JP5083131B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガソリンエンジンの内燃機関制御装置に関する。

ガソリンエンジンにおいては、点火プラグにより火花放電を行うことで気筒内に供給した混合気を燃焼させているため、ガソリンエンジンの正常な運転には点火プラグにおいて正常に放電が行われていることが重要となる。このため、混合気の着火・燃焼時に生じるイオン電流を検出することにより点火プラグの状態を判定する失火判定装置が知られている。このような失火判定装置の一例が下記特許文献１に開示されている。

特開２００２−２１３３３７号公報

上述のように、点火プラグの中心電極と接地電極との間の放電性は混合気の燃焼に大きな影響を与える。さらに、点火プラグは時間の経過とともに消耗し、電極が劣化することで放電性が低下する。特に、点火プラグの放電位置における混合気の吸気流動が速い筒内直接噴射式内燃機関や筒内流動を強化した混合気輸送手段を採用する内燃機関では点火プラグの消耗度合が混合気の燃焼に与える影響は顕著である。このため、各気筒における点火プラグの消耗度合を把握した上で、各気筒や各エンジンにおいて適切な内燃機関制御を行うことが重要となる。

しかしながら、上述した従来の失火判定装置では、点火プラグの絶縁性について判定しているに過ぎないため、各気筒における点火プラグの消耗度合を把握した上で、各気筒や各エンジンにおいて適切な内燃機関制御を行うことはできない。

以上のことから、本発明は、各気筒における点火プラグの消耗度合を判定し、この消耗度合に応じて失火を防止する制御を行うことができる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決する第１の発明に係る内燃機関制御装置は、
燃焼室内に燃料を供給するインジェクタと、
中心電極と中心電極の側方に位置し先端が中心電極の先端と対向する接地電極とを有する点火プラグと、
前記点火プラグの火花放電時の放電電流又は放電電圧のいずれか一方もしくは両方を計測する放電計測手段と
を備える内燃機関制御装置において、
前記放電計測手段によって計測された、前記点火プラグにおける火花放電時の前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき、前記点火プラグの消耗度合いを判定する消耗度合い判定手段と、
前記消耗度合い判定手段の判定に基づいて前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と
を備え、
前記内燃機関は、運転状態に応じて、少なくともインジェクタから噴射される燃料を直接的に前記点火プラグに輸送する直接供給方式と、前記インジェクタから噴射される燃料をピストン頂面で案内して前記点火プラグに輸送する間接供給方式とを切り替え可能とし、
前記制御手段は、前記点火プラグの消耗度合いに応じて、前記直接供給方式が実施されるリーン運転の許可領域を制限する方向に補正する
ことを特徴とする。
上記の課題を解決する第２の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明に係る内燃機関制御装置において、
前記内燃機関は、前記直接供給方式と前記間接供給方式が実施されるリーン運転領域と、予混合運転領域とを運転状態に応じて切り替え可能とし、
前記制御手段は、前記点火プラグの消耗度合いに応じて、前記直接供給方式と前記間接供給方式が実施されるリーン運転の許可領域を制限する方向に補正することを特徴とする。

上記の課題を解決する第３の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明又は第２の発明に係る内燃機関制御装置において、
前記消耗度合い判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方で計測される放電時間に基づいて、前記点火プラグの消耗度合いを判定する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第４の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第３の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記内燃機関は、排気通路と吸気通路とを連通し、該排気通路内の排気ガスを該吸気通路内に還流させるＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられ該吸気通路内に還流する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブとを有する排気ガス再循環装置を備え、
前記制御手段は、前記消耗度合い判定手段により判定された前記点火プラグの消耗度合いに応じて、前記ＥＧＲバルブの排ガス還流量を変更する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第５の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第４の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記制御手段は、前記消耗度合い判定手段により判定された前記点火プラグの消耗度合いに応じて、触媒暖機時の点火時期を変更する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決する第６の発明に係る内燃機関制御装置は、第１の発明から第５の発明のいずれかひとつに係る内燃機関制御装置において、
前記制御手段は、前記消耗度合い判定手段により判定された前記点火プラグの消耗度合いに応じて、アイドリング時の内燃機関の回転数を変更する
ことを特徴とする。

