JP3514930B2 - 希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置Info
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Description
期制御装置に係り、詳しくは、成層燃焼を行ったり、リ
ーンバーンを行う希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置
に関するものである。
においては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射
され、燃焼室には予め燃料と空気との均質混合気が供給
される。かかるエンジンでは、アクセル操作に連動する
スロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉に
より、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量(結果
的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量)が調
整され、もってエンジン出力が制御される。
術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負
圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低く
なる。これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼
室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍
に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比(A/F、
空気Aと燃料Fの重量比)を小さくして、着火性を向上
するようにしたいわゆる「成層燃焼」という技術が知ら
れている。かかる技術においては、エンジンの低負荷時
には、噴射された燃料が、点火プラグ周りに偏在供給さ
れるとともに、スロットル弁がほぼ全開に開かれて成層
燃焼が実行される。これにより、ポンピングロスの低減
が図られ、燃費の向上が図られる。
燃焼(以下、この明細書では、リーンバーン、成層燃
焼、弱成層燃焼、均質リーン燃焼を含めて希薄燃焼とい
う)が可能なエンジン(内燃機関)においては、リーン
運転中に、排気ガスのNOxを吸収し、排気ガス中の酸
素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するNOx触
媒が排気系に設けられている。そして、NOx触媒中に
吸蔵したNOxを還元するために、リッチスパイク制御
が不可欠となっている。このリッチスパイク制御は、定
常運転中に入るため、トルク段差によるショックを防止
することを目的として、リッチスパイク前後で一定のト
ルクとなるように、主に点火時期を調整すべく遅角して
いる。
ために、MBT付近に点火時期を設定したいが、ノッキ
ングが発生するため点火時期を遅角せざるをえない。
ロールシステム(KCS)により、点火時期をノッキン
グが発生する近傍まで進角調整することが考えられる。
しかし、KCSは点火時期を調整することにより、ノッ
キングをコントロールしているため、リッチスパイク制
御開始時及びリッチスパイクの制御終了時において、ト
ルク段差を生じ、トルクショックを起こす問題がある。
進角の設定は、リッチスパイクが開始される前の希薄燃
焼運転中に同トルクとなるように設定される。その理由
は、リッチスパイクはストイキよりも空燃比がリッチと
なるため、希薄燃焼時と同じ点火時期であると、相対的
にトルクが出てしまう。このため、希薄燃焼時より遅角
側の設定にしている。
時より、ノッキングが発生し難い状況となる。このと
き、仮に希薄燃焼運転中にノックの出易い状況(エンジ
ン水温、吸気温、湿度等で異なる)となり、KCSによ
り遅角している運転状態中にリッチスパイクが入ると、
ノッキングの発生がなくなり、トルク増加(希薄燃焼で
ノッキングによる遅角がない時のトルクと同じトルクと
なるため)によるショック、又はアクセルを踏んでいな
いのに加速してしまう問題が発生する。
り、点線は、遅角していない時のトルク、実線はKCS
により遅角中のトルクを表している。実線に示すよう
に、リッチスパイク制御開始時及びリッチスパイクの制
御終了時においてトルクが発生する。
ものであって、その目的は、ノッキング制御とリッチス
パイク制御とが競合した場合、リッチスパイク制御時に
おいて、トルクが増加するのを防止して、トルクショッ
クの発生を防止する希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装
置を提供することにある。
に、請求項1に記載の発明においては、図1に示すよう
に、内燃機関M1のノッキングを検出するためのノック
検出手段M2と、前記ノック検出手段M2の検出結果が
所定の判定レベルを超えたか否かにより遅角補正量を増
減するノッキング制御を行い、点火時期を調整するノッ
キング制御手段M3と、内燃機関M1の作動状態に応じ
て、空燃比を小さくして、内燃機関の排気系に設けられ
たNOx吸蔵還元触媒からNOxを放出還元するために
リッチスパイク制御を行うリッチスパイク制御手段M4
