(57)【要約】【課題】高負荷の領域に限らず、燃料の着火性を判定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ノッキングを検出するノッキング検出手段１８と、燃焼室１１内に供給されるオゾンを発生するオゾン発生手段２３と、内燃機関を制御する制御手段１００とを備え、制御手段は、オゾン発生手段により発生されるオゾンを燃焼室１１内に供給し、火花点火燃焼により燃焼している状態で、ノッキング検出手段により検出されるノッキングの出力に応じて、内燃機関の燃料の着火性を判定する。【選択図】  図１
2012137030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッキングを検出するノッキング検出手段と、
燃焼室内に供給されるオゾンを発生するオゾン発生手段と、
内燃機関を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記オゾン発生手段によるオゾンを前記燃焼室内に供給し、火花点火燃焼により燃焼している状態で、前記ノッキング検出手段により検出されるノッキングの出力に応じて、前記内燃機関の燃料の着火性を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記ノッキング検出手段により検出されるノッキングの出力値が高いほど、前記着火性が高いと判定する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記オゾン発生手段によるオゾンの量を徐々に増加させながら、前記ノッキング検出手段によりノッキングを検出し、前記オゾンの量に対する前記ノッキングの出力に応じて、前記着火性を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
点火時期を進角させながら、前記ノッキング検出手段によりノッキングを検出し、前記点火時期に対する前記ノッキングの出力に応じて、前記着火性を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切り換えて運転し、
前記制御手段は、前記着火性の判定結果に応じて、前記圧縮自己着火燃焼により運転可能な運転領域を設定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の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、内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械装置を駆動するエンジンシステムであって、シリンダならびにシリンダ内の燃料を火花点火させる点火手段を有し、圧縮自己着火燃焼（以下、ＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression Ignition）燃焼とも称する。）および火花点火燃焼（以下、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とも称する。）を行うエンジンと、燃料の自己着火を検出する自己着火検出手段と、機械装置の運転状態に関する情報を検出する運転情報検出手段と、運転状態に関する情報に基づいて自己着火燃焼および火花点火燃焼を選択的に行うようにエンジンを制御する制御手段とを備え、制御手段は、エンジンが火花点火燃焼を行っている場合に点火手段による点火時期を変化させ、自己着火検出手段により燃料の自己着火が検出されたときの点火時期に基づいて燃料の自己着火性を判定し、自己着火性に基づいて火花点火燃焼を行う指定範囲を設定するものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０７４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のエンジンシステムでは、高負荷の領域において着火性を判定しているため、エンジンを高負荷の領域で運転させなければ自己着火性を判定することができないという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高負荷の領域に限らず、燃料の着火性を判定することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、オゾンを燃焼室内に供給し、火花点火燃焼による燃焼をさせている状態でノッキングを検出し、その検出結果に応じて燃料の着火性を判定することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、オゾンを燃焼室に供給し火花点火燃焼させることで、燃料の着火性が高まるため、高負荷の運転領域に限らず、燃料の着火性を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエンジンを示すブロック図である。
【図２】図１のエンジンにおけるエンジン回転速度に対するトルク特性を示すグラフである。
【図３】図１のエンジンにおけるオゾン供給濃度に対するノックセンサ出力値の特性を示すグラフである。
【図４】図１のエンジンにおけるオゾン供給濃度に対する着火性の特性を示すグラフである。
