JP3596325B2

JP3596325B2 - 内燃機関のアイドル運転制御装置

Info

Publication number: JP3596325B2
Application number: JP3168699A
Authority: JP
Inventors: 仁石井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: EP1028240B1; JP2000230470A; EP1028240A3; DE60010144T2; US6295966B1; EP1028240A2; DE60010144D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１気筒に２つの点火プラグを備える内燃機関（２点着火エンジン）のアイドル運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の２点着火エンジンとしては、例えば特開平５−１４１３３６号公報に示されるように、１気筒に２つの点火プラグを備え、点火プラグの着火数を制御するようにしたものがある。
【０００３】
具体的には、冷機時に２点着火を選択することにより、燃料の着火性能と燃焼速度の低下を防止し、暖機後に１点着火を選択することにより、燃焼速度過大によるＮＯｘの増加を抑制する。また、暖機後であっても、ＥＧＲ量が大きい場合には２点着火を選択し、燃焼変動の減少、燃費の低減、ＨＣの減少を図ると共に、減速燃料カット中には無条件で２点着火を選択し、点火プラグのくすぶりを防止する。更に、低負荷時にも２点着火を選択することにより、燃料の着火性能と燃焼性能の低下を防止できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の２点着火エンジンにあっては、２点着火を選択する場合に、２つの点火プラグの点火時期を同じにして、同時点火を行っていた。
【０００５】
燃焼変動の減少のためには、２点を同時に着火させることが望ましいが、アイドル運転時に、外部負荷（例えばパワステ負荷等）による回転落ちを生じた場合には、外部負荷の入力に対し、（１）トルクを増大させる、（２）回転落ちに対して燃焼を持続させる、ことが要求されるが、同時点火では、（１）、（２）の両立が困難であった。
【０００６】
すなわち、同時点火の時期を早めれば、トルクを増大させることができるものの、回転落ちによる燃焼行程の時間増大に対し、燃焼を持続させること困難となる恐れがあり、逆に同時点火の時期を遅くすると、燃焼を持続させることはできるものの、トルク不足により、目標回転への収束が遅れてしまう。
【０００７】
特に、燃費向上のため、空燃比をストイキ空燃比（理論空燃比）よりリーンにして燃焼させるリーン燃焼中において、このような問題点が顕著となる。
本発明は、このような実情に鑑み、２点着火エンジンを利用して、アイドル運転時の外部負荷の投入による回転落ちに対し、良好な制御を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、１気筒に２つの点火プラグを備える内燃機関において、図１に示すように、アイドル運転時の外部負荷の入力による回転落ちを検出する回転落ち検出手段と、前記回転落ちを検出したときに、一方の点火プラグの点火時期を進角すると共に、他方の点火プラグの点火時期を遅角することにより２つの点火プラグの点火時期に位相差を付ける点火時期位相差付与手段と、を設けて、内燃機関のアイドル運転制御装置を構成する。
【０００９】
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記点火時期位相差付与手段は、空燃比をストイキ空燃比よりもリーンにして燃焼させるリーン燃焼中に前記回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明では、請求項１又は請求項２に係る発明において、空燃比をストイキ空燃比よりもリーンにして燃焼させるリーン燃焼中に前記回転落ちを検出したときに、空燃比をストイキ化する空燃比ストイキ化手段を設けたことを特徴とする（図１参照）。
【００１２】
請求項４に係る発明では、請求項１、請求項２又は請求項３に係る発明において、前記点火時期位相差付与手段は、前記他方の点火プラグの点火時期を圧縮上死点以降まで遅角することを特徴とする。
請求項５に係る発明では、１気筒に２つの点火プラグを備える内燃機関において、アイドル運転時には一方の点火プラグの点火時期を進角すると共に、他方の点火プラグの点火時期を遅角することを特徴とする。