とを備えた希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置におい
て、前記リッチスパイク制御手段M4による前記リッチ
スパイク制御中には、前記ノッキング制御を停止させる
とともに遅角補正量を保持し、該保持された遅角補正量
に基づいて点火時期を算出し、点火時期を調整するよう
にしたことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制
御装置をその要旨としている。
燃機関M1のノッキングを検出するためのノック検出手
段M2と、前記ノック検出手段M2の検出結果が所定の
判定レベルを超えたか否かにより遅角補正量を増減する
ノッキング制御を行い、点火時期を調整するノッキング
制御手段M3と、内燃機関M1の作動状態に応じて、空
燃比を小さくして、内燃機関の排気系に設けられたNO
x吸蔵還元触媒からNOxを放出還元するためにリッチ
スパイク制御を行うリッチスパイク制御手段M4とを備
えた希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置において、前
記ノッキング制御中には、遅角要求によるトルク低下量
に見合う分に応じた燃料の増量分、内燃機関に供給する
燃料を増量する燃料増量手段を備え、前記リッチスパイ
ク制御手段M4による前記リッチスパイク制御中には、
前記ノッキング制御を停止させるとともに遅角補正量を
反映させずに点火時期を算出し、点火時期を調整するよ
うにしたことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期
制御装置をその要旨としている。
に、ノック検出手段M2により、内燃機関M1のノッキ
ングが検出され、その検出結果が所定の判定レベルを超
えたか否かにより、ノッキング制御手段M3は、遅角補
正量を増減するノッキング制御を行い、ノッキングを抑
制する方向に点火時期を調整する。
機関M1の作動状態に応じて、空燃比を小さくして、内
燃機関の排気系に設けられたNOx吸蔵還元触媒からN
Oxを放出還元するためにリッチスパイク制御を行う。
このとき、請求項1に記載の点火時期制御装置では、ノ
ッキング制御を停止させるとともにノッキング制御中の
点火時期の遅角補正量をリッチスパイク制御中は保持
し、該保持された遅角補正量に基づいてリッチスパイク
制御時の点火時期を算出し、点火時期を調整するように
している。
ク検出手段M2により、内燃機関M1のノッキングが検
出され、その検出結果が所定の判定レベルを超えたか否
かにより、ノッキング制御手段M3は、遅角補正量を増
減するノッキング制御を行い、ノッキングを抑制する方
向に点火時期を調整する。又、リッチスパイク制御手段
M4は、内燃機関M1の作動状態に応じて、空燃比を小
さくして、内燃機関の排気系に設けられたNOx吸蔵還
元触媒からNOxを放出還元するためにリッチスパイク
制御を行う。このとき、請求項2に記載の点火時期制御
装置では、ノッキング制御を停止させるとともに遅角補
正量を反映させずに点火時期を算出し、点火時期を調整
するようにしている。又、燃料増量手段は、前記ノッキ
ング制御中に、遅角要求によるトルク低下量に見合う分
に応じた燃料の増量分、内燃機関に供給する燃料を増量
する。
点火時期制御装置を具体化した実施の形態を、図面に基
づいて詳細に説明する。
された筒内噴射式エンジンのノッキング判定装置を示す
概略構成図である。内燃機関としてのエンジン1は、例
えば4つの気筒1aを具備し、これら各気筒1aの燃焼
室構造が図3に示されている。これらの図に示すよう
に、エンジン1はシリンダブロック2内にピストンを備
えており、当該ピストンはシリンダブロック2内で往復
運動する。シリンダブロック2の上部にはシリンダヘッ
ド4が設けられ、前記ピストンとシリンダヘッド4との
間には燃焼室5が形成されている。また、本実施の形態
では1気筒1aあたり、4つの弁が配置されており、図
中において、符号6aとして第1吸気弁、6bとして第
2吸気弁、7aとして第1吸気ポート、7bとして第2
吸気ポート、8として一対の排気弁、9として一対の排
気ポートがそれぞれ示されている。
はヘリカル型吸気ポートからなり、第2の吸気ポート7
bはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド4の内壁面の中央部には、点火プ
ラグ10が配設されている。さらに、第1吸気弁6a及
び第2吸気弁6b近傍のシリンダヘッド4内壁面周辺部
には燃料噴射手段としての燃料噴射弁11が配置されて
いる。すなわち、本実施の形態においては、燃料噴射弁
11からの燃料は、直接的に気筒1a内に噴射されるよ
うになっている。
ポート7a及び第2吸気ポート7bは、それぞれ各吸気
マニホルド15内に形成された第1吸気路15a及び第
2吸気路15bを介してサージタンク16内に連結され
ている。各第2吸気通路15b内にはそれぞれスワール
コントロールバルブ(SCV)17が配置されている。
これらのSCV17は共通のシャフト18を介して、ス
テップモータ19に連結されている。このステップモー
タ19は、後述する電子制御装置(以下単に「ECU」
という)30からの出力信号に基づいて制御される。
を介してエアクリーナ21に連結され、吸気ダクト20
内には、別途のステップモータ22によって開閉される
スロットル弁23が配設されている。つまり、本実施の
