調整する点に特徴がある。図１０は、この実施形態の第１変形例に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。この変形例に係る内燃機関の運転制御を実行するにあたって、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４及びステップＳ３１０（図１０参照）は、上記実施形態に係る内燃機関の運転制御におけるステップＳ１０１〜ステップＳ３０４及びステップＳ１０７（図５参照）と同様なので、説明を省略する。
【００７２】
位相差ΔＳＡ及び放電時間を設定し、位相差点火によって内燃機関１の運転を開始したら（ステップＳ３０４）、内燃機関１を運転しながら、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。まず、設定した位相差ΔＳＡが適切であるか否かを運転状態判定部１１が判定することにより、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する。
【００７３】
位相差点火が適切に機能しているか否かは、例えば、内燃機関１のトルク変動が所定の許容値内であるか否かによって判定する。トルク変動は、内燃機関１に取り付けられる筒内圧力センサ４２により測定される内燃機関１の燃焼圧力や内燃機関１の燃焼イオン電流、あるいはクランク角センサ４１による回転変動を用いて判定できる。
【００７４】
内燃機関１のトルク変動が所定の許容値以上である場合、運転状態判定部１１は、位相差点火が適切に機能していないと判定する（ステップＳ３０５：Ｎｏ）。この場合、位相差設定部１２は点火時期を調整して（ステップＳ３０６）、ＭＢＴ差分ΔＭＢＴから設定した位相差ΔＳＡを再設定する。このときには、上述したように、位相差設定部１２は、サイドプラグ７2の点火時期を調整する。
【００７５】
位相差設定部１２は、位相差点火が適切に機能するまで、すなわち内燃機関１のトルク変動が所定の許容値内になるまで、サイドプラグ７2の点火時期を調整して位相差ΔＳＡを再設定する（ステップＳ３０５：Ｎｏ）。位相差点火が適切に機能していると判定されたら（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、位相差設定部１２は、そのときの位相差ΔＳＡを新たな位相差として機関ＥＣＵ３０の記憶部３０Ｍに記憶して学習させる。
【００７６】
位相差点火が適切に機能していると判定された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、放電時間設定部１３は、進角側の点火プラグ、すなわち放電時間を拡大したサイドプラグ７2の放電時間を調整する（ステップＳ３０７）。この場合、放電時間を短くする方向に調整して、位相差点火が適切に機能する範囲内で、サイドプラグ７2の放電時間を短くする。
【００７７】
サイドプラグ７2の放電時間を調整したら（ステップＳ３０７）、運転状態判定部１１は、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。そして、放電時間設定部１３は、位相差点火が適切に機能する範囲内において、サイドプラグ７2の放電時間を短くする（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）。これによって、位相差点火を適切に機能させつつ、電力消費を抑制することができる。
【００７８】
ここで、放電時間と内燃機関１の平均有効圧力とは相関がある。すなわち、放電時間が長くなれば、平均有効圧力も大きくなる。また、燃焼圧力最小値とトルク変動とも相関があり、燃焼圧力最小値が小さくなるほど、トルク変動は大きくなる。したがって、筒内圧力センサ４２から内燃機関１の平均有効圧力を取得し、これを内燃機関１のトルク変動を表す評価指標として用いて、放電時間を調整してもよい。例えば、前記平均有効圧力が所定の閾値以下になった場合には、放電時間を長くする。
【００７９】
サイドプラグ７2の放電時間を短くした結果、位相差点火が適切に機能していないと運転状態判定部１１が判定した場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、放電時間設定部１３は、サイドプラグ７2の放電時間を、位相差点火が適切に機能する範囲で最も短い放電時間に設定する。そして、放電時間設定部１３は、設定したサイドプラグ７2の放電時間を機関ＥＣＵ３０の記憶部３０Ｍに記憶させ、学習させる（ステップＳ３０９）。
【００８０】
なお、この変形例では、サイドプラグ７2の放電時間を調整したが、センタプラグ７1の放電時間も調整してもよい。また、この変形例では、位相差ΔＳＡを調整して位相差点火を適切に機能させた後に放電時間が短くなる方向に調整するが、放電時間を調整することによって位相差点火を適切に機能させるようにしてもよい。
【００８１】
（第２変形例）
この変形例は、位相差点火が適切に機能している範囲内か否かの判定結果に応じて、空燃比Ａ／Ｆを調整する点に特徴がある。図１１は、この実施形態の第２変形例に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。この変形例に係る内燃機関の運転制御を実行するにあたって、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４及びステップＳ４１０（図１１参照）は、上記実施形態に係る内燃機関の運転制御におけるステップＳ１０１〜ステップＳ３０４及びステップＳ１０７（図５参照）と同様なので、説明を省略する。
【００８２】
位相差ΔＳＡ及び放電時間を設定し、位相差点火によって内燃機関１の運転を開始したら（ステップＳ４０４）、内燃機関１を運転しながら、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する（ステップＳ４０５）。まず、設定した位相差ΔＳＡが適切であるか否かを運転状態判定部１１が判定することにより、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する。
【００８３】
位相差点火が適切に機能しているか否かは、例えば、内燃機関１のトルク変動が所定の許容値内であるか否かによって判定する。トルク変動は、内燃機関１に取り付けられる筒内圧力センサ４２により測定される内燃機関１の燃焼圧力や内燃機関１の燃焼イオン電流、あるいはクランク角センサ４１による回転変動を用いて判定できる。
【００８４】
内燃機関１のトルク変動が所定の許容値以上である場合、運転状態判定部１１は、位相差点火が適切に機能していないと判定する（ステップＳ４０５：Ｎｏ）。この場合、位相差設定部１２は点火時期を調整して（ステップＳ４０９）、ＭＢＴ差分ΔＭＢＴから設定した位相差ΔＳＡを再設定する。このときには、上述したように、位相差設定部１２は、サイドプラグ７2の点火時期を調整する。
【００８５】