【図５】図１のエンジンにおけるエンジン回転速度に対するトルク特性を示すグラフにおいて、（ａ）は着火性が最も高い場合のＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を示し、（ｂ）は着火性が二番目に高い場合のＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を示し、（ｃ）は着火性が最も低い場合のＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を示すグラフである。
【図６】図１のエンジンの制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態に係るエンジンにおいて、点火時期に対する供給空気量の特性を示すグラフである。
【図８】点火時期に対するノックセンサ出力値の特性を示すグラフである。
【図９】ノックセンサ出力値に対する着火性の特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るエンジンの制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は本発明の一実施の形態を適用したエンジンの全体構成図である。エンジン１は、燃料を燃焼室１１内に直接噴射する直噴型のガソリンエンジン本体１０を備えている。エンジン１の吸気通路２０には、スロットルバルブ２１、及びコレクタ２２が順に配置されている。
【００１１】
スロットルバルブ２１には、当該スロットルバルブ２１の開度を調整するＤＣモータ等のスロットルモータ（図示しない）が連結されている。また、スロットルバルブ２１の近傍には、当該スロットルバルブ２１の開度を検出するスロットルセンサ（図示しない）が設けられている。スロットルモータ及びスロットルセンサは、ＥＣＵ１００（Engine Control Unit）にそれぞれ接続され、スロットルバルブ２１はＥＣＵ１００からの制御信号により動作する。
【００１２】
吸気通路２０は、コレクタ２２により分岐されており、分岐された先には、オゾン発生器２３が設けられている。オゾン発生器２３は、プラズマ発生用の放電器や電源等により構成され、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき動作する。オゾン発生器２３は、放電器内で発生する低温プラズマを、放電器内に取り込んだ空気に作用させることで、オゾンを生成する。
【００１３】
なお、オゾン発生器２３は、例えば、酸素分子に紫外線を照射する光化学反応法によりオゾンを生成してもよく、塩酸又は硫酸の水溶液を電気分解する電解法によりオゾンを生成してもよく、酸素分子に放射線を照射する放射線照射方法によりオゾンを生成してもよく、あるいは、無声放電方式、コロナ放電方式、ストリーマ放電方式、又は複合放電方式により、酸素含有気体中で放電を起こさせてオゾンを生成してもよい。
【００１４】
そして、オゾン発生器２３により発生したオゾンは、スロットルバルブ２１より下流側であるコレクタ２２を介して、吸気ポート１２１より燃焼室１１内に供給される。
【００１５】
吸気通路２０は、吸気ポート１２１を介してエンジン本体１０の燃焼室１１に連通し、この吸気ポート１２１は吸気バルブ１２２によって開閉可能となっている。
【００１６】
エンジン本体１０は、シリンダ１３と、ピストン１４と、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２が設けられたシリンダヘッド（図示しない）と、を備え、これらによって燃焼室１１が区画形成されている。また、この燃焼室１１内には、燃料噴射バルブ１５の噴射口と点火プラグ１６の先端とが臨んでいる。さらに、この燃焼室１１は、排気ポート１７１を介して排気通路３０に連通しており、この排気ポート１７１は排気バルブ１７２によって開閉可能となっている。
【００１７】
吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２には、当該バルブ１２２，１７２を開閉駆動するための動弁機構（図示しない）が設けられ、動弁機構は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２のそれぞれの作用角の位相及びリフト量を可変することで、バルブタイミングを可変する機構である。動弁機構には、カム切り替え機構や電磁力による通電機構等が用いられる。
【００１８】
燃料噴射バルブ１５は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき、所定のタイミングで燃料を噴射し、点火プラグ１６は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき、所定のタイミングで火花点火を行う。
【００１９】
またエンジン本体１０は、ノックセンサ１８を備えている。ノックセンサ１８はシリンダ１３に設けられており、ノッキングによるシリンダ１３の高周波振動を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８からの出力値から、ノッキングの有無を判断する。ノッキングが生じている場合には、ＥＣＵ１００は、点火プラグ１６を制御して、エンジン１の点火時期を調整し、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２を制御して、バルブタイミングを変えたりして、ノッキングの発生を抑制する。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、及びインタフェース等を含んだマイクロコンピュータから構成されており、本実施形態では、火花点火燃焼（ＳＩ燃焼）と圧縮自己着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）とを切り換える制御を行う。