形態のスロットル弁23はいわゆる電子制御式のもので
あり、基本的には、ステップモータ22が前記ECU3
0からの出力信号に基づいて駆動されることにより、ス
ロットル弁23が開閉制御される。そして、このスロッ
トル弁23の開閉により、吸気ダクト20を通過して燃
焼室5内に導入される吸入空気量が調節されるようにな
っている。本実施の形態では、吸気ダクト20、サージ
タンク16並びに第1吸気路15a及び第2吸気路15
b等により、吸気通路が構成されている。また、スロッ
トル弁23の近傍には、その開度(スロットル開度T
A)を検出するためのスロットルセンサ25が設けられ
ている。
マニホルド14が接続されている。そして、燃焼後の排
気ガスは当該排気マニホルド14を介して排気ダクト1
3へ排出されるようになっている。前記排気ダクト13
には、NOx吸収剤を内蔵したケーシング41が接続さ
れている。
は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えば、
カリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウム
Csというようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシ
ウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イット
リウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されている。吸気
通路及びNOx吸収剤の上流の排気ダクト13に供給さ
れた空気及び燃料の比をNOx吸収剤への流入排気ガス
の空燃比と称するこのNOx吸収剤は流入排気ガスの空
燃比がリーンのときには、NOxを吸収し、流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出する
NOxの吸放出作用を行う。
内に燃料あるいは空気が供給されない場合には流入排気
ガスの空燃比は燃焼室5内の混合気の空燃比に一致し、
従って、この場合には空燃比がリーンのときにはNOx
を吸収し、燃焼室5の混合気中の酸素濃度が低下すると
吸収したNOxを放出することになる。
濃度OX を検出する酸素センサが設けられている。さら
に、本実施の形態では、公知の排気ガス循環(EGR)
装置51が設けられている。このEGR装置51は、排
気ガス循環通路としてのEGR通路52と、同通路52
の途中に設けられた排気ガス循環弁としてのEGRバル
ブ53とを含んでいる。EGR通路52は、スロットル
弁23の下流側の吸気ダクト20と、排気ダクトとの間
を連通するよう設けられている。また、EGRバルブ5
3は、弁座、弁体及びステップモータ(いずれも図示せ
ず)を内蔵しており、これらによりEGR機構が構成さ
れている。EGRバルブ53の開度は、ステップモータ
が弁体を弁座に対して断続的に変位させることにより、
変動する。そして、EGRバルブ53が開くことによ
り、排気ダクトへ排出された排気ガスの一部がEGR通
路52へと流れる。その排気ガスは、EGRバルブ53
を介して吸気ダクト20へ流れる。すなわち、排気ガス
の一部がEGR装置51によって吸入混合気中に再循環
する。このとき、EGRバルブ53の開度が調節される
ことにより、排気ガスの再循環量が調整されるのであ
る。
ンピュータからなっており、双方向性バス31を介して
相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)3
2、ROM(リードオンリメモリ)33、マイクロプロ
セッサからなるCPU(中央処理装置)34、入力ポー
ト35及び出力ポート36を具備している。本実施の形
態においては、当該ECU30により、ノッキング制御
手段、リッチスパイク制御手段及び燃料増量手段が構成
されている。
ルペダル24の踏込み量に比例した出力電圧を発生する
アクセルセンサ26Aが接続され、該アクセルセンサ2
6Aによりアクセル開度ACCPが検出される。当該ア
クセルセンサ26Aの出力電圧は、AD変換器37を介
して入力ポート35に入力される。また、同じくアクセ
ルペダル24には、アクセルペダル24の踏込み量が
「0」であることを検出するための全閉スイッチ26B
が設けられている。すなわち、この全閉スイッチ26B
は、アクセルペダル24の踏込み量が「0」である場合
に全閉信号として「1」の信号を、そうでない場合には
「0」の信号を発生する。そして、該全閉スイッチ26
Bの出力電圧も入力ポート35に入力されるようになっ
ている。
1aが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート35に入力される。クラン
ク角センサ28は例えばクランクシャフトが30°CA
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入
力ポートに入力される。CPU34では上死点センサ2
7の出力パルスとクランク角センサ28の出力パルスか
らエンジン回転数NEが算出される(読み込まれる)。
スワールコントロールバルブセンサ29により検出さ
れ、これによりスワールコントロールバルブ(SCV)
17の開度が検出されるようになっている。そして、ス
ワールコントロールバルブセンサ29の出力はA/D変