請求項６に係る発明では、請求項５に係る発明において、アイドル運転時以外では２つの点火プラグの点火時期を同時にすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、アイドル運転時の外部負荷の入力による回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けることで、外部負荷に入力に対し対抗させるトルク発生のための点火時期と、回転落ち（燃焼期間の長期化）に対し燃焼を持続させるための点火時期とを併せ持つことができ、外部負荷の入力に対し、トルクを増大させると共に、回転落ちに対して燃焼を持続させて、良好なアイドル運転性能を確保できるという効果が得られる。
そして、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付ける際に、一方の点火プラグの点火時期を進角すると共に、他方の点火プラグの点火時期を遅角することで、進角によるトルクの増大と、遅角による燃焼の持続とを確実に達成することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、リーン燃焼中に回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けることで、特に問題となるリーン燃焼中の外部負荷によるアイドル回転の落ち込みに対処することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、リーン燃焼中に回転落ちを検出したときに、空燃比をストイキ化することで、リーン燃焼中の外部負荷によるアイドル回転の落ち込みにより確実に対処することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、前記他方の点火プラグの点火時期を圧縮上死点以降まで遅角することで、回転落ちに対して燃焼をより確実に持続させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図２は内燃機関（２点着火エンジン）のシステム図である。
【００１９】
内燃機関１の各気筒の燃焼室２には、それぞれ２つずつ点火プラグ（第１及び第２の点火プラグ）３，４が備えられている。
各気筒の燃焼室２には、電制スロットル弁５の制御を受けた空気が、吸気マニホールド６より分配されて、吸入される。
【００２０】
また、吸気マニホールド６のブランチ部に各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁７が設けられていて、機関回転に同期した所定のタイミングにて燃料が噴射される。噴射された燃料は、燃焼室２にて混合気を形成し、点火プラグ３，４により点火されて、燃焼する。
【００２１】
燃焼後の排気は排気マニホールド８より排出される。
コントロールユニット１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、電制スロットル弁５、燃料噴射弁７の作動を制御し、また第１及び第２の点火コイル１１，１２を介して第１及び第２の点火プラグ３，４の作動を制御する。
【００２２】
前記各種センサとしては、アクセル開度（図示しないアクセルペダルの踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルセンサ（アクセル全閉でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）１３、機関１のクランク軸回転を検出しこれにより機関回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１４、スロットル弁５上流で吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ１５、機関１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１６、排気マニホールド８の集合部にて排気空燃比（酸素濃度）を検出する空燃比センサ１７などが設けられている。
【００２３】
電制スロットル弁５の制御については、アクセル開度ＡＰＯ等に基づいて目標スロットル開度ＴＶＯを設定して、制御する。また、アイドル運転時には、実際の機関回転数Ｎｅを目標アイドル回転数と比較し、実際の機関回転数Ｎｅを目標アイドル回転数に一致させるように、スロットル開度ＴＶＯを制御する（アイドル回転数制御）。尚、本実施形態では、電制スロットル弁５を用いているが、アクセルペダルとワイヤ等で連結された機械式のスロットル弁を用いてもよく、この場合はスロットル弁をバイパスするバイパス通路にアイドル制御弁を設けて、このアイドル制御弁によりアイドル回転数制御を行う。
【００２４】
燃料噴射弁７の制御については、吸入空気流量Ｑａと機関回転数Ｎｅとに基づいてストイキ空燃比相当の基本燃料噴射量を演算し、これを機関運転条件によって定められる目標空燃比に応じた空燃比補正係数等で補正して、最終的な燃料噴射量を演算し、これに対応するパルス幅の噴射パルス信号で燃料噴射弁７を駆動する。
【００２５】
点火プラグ３，４の制御については、フローチャートとして示す。
図３は点火時期制御ルーチンの第１実施形態のフローチャートであり、所定時間毎又は所定回転毎に実行される。