【００２１】
具体的には、ＳＩ燃焼では、燃料噴射バルブ１５を所定のタイミングで駆動して燃焼室１１内に所定量の燃料を噴射し、燃焼室１１内に生成された燃料と吸入空気との燃料を、点火プラグ１６によって火花点火燃焼させる。このとき、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ２１の開度や燃料噴射バルブ１６からの燃料噴射量を制御することで、エンジン１が発生するトルクを調整すると共に、点火プラグ１６を制御することで燃料を着火させる。
【００２２】
一方、ＨＣＣＩ燃焼では、スロットルバルブ２１や燃料噴射バルブ１６は制御するが、燃料を自己着火させるので点火プラグの制御は行わない。
【００２３】
また、ＥＣＵ１００は、例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷に基づいて、ＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼との切り換えを判断する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ（図示しない）からの検出信号に基づいてエンジン回転速度を読み込むと共に、アクセルセンサ（図示しない）からアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を読み込み、これらによって検出される運転点がＳＩ燃焼可能な運転領域にあるかＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域にあるかを判断する。
【００２４】
さらに、ＥＣＵ１００は、後述するように、燃料の着火性（オクタン価）に応じて、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を設定する。燃料の着火性を判定するために、ＥＣＵ１００は、エンジン１の回転速度が低回転から中回転程度で、かつ、エンジン１の負荷が低負荷から中負荷程度である時に、オゾンを燃焼室１１内に供給し、火花点火燃焼を行う。そして、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８の出力値から、燃料の着火性を判定する。
【００２５】
以下、図２〜図４を用いて、ＥＣＵ１００における、着火性を判定するための制御内容を説明する。図２はエンジン回転速度に対するエンジンのトルク特性を示すグラフであり、図３はオゾン供給濃度に対するノックセンサの出力値の特性を示すグラフであり、図４はオゾン供給濃度に対する着火性の特性を示すグラフである。なお、図２において、グラフＰは本例のエンジン１における、高負荷領域でのトルク特性を示し、領域Ｑは着火性判定領域を示す。また図３において、グラフＡは着火性が一番高い場合の特性を示し、グラフＢは着火性が二番に高い場合の特性を示し、グラフＣは着火性が最も低い場合の特性を示す。
【００２６】
まず、ＥＣＵ１００はアクセル開度及びエンジン回転速度を読み込み、運転点が着火性判定領域に含まれているか否かを判定する。着火性判定領域は、燃料の着火性を判定するための運転領域を示しており、図２の領域Ｑのように、エンジン１の回転速度とトルクにより示される範囲で表される。本例では、エンジン回転速度がω１からω２の間で、トルクがＴ１からＴ２の間を、着火性判定領域としている。またω１及びω２は、予め設定されている回転速度であって、ω１からω２により示される回転速度範囲は、エンジン１の取りうる回転速度の中で、低回転から中回転に相当する。またＴ１からＴ２により示されるトルク範囲は、エンジン１の取りうるトルクの中で、低トルクから中トルクに相当する。
【００２７】
そして、運転点が着火性判定領域に含まれている場合には、ＥＣＵ１００はオゾン発生器２３を駆動させて燃焼室１１内にオゾンを供給しつつ、点火プラグ１６を制御して、火花点火燃焼させて、ノッキングさせる。通常、ノッキングは図２のグラフＰで示す付近の高負荷領域で発生するが、本例の着火判定領域は低負荷の運転領域であるため、この領域Ｑで火花点火燃焼させてもノッキングが発生し難い。しかし、本例では、着火性判定領域Ｑにおいて、燃焼室１１内にオゾンを供給しているため、ノッキングし易く、ノッキング検出感度が高くなる。
【００２８】
オゾンを燃焼室１１内に供給しながら火花点火燃焼させている間に、ノックセンサ１８は、エンジン１のノッキング周波数の振動を検出し、ＥＣＵ１００に検出信号を出力する。またオゾン発生器２３は、火花点火燃焼中に徐々にオゾンの発生量を増加させ、燃焼室内に供給されるオゾンの供給濃度を徐々に増加させる。
【００２９】
そして、ＥＣＵ１００は当該検出信号の出力信号が所定の閾値（Ｋｃ）より高い場合に、ノッキングが発生したと判定し、ノッキングが発生した時のオゾン供給濃度から、燃料の着火性を判定する。ここで、閾値（Ｋｃ）はノッキングを判定するための閾値であり、予め設定される値である。図３に示すように、ノックセンサ１８の出力値は、オゾンの供給濃度に比例して高くなる。グラフＡでは、オゾン供給濃度がｄ１の時点でノックセンサの出力値がＫｃに達し、グラフＢでは、オゾン供給濃度がｄ１より高いｄ２の時点でノックセンサの出力値がＫｃに達し、グラフＣでは、オゾン供給濃度がｄ２より高いｄ３の時点でノックセンサの出力値がＫｃに達する。燃料の着火性が高い時には、オゾン供給濃度が低い状態でノッキングが生じ、逆に燃料の着火性が低い時には、オゾン供給濃度を高くしないとノッキングが生じない。そのため、図４に示すように、オゾン供給濃度と着火性は負の係数の正比例の関係となり、オゾン供給濃度（ｄ１）でノッキングが発生した点Ａ（図３のグラフＡ上の点ａに相当）の着火性が最も高く、オゾン供給濃度（ｄ２）でノッキングが発生した点Ｂ（図３のグラフＢ上の点ｂに相当）の着火性が二番目に高く、オゾン供給濃度（ｄ３）でノッキングが発生した点Ｃ（図３のグラフＣ上の点ｃに相当）の着火性が最も低くなる。