換器37を介して入力ポート35に入力される。
り、スロットル開度TAが検出される。このスロットル
センサ25の出力はA/D変換器37を介して入力ポー
ト35に入力される。
16内の圧力(吸気圧PiM)を検出する吸気圧センサ
61が設けられている。さらに、エンジン1の冷却水の
温度(冷却水温THW)を検出する水温センサ62が設
けられている。これら両センサ61,62の出力もA/
D変換器37を介して入力ポート35に入力されるよう
になっている。
ク2には、該エンジン1のノッキングを検出するための
ノック検出手段としてのノックセンサ63が取付けられ
ている。このノックセンサ63は、一種の振動ピックア
ップであって、例えば、ノッキングで発生する振動数
と、検出素子の固有振動数とが合致し共振することによ
って検出能力が最高となるようチューニングされた特性
を持っている。このノックセンサ63の出力もA/D変
換器37を介して入力ポート35に入力されるようにな
っている。また、ECU30は、ゲート信号発生器を有
しており、該発生器は、CPUからの信号に基づきオー
プン・クローズの信号を入力ポート35に出力するよう
になっている。つまり、ノックセンサ63からの検出信
号は、CPUからのオープンゲート信号により入力ポー
ト35に入力され、クローズゲート信号により遮断され
る。このため、ノッキングの検出(判定)には、一定の
期間が設けられていることとなる。
を介して入力ポート35に入力されるようになってい
る。一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を
介して各燃料噴射弁11、各ステップモータ19,2
2、イグナイタ12及びEGRバルブ53(ステップモ
ータ)に接続されている。そして、ECU30は各セン
サ等25〜29,61〜63からの信号に基づき、RO
M33内に格納された制御プログラムに従い、燃料噴射
弁11、ステップモータ19,22、イグナイタ12及
びEGRバルブ53等を好適に制御する。
30の制御により、エンジン1は成層燃焼、弱成層燃
焼、均質リーン燃焼、及び均質燃焼の各燃焼状態をとる
ことができる。
期制御装置において、前述したECU30により実行さ
れる各種処理動作のうち、リッチスパイクXRSPKの
制御(リッチスパイク制御)について説明する。
空燃比をリッチにすべきことを示す「リッチスパイク制
御フラグ(以下、リッチスパイクという)XRSPKの
制御ルーチン」を示している。このルーチンは一定時間
毎の割込みにより実行される。図4を参照するとまず初
めにステップ50においてリーン補正係数FLEANが
1.0よりも小さいか否かが判別される。このリーン補
正係数FLEANは、燃焼室5内の混合気の空燃比を制
御するための係数であって、FLEAN≧1.0であれ
ば、燃焼室5内の混合気は理論空燃比又は理論空燃比よ
りリッチとなる。これに対して、FLEAN<1.0に
なれば燃焼室5内の混合気の空燃比は理論空燃比よりも
大きくなり、即ちリーンとなる。
1.0のとき、すなわち燃焼室5内の混合気が理論空燃
比又は理論空燃比よりリッチのときには、ステップ56
に移行してリッチスパイクXRSPKが「0」にリセッ
トされる。次いでステップ57において、カウント値C
が0とされ、次いでステップ58においてカウント値D
が0とされる。
EAN<1.0であると判別されたとき、すなわち、リ
ーン混合気が燃焼せしめられているとき(成層燃焼状
態、弱成層燃焼状態又は均質リーン)にはステップ51
に進んでカウント値Cが1だけインクリメントされる。
次にステップ52ではカウント値C0 を越えたか否かが
判別される。C>C0 になると、ステップ53に進んで
リッチスパイクXRSPKがセットされ、次いでステッ
プ54においてカウント値Dが1だけインクリメントさ
れる。次いでステップ55ではカウント値Dが所定値D
0 を越えたか否かが判別され、D>D0 になると、ステ
ップ56に移行してリッチスパイクXRSPKがリセッ
トされる。すなわち、リーン混合気の燃焼がC>C0 と
なるまでの一定時間、例えば5分間維持すると、リッチ
スパイクXRSPKが「1」にセットされ、その後、D
>D0 となるまでの一定時間、例えば5秒間、リッチス
パイクXRSPKが「1」にセットされ続ける。従っ
て、リッチスパイクXRSPKが「1」にセットされる
と、ECU30は、燃料噴射弁11を制御して別途の噴
射量算出ルーチンで算出して増加した燃料量を噴射制御
して燃焼室5内の混合気をリッチにして、均質燃焼を行
わせる。
Ox吸収剤は流入排気ガスの空燃比がリーンのときに
は、NOxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下
すると吸収したNOxを放出するNOxの吸放出作用を
行う。
火時期算出ルーチン」を示すフローチャートであって、
点火タイミング毎にNEの割り込みで実行される。処理
がこのルーチンへ移行すると、ECU30は、先ず、ス
テップ110において、現在リッチスパイク制御が行わ
れているか否かを、リッチスパイクXRSPKに基づい
て行う。すなわち、リッチスパイクXRSPKが、
「1」にセットされていれば、リッチスパイク制御がさ
れているものとして、ステップ120に移行する。ステ
ップ120においては、リッチスパイク時のベース点火
時期ABASERSを算出する。このベース点火時期A
BASERSは吸気圧PiM、エンジン回転数NE等に