【００２６】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アイドルスイッチ等に基づいて、アイドル運転時か否かを判定する。
アイドル運転時以外の場合は、ステップ１０で回転落ち検出フラグＦ＝０として、通常制御へ移行する。通常制御ついては詳細を省略するが、機関運転条件に応じて、第１及び第２の点火プラグ３，４を同時点火させる２点着火、又は、いずれか一方のみを点火させる１点着火を行う。
【００２７】
アイドル運転時の場合は、ステップ２へ進む。
ステップ２では、回転落ち検出フラグＦ＝１か否かを判定し、Ｆ＝０の場合は、ステップ３へ進む。
【００２８】
ステップ３では、外部負荷（例えばパワステ負荷等）による回転落ちを生じたか否かを判定する。例えば、実際の機関回転数Ｎｅが目標アイドル回転数に対し所定値以上低下したか否かを判定する。この部分が回転落ち検出手段に相当する。
【００２９】
回転落ちを生じていない場合は、ステップ４へ進んで、第１及び第２の点火プラグ３，４を同時点火するようにして、本ルーチンを終了する。
回転落ちを生じた場合は、ステップ５へ進んで、回転落ち検出フラグＦ＝１にセットした後、ステップ６へ進む。また、回転落ち検出フラグＦ＝１にセットされた後は、次回から、ステップ２での判定で、ステップ６へ進む。
【００３０】
ステップ６では、外部負荷に入力による回転落ちに対処するため、第１及び第２の点火プラグ３，４の点火時期に位相差を付ける。具体的には、第１の点火プラグ３の点火時期を進角し、第２の点火プラグ４の点火時期を圧縮上死点（ＴＤＣ）以降まで遅角する。この部分が点火時期位相差付与手段に相当する。
【００３１】
点火時期位相差付与後は、ステップ７で目標回転に収束したか否かを判定する。例えば、実際の機関回転数Ｎｅが目標アイドル回転数まで回復したか否かを判定する。この結果、目標回転に収束していない場合は、そのまま本ルーチンを終了して、点火時期位相差付与を続ける。
【００３２】
このようにして、図４を参照し、アイドル運転時の外部負荷の入力による回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグ３，４の点火時期に位相差を付け、すなわち、第１の点火プラグ３の点火時期を進角し、第２の点火プラグ４の点火時期を圧縮上死点（ＴＤＣ）以降まで遅角させることで、外部負荷に入力に対し対抗させるトルク発生のための点火時期と、回転落ち（燃焼期間の長期化）に対し燃焼を持続させるための点火時期とを併せ持つことができ、外部負荷の入力に対し、トルクを増大させると共に、回転落ちに対して燃焼を持続させて、良好なアイドル運転性能を確保できる。
【００３３】
そして、回転落ちにより空気流量は低下するが、アイドル回転数制御機能により電制スロットル弁５の開度が増大せしめられることで、空気流量も次第に増大し、これによっても回転落ちが解消されてゆく。
【００３４】
目標回転に収束した場合は、ステップ８へ進んで、回転落ち検出フラグＦ＝０にリセットし、ステップ９で同時点火に戻して、本ルーチンを終了する。
同時点火に戻す際は、図４に示すように、一定時間Ｔｄ内にて、徐々に同時点火に近づけてゆくのがよい。
【００３５】
図５は点火時期制御ルーチンの第２実施形態のフローチャートである。
この実施形態は、アイドル運転時のリーン燃焼中に外部負荷による回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けるようにしたものであり、図５のフローでは、図３のフローに対し、ステップ１１，１２が追加されており、異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
アイドル運転時の場合は、ステップ１１へ進む。
ステップ１１では、リーン燃焼条件か否かを判定し、リーン燃焼条件でない場合は、ステップ１２で回転落ち検出フラグＦ＝０とした後、ステップ４へ進んで、第１及び第２の点火プラグ３，４を同時点火するようにして、本ルーチンを終了する。
【００３７】
リーン燃焼条件の場合は、ステップ２へ進む。
こうして、アイドル運転時のリーン燃焼中に外部負荷による回転落ちを検出したときに、第１及び第２の点火プラグ３，４の点火時期に位相差を付けるのである。
【００３８】
この実施形態によれば、特に問題となるリーン燃焼中の外部負荷によるアイドル回転の落ち込みに対処することができる。
図６は点火時期制御ルーチンの第３実施形態のフローチャートである。
【００３９】
この実施形態は、アイドル運転時の外部負荷による回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けると共に、アイドル運転時のリーン燃焼中に外部負荷による回転落ちを検出したときに、空燃比をストイキ化するようにしたものであり、図６のフローでは、図３のフローに対し、ステップ１３，１４，１５が追加されており、異なる部分を中心に説明する。
【００４０】