本発明によれば、各気筒における点火プラグの消耗度合を判定し、この消耗度合に応じて失火を防止する制御を行うことができる内燃機関制御装置を実現することができる。

以下、本発明に係る内燃機関制御装置の実施形態について図を用いて説明する。ここで、図１は本発明に係る内燃機関制御装置の構成を示した模式図、図２は本発明に係る内燃機関制御装置における平均二次電圧Ｖ_AVE、放電要求電圧Ｖ_DIS及び放電期間Ｔ_SPARKの例を示した図、図３は本発明に係る内燃機関制御装置における放電の吹き消えの例を示した図、図４は本発明に係る内燃機関制御装置における第１の点火プラグの消耗度合の判定処理を示したフローチャート、図５は本発明に係る内燃機関制御装置における第２の点火プラグの消耗度合の判定処理を示したフローチャート、図６は本発明に係る内燃機関制御装置における第３の点火プラグの消耗度合の判定処理を示したフローチャート、図７は本発明に係る内燃機関制御装置における第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャート、図８は本発明に係る内燃機関制御装置における第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャート、図９は本発明に係る内燃機関制御装置における第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャート、図１０は本発明に係る内燃機関制御装置における運転ゾーンマップの例を示した図、図１１は本発明に係る内燃機関制御装置における第４の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャートである。

〔装置構成〕
はじめに、本発明に係る内燃機関制御装置の装置構成について説明する。
図１に示すように、本発明に係る内燃機関制御装置は、インジェクタにより気筒（燃焼室）内に供給された燃料に放電により点火する点火プラグ１と、点火プラグ１に放電するための電気エネルギーを供給する点火コイル１０と、車両全体の各種の車載装置等を制御しているＥＣＵ２０とにより構成されている。

そして、点火プラグ１は、点火プラグ１の中心に形成された中心電極２と、この中心電極２の側方に位置し先端が中心電極２の先端と対向する形状に形成された接地電極３とを備えている。点火コイル１０は、一次電流ｉ１が流れる一次コイル１１と二次電流ｉ２が
流れる二次コイル１２とを備えている。ＥＣＵ２０は、吸入空気量Ｉｎ_Q、吸気温Ｉｎ_T、大気圧Ｉｎ_P及びアクセル開度等Ｓｌ_L等の各種の車両の情報を取得し、これらの情報を基に各種演算処理を行う汎用的なＣＰＵ２１と、ＣＰＵ２１における演算結果や予め記憶する各種マップや各種の車両情報を記憶する汎用的な記憶装置２２を備えている。

点火プラグ１の接地電極３は接地されている。点火コイル１０における二次コイル１２は、一方の端子は点火プラグ１の中心電極２と接続されており、他方の端子は二次コイル１２を流れる、すなわち、点火プラグ１の放電時には中心電極２と接地電極３との間に流れる放電電流を判定する二次電流検出手段４に接続されている。また、二次電流検出手段４の二次コイル１２と接続された端子と反対側の端子は接地されている。

点火プラグ１の中心電極２と点火コイル１０の二次コイル１２との間の回路上に、二次コイル１２に生じる、すなわち、点火プラグ１の放電時には中心電極２と接地電極３との間に生じる放電電圧を判定する二次電圧検出手段５が接続されている。また、二次電圧検出手段５の点火プラグ１の中心電極２及び二次コイル１２と接続された端子と反対側の端子は接地されている。

点火コイル１０における一次コイル１１は、一方の端子が電源３０と接続されており、他方の端子がスイッチング素子４０のゲート端子Ｇ以外の端子と接続されている。また、スイッチング素子４０の一次コイル１１と接続されたゲート端子Ｇ以外の端子と反対側のゲート端子Ｇ以外の端子は接地されている。

ＥＣＵ２０は電源３０と接続されており、これによりＣＰＵ２１及び記憶装置２２は動作のための電力の供給を受けている。ＥＣＵ２０は、点火信号ｉｇ_sを出力するためにスイッチング素子４０のゲート端子Ｇと接続されている。また、ＥＣＵ２０は、二次電流値ｉ_2sを取得するため二次電流検出手段４と接続されており、二次電圧値ｖ_2sを取得するため二次電圧検出手段５と接続されている。

〔平均二次電圧、放電要求電圧及び放電期間の判定〕
次に、二次電圧及び二次電流に基づく点火プラグ１における点火放電時の平均二次電圧Ｖ_AVE、放電要求電圧Ｖ_DIS及び放電期間Ｔ_SPARKの算出方法について、図２を参照しながら説明する。