基づき、リッチスパイク制御用のマップ等を参照して算
出される。次のステップ130において、下記の演算式
にて、最終点火時期AOPを算出する。
補正量であって、この「点火時期算出ルーチン」に入る
前に行われた最新のノッキング制御(KCS制御)にて
算出された遅角補正量である。又、Kは補正係数であっ
て、希薄燃焼(この実施の形態では、成層燃焼、弱成層
燃焼、均質リーン燃焼も含む)時のトルクと、KCS制
御を停止してリッチスパイク制御を行った時のトルクと
が一致するようにするためのものであり、エンジン1の
特性によって種々の値となる。
力特性に応じて予め実験等により設定されており、RO
M33に格納されている。なお、希薄燃焼時のトルク
と、KCS制御を停止してリッチスパイク制御を行った
時のトルクとが一致する場合には、補正係数Kは1とさ
れる。従って、補正係数Kが1の場合は、この「点火時
期算出ルーチン」に入る前に行われた最新のノッキング
制御(KCS制御)にて算出した遅角補正量の値をその
ままベース点火時期ABASERSから減算することに
より、最終点火時期AOPを算出することとなる。
をコンペアレジスタに格納すると、このルーチンを一旦
終了する。又、ステップ110において、リッチスパイ
クXRSPKが、「0」にリセットされていれば、リッ
チスパイク制御がされていないものとして、ステップ1
40に移行する。ステップ140において、ノック検出
が行われたか否かを判定する。このステップでの判定
は、ノックセンサ63の検出信号の出力が所定レベル以
上のノッキング発生を示している場合には、「YES」
としてステップ150に移行し、前回の周期制御にて学
習した遅角補正量AKNKに所定量Aを加算したものを
今回のKCS制御における遅角補正量AKNKとし、ス
テップ160に移行する。なお、ステップ150におい
ては、所定量Aを加算した結果、上限ガード値以上とな
る場合には、その上限ガード値を遅角補正量AKNKと
している。
出力が所定以上のレベルでノッキングを発生している場
合には、このステップ140,150を経るごとに遅角
補正量AKNKは徐々に大きくなって更新されることに
なる。
の検出信号の出力が所定レベル未満であってノッキング
発生を示していない場合には、「NO」としてステップ
170に移行し、前回の周期制御にて学習した遅角補正
量AKNKに所定量Bを減算したものを今回のKCS制
御における遅角補正量AKNKとし、ステップ160に
移行する。なお、ステップ170においては、所定量B
を減算した結果、遅角補正量が0となる場合には、遅角
補正量AKNKを0としている。
出力が所定レベル未満であってノッキング発生を示して
いない場合には、このステップ140,170を経るご
とに遅角補正量AKNKは徐々に小さくされて更新され
ることになる。
OP等を算出する。すなわち、このステップでは、この
最終点火時期AOPの算出に必要な、非リッチスパイク
(通常の希薄燃焼)時のベース点火時期ABASEを算
出する。このベース点火時期ABASEは吸気圧Pi
M、エンジン回転数NE等に基づき、非リッチスパイク
(通常の希薄燃焼)制御用のマップ等を参照して算出さ
れる。そして、算出されたベース点火時期ABASEか
ら前記ステップ150又はステップ160にて算出され
た遅角補正量AKNKを減算した値を最終点火時期AO
Pとして、コンペアレジスタに格納し、このルーチンを
一旦終了する。
ジスタにストアされた最終点火時期に現在時刻が達する
と、割込み処理し、点火プラグ10を点火制御する。 (イ) さて、例えば今、エンジン1がリッチスパイク
制御がされていない運転状態で、ノッキングの発生が所
定レベル以上あった場合、上記の「点火時期算出ルーチ
ン」では、ステップ110、ステップ140、ステップ
150に移行して、KCS制御により、遅角補正量AK
NKが増加して更新される。従って、この運転状態が継
続すれば、「点火時期算出ルーチン」が実行処理される
毎に前記ステップ110,140を経るため遅角補正量
は徐々に大きくなって更新される。
火時期ABASEから遅角補正量AKNKを減算した値
であるため、最終点火時期は、徐々に大きく遅角され
る。そして、この後リッチスパイク制御が行われている
状態で、「点火時期算出ルーチン」に入ると、ステップ
110において、「YES」と判定され、この時点で,
KCS制御が停止されることになる。そして、ステップ
120を経て,ステップ130において、最終点火時期
AOPはリッチスパイク時のベース点火時期ABASE
RSから(AKNK*K)値を減算した値となる。
制御にて算出された遅角補正量の最新の更新値であり、
この値に基づいてリッチスパイク時のベース点火時期A
OPが算出されることになる。
れ。再び、XRSPKが「0」となる希薄燃焼となった
状態で、ノッキングの発生が所定レベル以上あった場
合、「点火時期算出ルーチン」に入ると、ステップ11
0、ステップ140、ステップ150に移行して、KC
S制御により、遅角補正量AKNKが増加して更新され
る。従って、この運転状態が継続すれば、「点火時期算
出ルーチン」が実行処理される毎に前記ステップ11
0,140を経るため遅角補正量は徐々に大きくなって
更新される。
KNK)、点火時期(AOP)に関してリッチスパイク
制御とKCS制御を行った場合の特性図である。なお、
図中、トルク、遅角補正量(AKNK)、点火時期(A