位相差設定部１２は、位相差点火が適切に機能するまで、すなわち内燃機関１のトルク変動が所定の許容値内になるまで、サイドプラグ７2の点火時期を調整して位相差ΔＳＡを再設定する（ステップＳ４０５：Ｎｏ、ステップＳ４０９）。位相差点火が適切に機能していると判定されたら（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、点火制御部１４は、空燃比Ａ／Ｆを増加させる（ステップＳ４０６）。そして、運転状態判定部１１は、位相差点火が適切に機能しているか否かを判定する（ステップＳ４０７）。
【００８６】
位相差点火が適切に機能していると運転状態判定部１１が判定したら（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、点火制御部１４は、位相差点火が適切に機能する範囲内において、空燃比Ａ／Ｆを増加させる（ステップＳ４０６）。これによって、位相差点火を適切に機能させつつ、リーンリミットを拡大することができる。
【００８７】
空燃比Ａ／Ｆを増加した結果、位相差点火が適切に機能していないと運転状態判定部１１が判定した場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、点火制御部１４は、空燃比Ａ／Ｆを、位相差点火が適切に機能する範囲で最も大きい空燃比Ａ／Ｆに設定する。そして、点火制御部１４は、設定した空燃比Ａ／Ｆ及びそのときの位相差ΔＳＡを機関ＥＣＵ３０の記憶部３０Ｍに記憶させ、学習させる（ステップＳ４０８）。このように、位相差点火が適切に機能している範囲内で空燃比Ａ／Ｆを増加させることで、リーン燃焼領域において、さらにリーンリミットを拡大することができる。その結果、さらに燃料消費の低減、及びエミッションの改善を図ることができる。
【００８８】
以上、この実施形態及びその変形例では、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関において、リーン燃焼運転時には、第１点火プラグの点火時期と第２点火プラグの点火時期とに位相差を設けるとともに、その位相差は、燃焼室の中央部に配置される第１点火プラグのＭＢＴと、燃焼室のボア側の配置される第２点火プラグのＭＢＴとの差分とする。これによって、第１及び第２点火プラグでの燃焼速度が向上するので、位相差点火時におけるトルク変動を抑えることができるので、リーンリミットを拡大することができる。その結果、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減及びエミッションの改善を実現することができる。
【００８９】
また、この実施形態及びその変形例では、上記位相差で位相差点火を実行する際に、進角側の点火プラグと遅角側の点火プラグとの位相差の相当する時間分、進角側の点火プラグの放電時間を拡大する。これにより、進角側の点火プラグでは、放電時間が拡大した分、着火機会が増えることになる。その結果、複数の点火プラグを同時点火した場合と同等の着火機会が得られるので、失火を抑制できる。また、位相差点火によって初期燃焼が促進される。これらの作用によって、リーン燃焼領域において内燃機関を運転する場合には、リーンリミットを向上させて燃料消費を抑制でき、またエミッションも改善できる。
【００９０】
なお、この実施形態及びその変形例では、同一の燃焼室に２個の点火プラグを備える場合を一例として説明したが、同一の燃焼室に３個以上の点火プラグを備え、リーン燃焼領域において位相差点火を実行する場合も同様に適用できる。この場合、燃焼が緩慢な位置に配置される点火プラグから燃焼が急速な位置に配置される燃焼プラグの順に点火時期を遅角させる。そして、それぞれの点火プラグの位相差は、それぞれの点火プラグのＭＢＴに基づいて決定する。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の運転制御装置は、複数の点火プラグを備える内燃機関に有用であり、特に、リーン燃焼領域で位相差点火を行う際のトルク変動を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この実施形態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】この実施形態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】この実施形態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】この実施形態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】この実施形態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】この実施形態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】この実施形態に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。
【図５】この実施形態に係る内燃機関の運転制御の手順を説明するフローチャートである。
【図６−１】この実施形態に係る内燃機関の運転制御に用いるリーン燃焼判定マップの一例を示す説明図である。
【図６−２】空燃比に対する点火時期のマップ例を示す説明図である。
【図７−１】位相差点火を説明する概念図である。
【図７−２】ＭＢＴと空燃比との関係を示す説明図である。
【図７−３】この実施形態においてＭＢＴからサイド点火時期とセンタ点火時期との位相差を決定する手順を示すフローチャートである。
【図８−１】この実施形態に係る位相差点火の制御手順を示すフローチャートである。
【図８−２】この実施形態に係る位相差点火において、位相差を放電時間に換算する方法を示す説明図である。
【図８−３】放電時間を変化させる手法の一例を示す説明図である。
【図９】この実施形態の変形例に係る位相差点火を示す説明図である。
【図１０】この実施形態の第１変形例に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。
【図１１】この実施形態の第２変形例に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
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
７1  センタプラグ（第１点火プラグ）
７2  サイドプラグ（第２点火プラグ）
１０  運転制御装置
１１  運転状態判定部
１２  位相差設定部
１３  放電時間設定部
１４  点火制御部
３０  機関ＥＣＵ
３０Ｃ  機関制御部
３０Ｍ  記憶部
４１  クランク角センサ
４２  筒内圧力センサ
４４  アクセル開度センサ
４７  エアフローセンサ
５０  点火系
７０  電子スロットル弁
５１1、５１2  放電時間可変点火装置
【図１】
2007064079.tif 000003
【図２−１】
2007064079.tif 000004
【図２−２】
2007064079.tif 000005
【図２−３】
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【図２−４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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