【００３０】
これにより、ＥＣＵ１００は、オゾンを燃焼室１１内に供給しつつ、火花点火燃焼を行い、ノックセンサの出力から、燃料の着火性を判定する。
【００３１】
次に、ＥＣＵ１００により設定される、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域について、図５を用いて説明する。図５は、エンジン回転速度に対するトルク特性において、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域（同図にハッチングで示す）を示す特性図であり、（ａ）は、最も着火性が高い場合の特性図を、（ｂ）は、二番目に着火性が高い場合の特性図を、（ｃ）は、最も着火性が低い場合の特性図を示す。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、燃料の着火性に応じて、圧縮自己着火燃焼（ＨＣＣＩ）により運転可能な運転領域を設定する。ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域は、エンジン回転数とトルクにより示され、当該運転領域の大きさは、燃料の着火性により決定する。すなわち、燃料の着火性が高い場合には、燃焼室１０内は自己着火し易い状態であるため、エンジン回転数及びトルクに対して、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を、低負荷、低回転側まで広く取ることができる。一方、燃料の着火性が低い場合には、燃焼室１０内は自己着火し難い状態であるため、エンジン回転数及びトルクに対して、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を、低負荷、低回転側まで広く取ることができず、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域は高負荷側の狭い領域になる。そのため、ＥＣＵ１００は、着火性が高くなるほど、ＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域を広く設定する。
【００３３】
次に、図６を用いて、本例の制御手順を説明する。図６は、本例の制御手順を示すフローチャートである。
【００３４】
エンジン１が始動したのち、ステップＳ１０にて、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ（図示しない）及びアクセルセンサ（図示しない）から、エンジン１の回転速度と目標トルク値を検出し、現在の運転点を検出する。
【００３５】
ステップＳ２０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０の運転点が予め設定されている着火性判定領域に含まれるか否かを判定する。運転点が着火性判定領域に含まれていない場合には、ステップＳ１０に戻る。一方、運転点が着火性判定領域に含まれている場合には、ステップＳ３０に遷る。
【００３６】
ステップＳ３０にて、ＥＣＵ１００はオゾン発生器２３をオンにする。ステップＳ３１にて、ノックセンサ１８はノッキングを検出し、ＥＣＵ１００に検出値を出力する。
【００３７】
ステップＳ３２にて、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８から送信される信号の出力値が閾値（Ｋｃ）以上であるか否かを判定する。ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）以上である場合には、ステップＳ３４に遷る。一方、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）より低い場合には、ステップＳ３３にて、ＥＣＵ１００はオゾン発生器２３を制御して、オゾン発生器２３の出力を増加させた上で、ステップＳ３１に戻る。これにより、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）より低い場合には、燃焼室１０内へのオゾン供給濃度を高めた上で、ＥＣＵ１００は再びノッキングの有無を判定する。なお、オゾン発生器２３は段階的に出力を変えることができ、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３３にて、オゾン発生器２３の出力レベルを一つ上げればよい。
【００３８】
ステップＳ３４にて、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）に達した時点のオゾン供給濃度から、図３及び図４に示す関係を用いて燃料の着火性を判定する。
【００３９】
ステップＳ５０にて、ステップＳ３４の着火性から、図５に示す関係を用いてＨＣＣＩ運転可能な運転領域を設定する。
【００４０】
ステップＳ６０にて、ＥＣＵ１００は、運動点がＨＣＣＩ運転可能な運転領域内にあるか否かを判定する。なお、当該運転点はステップＳ１０の制御と同様に検出すればよい。