OP)の各項目で示されている点線X1,X2,X3
は、ノッキングが発生しないでKCS制御が行われてお
らず、かつ、スパイク制御を行わない場合を示してお
り、従って、点火時期(AOP)は遅角されていない場
合のものである。なお、X1及びX2は、略t1〜t2
の間で、点線は実線Y1,Y2と重複しており、X3
は、t1〜t2の間は、t1の付近を除いて、実線Y3
と重複している。
り、後記するノッキング発生時に点火時期が遅角されて
低くなったY1のレベルよりも高い。 (リッチスパイク制御時にKCS制御が行われている従
来技術の場合)トルク、遅角補正量(AKNK)、点火
時期(AOP)の各項目で示されている実線Y1,Y
2,Y3は、希薄燃焼時(XRSPKが「0」時)にお
いてノッキングが発生してKCS制御により一定の遅角
補正量AKNK(遅角補正量AKNKが上限ガード値に
達している)とされ、かつリッチスパイク時にもKCS
制御がなされた場合を示している。
パイク制御がなされると、リッチスパイク制御中は、流
入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキングが
発生しなくなる。すると、リッチスパイク制御中にもK
CS制御が行われているため、遅角補正量AKNKは徐
々に減少する。例えば、リッチスパイク制御中にも本実
施の形態と同様のKCS制御が行われているとすると、
図5のステップ170において所定量「B」分が遅角補
正量AKNKから減算されたものが順次更新されること
になる。すなわち、図6に示すようにt1時から徐々に
遅角補正量AKNKが減少し、その後、Y2で表されて
いる遅角補正量AKNKは、遅角補正量AKNKのX2
のレベル(=0)となる。
と、再び、希薄燃焼制御となるため、流入排気ガスの空
燃比がリーンとなり、ノッキングが発生する。このた
め、KCS制御により、遅角補正量AKNKは徐々に増
大する。例えば、本実施の形態と同様のKCS制御が行
われているとすると、図5のステップ150において所
定量「A」分が遅角補正量AKNKに対して加算された
ものが順次更新されることになる。すなわち、図6に示
すようにt2時から徐々に遅角補正量AKNKが増加
し、その後、Y2で表されている遅角補正量AKNK
は、上限ガード値である遅角補正量AKNKのレベルと
なる。
少、又は増加するとき、点火時期AOPは図6のY3で
示されたようになる。そして、この従来技術の場合に
は、トルクはY1に示すようにt1時点から徐々に増加
して、X1と同じトルクまで上昇し、t2時後は、徐々
に減少して、所定レベルまで低下すると後は一定値のレ
ベルとなる。そして、従来は、このt2時からY1の低
いレベルまで戻るt2a間において、ノッキングが生じ
ていた。又、同図に示すようにY1で示すようにトルク
はt1〜t2の間において、トルクの上昇期間、及びト
ルクの下降期間中は、トルクが変動するためトルクショ
ックが発生する。
われていない本実施の形態の場合)同図において、トル
ク、補正量(AKNK)及び点火時期(AOP)の項目
の一点鎖線で表したZ1,Z2,Z3は、本実施の形態
の一例を示している。そして、Z1及びZ3はt1時点
以前及びt2以後は、Y1,Y3と重複している。又、
Z2はt1時以前は、Y2と重複するとともに、t2a
以後においてY2と重複している。
チスパイク制御がなされると、リッチスパイク制御中
は、流入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキ
ングが発生しなくなる。一方、リッチスパイク制御中に
はKCS制御が行われていないため、同図中、Z2に示
すように、t1時以降も遅角補正量AKNKは一定とな
る(なお、この例では、エンジンの特性上、補正係数K
は、希薄燃焼時のトルクと、KCS制御を停止してリッ
チスパイク制御を行った時のトルクとが一致するように
するために1としている)。そして、このとき、上記の
理由から、トルクもZ1で示すように一定となる。さら
に点火時期AOPはZ3に示すようにt1時以後は同じ
点火時期となる。
スパイク制御が終了すると、再びKCS制御は可能とな
るため、遅角補正量AKNKにて点火時期が補正され
る。従って、この実施の形態では、リッチスパイク制御
が実行されているときには、KCS制御を停止し、遅角
補正量AKNKを保持して、点火時期制御を行っている
ため、トルクを一定にすることができる。この結果、ト
ルクショックが生ずることはない。 (第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態を図7及
び図8に従って説明する。
ついては同一符号を付し、相違する点を中心に説明す
る。この第2の実施の形態では、第1の実施の形態の構
成中、ECU30は、KCS制御により、遅角要求があ
った場合、トルク低下を防止するため、そのトルク低下
量に見合う分に応じた燃料の増量分が、別途の燃料算出
ルーチンによって算出され、この燃焼増量分を基本燃料
噴射量に加算した燃料量にて燃料噴射弁11を制御す
る。
態の構成中、「点火時期算出ルーチン」のステップ13
0の代わりにステップ180が実行されていることが異
なっている。
終点火時期AOPはリッチスパイク時のベース点火時期
ABASERSとしている。さて、上記のように構成さ
れた第2の実施の形態の作用及び効果について説明す
る。
ッチスパイク制御がされていない運転状態で、ノッキン