二次電圧検出手段５は、点火放電時の二次電圧値ｖ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電圧検出手段５から出力された二次電圧値ｖ_2sを基に、ＥＣＵ２０における平均二次電圧Ｖ_AVEの演算期間である平均二次電圧演算期間Ｔ_AVE中の二次電圧値ｖ_2sの平均値である平均二次電圧Ｖ_AVEを演算する。

また、二次電圧検出手段５は、点火放電時の二次電圧値ｖ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電圧検出手段５から出力された点火放電時の二次電圧値ｖ_2sを基に、放電開始時の放電電圧である放電要求電圧Ｖ_DISを演算する。

さらに、二次電流検出手段４は、点火放電時の二次電流値ｉ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電流検出手段４から出力された二次電流値ｉ_2sを基に、放電電流の継続期間である放電期間Ｔ_SPARKを演算する。

〔吹き消え回数の判定〕
次に、二次電圧及び二次電流に基づく点火プラグ１における点火放電時の放電の吹き消え回数Ｎ_Tの算出方法について図３を参照しながら説明する。
二次電圧検出手段５は、点火放電時の二次電圧値ｖ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電圧検出手段５から出力された二次電圧値ｖ_2sを基に、例えば、放電期間Ｔ_SPARK内に二次電圧値ｖ_2sが所定の値を超えた回数をカウントして放電の吹き消え回数Ｎ_Tを演算する。なお、図３中矢印Ｉで示す部分が吹き消え後に再放電が発生した部分である。図３に示すように、吹き消えが発生すると、再放電時に絶縁破壊に到る電圧まで二次電圧値ｖ_2sが上昇する。

二次電流検出手段４は、点火放電時の二次電流値ｉ_2sをＡ／Ｄ変換して、この変換結果をＥＣＵ２０へ出力する。ＥＣＵ２０は、二次電流検出手段４から出力された二次電流値ｉ_2sを基に、例えば、放電期間Ｔ_SPARK内に二次電流値ｉ_2sが所定の値を下回った回数をカウントして放電の吹き消え回数Ｎ_Tを演算する。なお、図３中矢印Ｉで示す部分が吹き消えが発生した部分である。図３に示すように、吹き消えが発生すると、二次電流値ｉ_2sは０となる。

〔点火プラグの消耗度合の判定〕
次に、点火プラグ１の消耗度合の判定方法について説明する。点火プラグ１は消耗が進むと放電し難くなる。そして、点火プラグ１における放電時の放電要求電圧Ｖ_DIS、平均二次電圧Ｖ_AVEは高くなり、放電期間Ｔ_SPARKは短くなる。このため、各気筒における点火プラグ１の消耗度合に応じた放電要求電圧Ｖ_DIS、平均二次電圧Ｖ_AVE及び放電期間Ｔ_SPARKを設定し、点火プラグ１における放電時の前記中心電極２と前記接地電極３との間の電圧値又は電流値に基づき点火プラグ１の消耗度合を判定することができる。

＜第１の点火プラグの消耗度合の判定処理＞
はじめに、放電要求電圧Ｖ_DISに基づき点火プラグ１の消耗度合を判定する第１の点火プラグの消耗度合の判定処理の手順について説明する。
図４に示すように、ステップＳ１０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、暖機後の予混合アイドル運転等のプラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件の場合、ステップＳ１１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件でない場合、第１の点火プラグの消耗度合の判定処理を終了する。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ２０は、各気筒における二次電圧値ｖ_2sを読み込む。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１の実行後、ステップＳ１２を実行する。
ステップＳ１２において、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電要求電圧Ｖ_DISを演算する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１２の実行後、ステップＳ１３を実行する。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における放電要求電圧Ｖ_DISに基づくプラグ消耗度合マップを読み込む。ここで、放電要求電圧Ｖ_DISに基づくプラグ消耗度合マップを下記表１に示す。また、判定放電要求電圧ｖ₁，ｖ₂，ｖ₃は、「ｖ₁＜ｖ₂＜ｖ₃」とする。なお、プラグ消耗度合Ｒ_wearは数値が大きいほど点火プラグ１の消耗度合が大きいことを意味している。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１３の実行後、ステップＳ１４を実行する。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定済みとする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１４の実行後、第１の点火プラグ消耗度合の判定処理を終了する。
以上説明した第１の点火プラグの消耗度合の判定処理により、放電要求電圧Ｖ_DISに基づきプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定することができる。