【００４１】
そして、運動点がＨＣＣＩ運転可能な運転領域内にある場合には、バルブタイミングを制御して火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼に切り換える（ステップＳ７０）。なお、吸気通路２０に過給機（図示しない）を備える場合には、ＥＣＵ１００は、当該過給機の目標過給圧も制御する。一方、運動点がＨＣＣＩ運転可能な運転領域内にない場合には、ＥＣＵ１００は、圧縮自己着火燃焼に切り換えることなく火花点火燃焼を継続して行う（ステップＳ８０）。なお、ステップＳ８０にて、火花点火燃焼を継続して行う場合には、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３をオフにしてもよい。
【００４２】
上記のように、本発明は、ノックセンサ１８と、オゾン発生器２３と、ＥＣＵ１００とを備え、オゾンを燃焼室１０内に供給し、火花点火燃焼している状態で、ノックセンサ１８によりノッキングを検出し、ノックセンサ１８の出力に応じて、燃料の着火性を判定する。これにより、低回転、低負荷の状態で、燃料の着火性を判定することができるため、エンジン１の始動後に、より早く、燃料の着火性を判定することができる。また、火花燃焼中にオゾンを燃焼室１１内に供給することで、ノッキングの検出感度を高めることができるため、着火性の判定精度を高めることができる。さらに、本例は、着火性の判定精度が高まるため、圧縮自己着火燃焼する場合の失火を抑制することができる。
【００４３】
また、本例は、着火性の判定領域を、低負荷であり、低回転から中回転の間の領域に設定しているため、エンジン自体に機械的負荷が作用する高回転及び高負荷の領域でノッキングを発生させる必要がないので、エンジン１などの部品に対する悪影響や、エンジン１に加わる負荷を最小限に抑制することができる。
【００４４】
また、従来のように、高負荷、高回転の領域で着火性を判定する場合には、エンジン１が高負荷、高回転の領域で運転するまで、着火性を判定することができないため、エンジン１の始動後、早期に着火性を判定することができなかった。また、例えば国土交通省が定めたＪＣ０８モードなどの走行パターンでは、高負荷、高回転の領域でエンジン１が運転されないため、従来のように高負荷高回転の領域で着火性を判定する場合には、着火性を判定することができなかった。
【００４５】
本例では、低負荷で、低回転から中回転の間の領域で着火性を判定するため、ＪＣ０８モードなどの走行パターンにおいても着火性を判定することができ、その結果、燃費が良好なＨＣＣＩ燃焼に切り換えることが可能となるため、ＪＣ０８モード燃費を向上させることができる。
【００４６】
また本例は、着火性の判定結果に応じて、圧縮自己着火燃焼により運転可能な運転領域を設定する。これにより、エンジン１を始動させてから、より早く、圧縮自己着火燃焼を行うことができるため、燃費を改善させることができる。さらに、本例は、着火性の判定精度が高いため、圧縮自己着火燃焼の運転領域を設定する際に、着火性の判定結果を用いることができ、その結果として、燃費を向上させることができる。
【００４７】
なお、本例では、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）に達した時点のオゾン供給濃度から、着火性を判定するが、オゾン発生器２３によりオゾンを発生した時点から、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）に達した時点までの時間の長さから、着火性を判定してもよい。すなわち、オゾン発生器２３によりオゾンを発生し、徐々にオゾン供給濃度を高める場合において、燃料の着火性が高い時には、オゾンを発生してから短い時間で、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）に達し、燃料の着火性が低い時には、オゾンを発生してから長い時間で、ノックセンサ１８の出力値が閾値（Ｋｃ）に達する。そのため、本例は、オゾンの供給時間に応じて、着火性を判定してもよい。
【００４８】
なお、本例のノックセンサ１８が本発明の「ノッキング検出手段」に相当し、オゾン発生器２３が「オゾン発生手段」に、ＥＣＵ１００が「制御手段」に相当する。
【００４９】
《第２実施形態》
次に、発明の他の実施形態に係るエンジン１の制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、オゾン発生器２３から発生されるオゾンの量を一定にし、点火時期を進角させて、着火性を判定している点が異なる。これ以外の制御については、第１実施形態の記載を適宜援用する。
【００５０】
図７は点火時期に対する供給空気量の特性を示すグラフであり、図８は点火時期に対するノックセンサ１８の出力値の特性を示すグラフである。なお、図８において、グラフＡはオゾン発生器２３をオンにした場合の特性（本発明の実施例）を示し、グラフＢはオゾン発生器２３をオフにした場合の特性（本発明の比較例）を示す。図９はノックセンサ１８の出力に対する着火性の特性を示すグラフである。
【００５１】
ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３により発生するオゾンの量を一定に保ちつつ、オゾンを燃焼室１１内に供給する。そして、火花点火燃焼させている状態で、ＥＣＵ１００は、点火プラグ１６の点火時期を進角し、スロットルバルブ２１を制御して、エンジン１への空気供給量を調整する。