グの発生が所定レベル以上あった場合、上記の「点火時
期算出ルーチン」では、前記第1の実施の形態と同様
に、ステップ140、ステップ150、ステップ160
を経た場合には、最終点火時期AOPは、徐々に大きく
遅角される。
れている状態で、「点火時期算出ルーチン」に入ると、
ステップ110において、「YES」と判定され、この
時点で,KCS制御が停止されることになる。そして、
ステップ120を経て,ステップ180において、最終
点火時期AOPはリッチスパイク時のベース点火時期A
BASERSとなり、この制御ルーチンを一旦終了す
る。
れ。再び、XRSPKが「0」となる希薄燃焼となった
状態で、ノッキングの発生が所定レベル以上あった場
合、「点火時期算出ルーチン」に入ると、ステップ11
0、ステップ140、ステップ150に移行して、KC
S制御により、遅角補正量AKNKが増加して更新され
る。従って、この運転状態が継続すれば、「点火時期算
出ルーチン」が実行処理される毎に前記ステップ11
0,140を経るため遅角補正量は徐々に大きくなって
更新される。
てトルク、遅角補正量(AKNK)、点火時期(AO
P)に関して、リッチスパイク制御とKCS制御を行っ
た場合の特性図である。
われている従来技術の場合)なお、この従来技術におい
ても、前提として、ECUは、KCS制御により、遅角
要求があった場合、トルク低下を防止するため、そのト
ルク低下量に見合う分に応じた燃料の増量分が、別途の
燃料算出ルーチンによって算出され、この燃焼増量分を
基本燃料噴射量に加算した燃料量にて燃料噴射弁を制御
するものとする。
示されている実線X4,X5は、希薄燃焼時(XRSP
Kが「0」時)においてノッキングが発生してKCS制
御により一定の遅角補正量AKNK(遅角補正量AKN
K1が上限ガード値に達している)とされ、かつリッチ
スパイク時にもKCS制御がなされた場合を示してい
る。
パイク制御がなされると、リッチスパイク制御中は、流
入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキングが
発生しなくなる。すると、リッチスパイク制御中にもK
CS制御が行われているため、遅角補正量AKNKは徐
々に減少する。例えば、リッチスパイク制御中にも本実
施の形態と同様のKCS制御が行われているとすると、
図8のステップ170において所定量「B」分が遅角補
正量AKNKから減算されたものが順次更新されること
になる。すなわち、図8に示すようにt3時から徐々に
遅角補正量AKNK1が減少し、その後、X5で表され
ている遅角補正量AKNK1は、遅角補正量AKNK1
が0となる。
と、再び、希薄燃焼制御となるため、流入排気ガスの空
燃比がリーンとなり、ノッキングが発生する。このた
め、KCS制御により、遅角補正量AKNKは徐々に増
大する。例えば、本実施の形態と同様のKCS制御が行
われているとすると、図8のステップ150において所
定量「A」分が遅角補正量AKNKに対して加算された
ものが順次更新されることになる。すなわち、図7に示
すようにt4時から徐々に遅角補正量AKNKが増加
し、その後、X5で表されている遅角補正量AKNK1
は、上限ガード値である遅角補正量AKNKのレベルと
なる。
ようにt3時以降においてもしばらくは遅角補正量AK
NK1が0とならず、残るため、リッチスパイク制御の
初期時おいては、トルク低下によるトルクショックが発
生する。
行っていると、この間(t3a〜t4の間)はノッキン
グの発生がないため、遅角補正量AKNK1が0とな
る。その後、リッチスパイク制御がt4時に停止して、
希薄燃焼が再び行われると、t4〜t4aの間、遅角補
正量が、ノッキング抑制の値となっていないため、ノッ
キング抑制の値に戻るまでの間ノッキングが生ずる問題
がある。
われていない第2の実施の形態の場合)図7において、
トルク、及び遅角補正量AKNK2の項目の点線及び実
線で表したZ4,及びZ5は、本実施の形態の一例を示
している。そして、Z4はt3時とt3a時間以外は、
X4と重複している。
ッチスパイク制御がなされると、リッチスパイク制御中
は、流入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキ
ングが発生しなくなる。一方、リッチスパイク制御中に
はKCS制御が行われていないため、同図中、Z5に示
すように、t3時以降は、遅角補正量AKNK2を反映
させない。すなわち、遅角補正量は0としている(ステ
ップ180)。
スパイク制御時には、反映されていないため、トルク
は、Z4に示すように低減せず、希薄燃焼時と同じトル
クとなる。又、リッチスパイク制御中は、KCS制御を
停止するため、遅角補正量AKNK2は更新されず、誤
学習が防止できる。従って、リッチスパイク制御を停止
したt4〜t4aの間において、ノッキングが発生する
ことはない。
態に限定されるものではなく、例えば次の如く構成して
もよい。 (A)上記実施の形態では、筒内噴射式のエンジン1に
本発明を具体化するようにしたが、いわゆる一般的な成
層燃焼、或いは弱成層燃焼を行うタイプのものに具体化
してもよい。例えば吸気ポート7a,7bの吸気弁6
a,6bの傘部の裏側に向かって噴射するタイプのもの
も含まれる。また、吸気弁6a,6b側に燃料噴射弁が
設けられてはいるが、直接シリンダボア(燃焼室5)内
に噴射するタイプのものも含まれる。さらに、SCV1