＜第２の点火プラグの消耗度合の判定処理＞
次に、平均二次電圧Ｖ_AVEに基づき点火プラグ１の消耗度合を判定する第２の点火プラグの消耗度合の判定処理の手順について説明する。
図５に示すように、ステップＳ２０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、暖機後の予混合アイドル運転等のプラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件の場合、ステップＳ２１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件でない場合、第２の点火プラグの消耗度合の判定処理を終了する。

ステップＳ２１において、ＥＣＵ２０は、各気筒における二次電圧値ｖ_2sを読み込む。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２１の実行後、ステップＳ２２を実行する。
ステップＳ２２において、ＥＣＵ２０は、各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEを演算する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２２の実行後、ステップＳ２３を実行する。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における平均二次電圧Ｖ_AVEに基づくプラグ消耗度合マップを読み込む。ここで、平均二次電圧Ｖ_AVEに基づくプラグ消耗度合マップを下記表２に示す。ここで、判定平均二次電圧ｖ_A1，ｖ_A2，ｖ_A3は、「ｖ_A1＜ｖ_A2＜ｖ_A3」とする。なお、プラグ消耗度合Ｒ_wearは数値が大きいほど点火プラグ１の消耗度合が大きいことを意味している。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２３の実行後、ステップＳ２４を実行する。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定済みとする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２４の実行後、第２の点火プラグの消耗度合の判定処理を終了する。
以上説明した第２の点火プラグの消耗度合の判定処理により、平均二次電圧Ｖ_AVEに基づきプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定することができる。

＜第３の点火プラグの消耗度合の判定処理＞
次に、放電期間Ｔ_SPARKに基づき点火プラグ１の消耗度合を判定する第３の点火プラグの消耗度合の判定処理の手順について説明する。
図６に示すように、ステップＳ３０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、暖機後の予混合アイドル運転等のプラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件の場合、ステップＳ３１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグ消耗度合Ｒ_wearの判定を行える運転条件でない場合、第３の点火プラグの消耗度合の判定処理を終了する。

ステップＳ３１において、ＥＣＵ２０は、各気筒における二次電流値ｉ_2sを読み込む。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３１の実行後、ステップＳ３２を実行する。
ステップＳ３２において、ＥＣＵ２０は、各気筒における放電期間Ｔ_SPARKを演算する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３２の実行後、ステップＳ３３を実行する。

ステップＳ３３において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における放電期間Ｔ_SPARKに基づくプラグ消耗度合マップを読み込む。ここで、放電期間Ｔ_SPARKに基づくプラグ消耗度合マップを下記表３に示す。ここで、判定放電期間ｔ_S1，ｔ_S2，ｔ_S3は、「ｔ_S1＞ｔ_S2＞ｔ_S3」とする。なお、プラグ消耗度合Ｒ_wearは数値が大きいほど点火プラグ１の消耗度合が大きいことを意味している。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３３の実行後、ステップＳ３４を実行する。

ステップＳ３４において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定済みとする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３４の実行後、第３の点火プラグの消耗度合の判定処理を終了する。
以上説明した第３の点火プラグの消耗度合の判定処理により、放電期間Ｔ_SPARKに基づきプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定することができる。

〔点火プラグの消耗度合いに応じた内燃機関制御処理〕
フローコントロールバルブ等を装着したガソリンエンジンでは、吸気流動が速いため、放電の吹き消えが発生しやすい。よって、点火プラグ１の消耗度合によって、触媒暖機モード時の点火遅角限界や、アイドルモード時のアイドル回転限界や、ＥＧＲ導入モード時のＥＧＲ導入限界が変化するため、点火プラグ１の消耗度合に応じた内燃機関制御処理が必要となる。
次に、上述した第１〜第３の点火プラグの消耗度合の判定処理により求めた点火プラグ１の消耗度合に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

＜第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理＞
はじめに、点火プラグ１の消耗度合に応じて触媒暖機時の点火遅角量を変更する点火プラグ１の消耗度合を判定する第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