【００５２】
ここで、点火時期と供給空気量との関係及び点火時期とノックセンサ１８の出力値との関係を、図７及び図８を用いて説明する。通常の点火時期から、進角又は遅角させる場合には、火花点火燃焼させるために、ＥＣＵ１００は供給空気量を増加させ、点火時期に対する供給空気量の特性が、図７に示すように、下に凸の曲線であり、通常の点火時期で極小点となるように、点火プラグ１６及びスロットルバルブ２１を制御する。
【００５３】
図８に示すように、点火時期を進角させると、火花点火燃焼させた時のノックセンサ１８の出力が高くなる。そして、本例のようにオゾンを供給する場合Ａと比較例のようにオゾンを供給しない場合Ｂとを比較すると、本例Ａの点火時期に対するノックセンサ１８の出力の傾きの方が、比較例Ｂに比べて顕著に大きくなることが分かる。つまり、オゾンを供給するとノックセンサ１８による検出感度が高くなる。これにより、燃焼室１１内にオゾンを供給することで、ノックセンサ１８の出力値が大きくなり、ノッキングの検出精度を高めることができる。また、燃焼室１１内にオゾンを供給し、点火時期を進角させることで、ノックセンサの出力値がさらに大きくなるため、ノッキングの検出精度を高めることができる。
【００５４】
ＥＣＵ１００は、上記のように、一定の量のオゾンを燃焼室１１内に供給し、火花点火燃焼させている状態で、点火時期を所定の角度だけ進角させて、ノックセンサ１８の出力値から着火性を判定する。図９に示すように、燃料の着火性は、ノックセンサの出力値に比例しているため、ＥＣＵ１００は、ノックセンサの出力値が高いほど、燃料の着火性が高いと判定する。
【００５５】
次に、図１０を用いて、本例の制御手順を説明する。図１０は、本例の制御手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１０、ステップＳ２０、及び、ステップＳ５０〜Ｓ８０の制御は、第１実施形態のステップＳ１０、ステップＳ２０、及び、ステップＳ５０〜Ｓ８０の制御と同じ内容であるため、説明を省略する。
【００５６】
ステップＳ４０にて、ＥＣＵ１００はオゾン発生器２３をオンにし、一定の量のオゾンを燃焼室１１内に供給する。ステップＳ４１にて、ＥＣＵ１００は、点火プラグ１６を制御し、点火時期を所定の角度だけ進角させる。なお、所定の角度は、予め設定されている角度である。上記のとおり、点火時期を進角させることでノックセンサ１８の検出感度が増加するために、通常の点火時期に対して、どの程度、ノックセンサ１８の出力値を高めるか、設計時に求める判定精度等に応じて、所定の角度は設定されている。
【００５７】
ステップＳ４２にて、ノックセンサ１８はノッキングを検出し、ＥＣＵ１００に検出値を出力する。ステップＳ４３にて、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８から送信される信号の出力値の大きさに応じて、燃料の着火性を判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、出力値が高い場合には燃料の着火性が高いと判断し、出力値が低い場合には燃料の着火性が低いと判断する。
【００５８】
上記のように、本発明は、ノックセンサ１８と、オゾン発生器２３と、ＥＣＵ１００とを備え、燃焼室１０内に一定量のオゾンを供給し、火花点火燃焼している状態で、ノックセンサ１８によりノッキングを検出し、ノックセンサ１８の出力に応じて、燃料の着火性を判定する。これにより、エンジン１の始動後に、より早く、燃料の着火性を判定することができ、ノックセンサによる検出感度を高めることができ、その結果として、着火性の判定精度を高めることができる。さらに、圧縮自己着火燃焼する場合の失火を抑制することができる。
【００５９】
また、本例は、燃焼室１０内にオゾンを供給し、火花点火燃焼している状態で、点火時期を通常の点火時期から変えて、ノックセンサ１８の出力に応じて、燃料の着火性を判定する。これにより、ノックセンサ１８による検出感度が高くなるため、ノッキングの検出精度を高めることができ、着火性の判定精度を高めることができる。
【００６０】
なお、本例は、点火時期を進角させた上で、ノックセンサ１８の出力から着火性を判定するが、点火時期を遅角させて、ノックセンサ１８の出力から着火性を判定してもよい。また、本例は、点火時期を進角させた上で、ノックセンサ１８の出力から着火性を判定するが、点火時期は必ずしも進角又は遅角させる必要はない。すなわち、ＥＣＵ１００は、図１０のステップＳ４１の制御を行わずに、ノックセンサ１８の出力値から着火性を判定してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…エンジン
１０…エンジン本体
１１…燃焼室
１２１…吸気ポート
１２２…吸気バルブ
１３…シリンダ
１４…ピストン
１５…燃料噴射バルブ
１６…点火プラグ
１７１…排気ポート
１７２…排気バルブ
１８…ノックセンサ
２０…吸気通路
２１…スロットルバルブ
２２…コレクタ
２３…オゾン発生器
３０…排気通路
１００…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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【図９】
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【図１０】
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