7を有するリーンバーンを行いうるエンジンにも具体化
できる。
燃機関としてガソリンエンジン1の場合に本発明を具体
化したが、その外にもディーゼルエンジン等の場合等に
も具体化できる。
外の発明について効果とともに記述する。 (1)請求項1及び請求項2のいずれか1項において、
リッチスパイク制御中か否かを判定する判定手段を備え
たことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装
置。判定手段により、リッチスパイク制御中であれば、
判定手段の判定結果に応じて、請求項1及び請求項2の
いずれか1項の作用効果を奏することができる。この場
合、第1及び第2の実施の形態のステップ110が判定
手段に相当する。
ク制御時にはリッチスパイク時のベース点火時期算出を
行うことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御
装置。こうすることにより、ベース点火時期をリッチス
パイク制御に適正に対応することができる。
項2の発明によれば、ノッキング制御とリッチスパイク
制御とが競合した場合、リッチスパイク制御時におい
て、トルクが増加するのを防止して、トルクショックの
発生を防止することができる。
る。
制御装置を示す概略構成図である。
る。
SPKの制御ルーチン」を示すフローチャートである。
ン」を示すフローチャート。
スパイク制御とKCS制御を行った場合の特性図。
に関してリッチスパイク制御とKCS制御を行った場合
の特性図。
れる「点火時期算出ルーチン」を示すフローチャート。
にのトルクを表す特性図。
0…ノッキング制御手段、リッチスパイク制御手段及び
燃料増量手段を構成するECU、63…ノック検出手段
としてのノックセンサ、41…NOx吸蔵還元触媒とし
てのNOx収納剤とを収納するためのケーシング。
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃機関のノッキングを検出するための
ノック検出手段と、 前記ノック検出手段の検出結果が所定の判定レベルを超
えたか否かにより遅角補正量を増減するノッキング制御
を行い、点火時期を調整するノッキング制御手段と、 内燃機関の作動状態に応じて、空燃比を小さくして、内
燃機関の排気系に設けられたNOx吸蔵還元触媒からN
Oxを放出還元するためにリッチスパイク制御を行うリ
ッチスパイク制御手段とを備えた希薄燃焼内燃機関の点
火時期制御装置において、前 記リッチスパイク制御手段による前記リッチスパイク
制御中には、前記ノッキング制御を停止させるとともに
遅角補正量を保持し、該保持された遅角補正量に基づい
て点火時期を算出し、点火時期を調整するようにしたこ
とを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項2】 内燃機関のノッキングを検出するための
ノック検出手段と、 前記ノック検出手段の検出結果が所定の判定レベルを超
えたか否かにより遅角補正量を増減するノッキング制御
を行い、点火時期を調整するノッキング制御手段と、 内燃機関の作動状態に応じて、空燃比を小さくして、内
燃機関の排気系に設けられたNOx吸蔵還元触媒からN
Oxを放出還元するためにリッチスパイク制御を行うリ
ッチスパイク制御手段とを備えた希薄燃焼内燃機関の点
火時期制御装置において、 前記ノッキング制御中には、遅角要求によるトルク低下
量に見合う分に応じた燃料の増量分、内燃機関に供給す
る燃料を増量する燃料増量手段を備え、前 記リッチスパイク制御手段による前記リッチスパイク
制御中には、前記ノッキング制御を停止させるとともに
遅角補正量を反映させずに点火時期を算出し、点火時期
を調整するようにしたことを特徴とする希薄燃焼内燃機
関の点火時期制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33832796A JP3514930B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33832796A JP3514930B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10176645A JPH10176645A (ja) | 1998-06-30 |
JP3514930B2 true JP3514930B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18317108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33832796A Expired - Lifetime JP3514930B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3514930B2 (ja) |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP33832796A patent/JP3514930B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10176645A (ja) | 1998-06-30 |
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