アイドル運転時の外部負荷による回転落ちを検出したときに、ステップ６で第１及び第２の点火プラグ３，４の点火時期に位相差を付けると同時に、ステップ１３でリーン燃焼条件か否かを判定し、リーン燃焼条件の場合は、ステップ１４で空燃比をストイキ化する（リーンからストイキに近づける）。この部分が空燃比ストイキ化手段に相当する。
【００４１】
また、目標回転に収束したときは、ステップ９で同時点火に戻すと同時に、ステップ１５で空燃比をリーンに戻す（空燃比をストイキ化した場合）。
この実施形態によれば、リーン燃焼中に回転落ちを検出したときに、空燃比をストイキ化することで、リーン燃焼中の外部負荷によるアイドル回転の落ち込みにより確実に対処することができる。
【００４２】
図７は点火時期制御ルーチンの第４実施形態のフローチャートである。
この実施形態は、アイドル運転時のリーン燃焼中に外部負荷による回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けると共に、空燃比をストイキ化するようにしたものであり、図７のフローでは、図３のフローに対し、ステップ１１，１２，１４，１５が追加（図５のフローに対し、ステップ１４，１５が追加）されており、異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
アイドル運転時の場合は、ステップ１１へ進む。
ステップ１１では、リーン燃焼条件か否かを判定し、リーン燃焼条件でない場合は、ステップ１２で回転落ち検出フラグＦ＝０とした後、ステップ４へ進んで、第１及び第２の点火プラグ３，４を同時点火するようにして、本ルーチンを終了する。
【００４４】
リーン燃焼条件の場合は、ステップ２へ進む。
こうして、アイドル運転時のリーン燃焼中に外部負荷による回転落ちを検出したときに、第１及び第２の点火プラグ３，４の点火時期に位相差を付けるのである。
【００４５】
また、アイドル運転時のリーン燃焼中に外部負荷による回転落ちを検出したときに、ステップ６で第１及び第２の点火プラグ３，４の点火時期に位相差を付けると同時に、ステップ１４で空燃比をストイキ化する（リーンからストイキに近づける）。この部分が空燃比ストイキ化手段に相当する。
【００４６】
また、目標回転に収束したときは、ステップ９で同時点火に戻すと同時に、ステップ１５で空燃比をリーンに戻す。
この実施形態によれば、特に問題となるリーン燃焼中の外部負荷によるアイドル回転の落ち込みにより確実に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】内燃機関のシステム図
【図３】点火時期制御ルーチンの第１実施形態のフローチャート
【図４】外部負荷の入力時の挙動を示す図
【図５】点火時期制御ルーチンの第２実施形態のフローチャート
【図６】点火時期制御ルーチンの第３実施形態のフローチャート
【図７】点火時期制御ルーチンの第４実施形態のフローチャート
【符号の説明】
１内燃機関
２燃焼室
３第１の点火プラグ
４第２の点火プラグ
５電制スロットル弁
７燃料噴射弁
１０コントロールユニット
１３アクセルセンサ（アイドルスイッチ）
１４クランク角センサ
１５エアフローメータ

Claims

１気筒に２つの点火プラグを備える内燃機関において、
アイドル運転時の外部負荷の入力による回転落ちを検出する回転落ち検出手段と、
前記回転落ちを検出したときに、一方の点火プラグの点火時期を進角すると共に、他方の点火プラグの点火時期を遅角することにより２つの点火プラグの点火時期に位相差を付ける点火時期位相差付与手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関のアイドル運転制御装置。
前記点火時期位相差付与手段は、空燃比をストイキ空燃比よりもリーンにして燃焼させるリーン燃焼中に前記回転落ちを検出したときに、２つの点火プラグの点火時期に位相差を付けることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル運転制御装置。
空燃比をストイキ空燃比よりもリーンにして燃焼させるリーン燃焼中に前記回転落ちを検出したときに、空燃比をストイキ化する空燃比ストイキ化手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関のアイドル運転制御装置。
前記点火時期位相差付与手段は、前記他方の点火プラグの点火時期を圧縮上死点以降まで遅角することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のアイドル運転制御装置。
１気筒に２つの点火プラグを備える内燃機関において、
アイドル運転時には一方の点火プラグの点火時期を進角すると共に、他方の点火プラグの点火時期を遅角することを特徴とする内燃機関のアイドル運転制御装置。
アイドル運転時以外では２つの点火プラグの点火時期を同時にすることを特徴とする請求項５記載の内燃機関のアイドル運転制御装置。