図７に示すように、ステップＳ４０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、触媒の暖機を行う運転条件である触媒暖機モードであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、触媒暖機モードである場合、ステップＳ４１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、触媒暖機モードでない場合、第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ４１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みであるかどうか判断する。プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みの場合、ステップＳ４２を実行する。また、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みでない場合、第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ４２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における点火プラグ１の消耗度合に応じて触媒暖機時の点火遅角量を変更する点火遅角補正量マップを読み込む。ここで、点火遅角補正量マップを下記表４に示す。また、点火遅角補正量Ｔ_WU1，Ｔ_WU2，Ｔ_WU3，Ｔ_WU4は、「Ｔ_WU1＜Ｔ_WU2＜Ｔ_WU3＜Ｔ_WU4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ４２の実行後、ステップＳ４３を実行する。

ステップＳ４３において、ＥＣＵ２０は、各気筒における点火時期Ｔ_SAを「Ｔ_SA＋Ｔ_WUADV」（進角側を正とする）と変更（つまり、Ｔ_SA→Ｔ_SA＋Ｔ_WUADV）して、点火時期Ｔ_SAを補正する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ４３の実行後、第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理により、エンジンの個体差によるバラツキを低減することができるため、より触媒暖機時の点火遅角量を大きくするなどのマッチングが可能となり、燃費を向上し、排ガスを低減することができる。

＜第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理＞
次に、点火プラグ１の消耗度合に応じてアイドリング時のアイドル回転数を変更する点火プラグ１の消耗度合を判定する第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

図８に示すように、ステップＳ５０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、アイドリング時の運転条件であるアイドルモードであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、アイドルモードである場合、ステップＳ５１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、アイドルモードでない場合、第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ５１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みであるかどうか判断する。プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みの場合、ステップＳ５２を実行する。また、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みでない場合、第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ５２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における点火プラグ１の消耗度合に応じてアイドルモード時のアイドル回転数を変更するアイドル回転補正量マップを読み込む。ここで、アイドル回転補正量マップを下記表５に示す。また、アイドル回転数補正量Ｎ_PLUG1，Ｎ_PLUG2，Ｎ_PLUG3，Ｎ_PLUG4は、「Ｎ_PLUG1＜Ｎ_PLUG2＜Ｎ_PLUG3＜Ｎ_PLUG4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５２の実行後、ステップＳ５３を実行する。

ステップＳ５３において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるアイドル回転数Ｎ_IDLEを「Ｎ_IDLE＋Ｎ_PLUG」と変更（つまり、Ｎ_IDLE→Ｎ_IDLE＋Ｎ_PLUG）して、アイドル回転数Ｎ_IDLEを補正する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ５３の実行後、第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理により、エンジンの個体差によるバラツキを低減することができるため、よりアイドル回転数を下げるなどのマッチングが可能となり、燃費を向上し、排ガスを低減することができる。

＜第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理＞
次に、点火プラグ１の消耗度合に応じてＥＧＲ導入時のＥＧＲ導入量を変更する点火プラグ１の消耗度合を判定する第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

図９に示すように、ステップＳ６０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、ＥＧＲ導入時の運転条件であるＥＧＲ導入モードであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ導入モードである場合、ステップＳ６１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ導入モードでない場合、第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ６１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みであるかどうか判断する。プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みの場合、ステップＳ６２を実行する。また、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みでない場合、第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ６２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒における点火プラグ１の消耗度合に応じてＥＧＲ導入モード時のＥＧＲ導入量を変更するＥＧＲ開度補正量マップを読み込む。ここで、ＥＧＲ開度補正量マップを下記表６に示す。また、ＥＧＲ開度補正量Ｄ_EGR1，Ｄ_EGR2，Ｄ_EGR3，Ｄ_EGR4は、「Ｄ_EGR1＜Ｄ_EGR2＜Ｄ_EGR3＜Ｄ_EGR4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ６２の実行後、ステップＳ６３を実行する。

ステップＳ６３において、ＥＣＵ２０は、各気筒におけるＥＧＲ開度Ｓ_EGRを「Ｓ_EGR−Ｄ_EGR」と変更（つまり、Ｓ_EGR→Ｓ_EGR−Ｄ_EGR）して、ＥＧＲ開度Ｓ_EGRを補正する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ６３の実行後、第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理により、エンジンの個体差によるバラツキを低減することができるため、よりＥＧＲ導入量を増やすなどのマッチングが可能となり、燃費を向上し、排ガスを低減することができる。

＜第４の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理＞
次に、点火プラグ１の消耗度合に基づき直接噴射火花点火式内燃機関のリーン運転の許可領域を変更する内燃機関の制御を行う第４の点火プラグ１の消耗度合に応じた内燃機関制御処理の手順について説明する。

ここで、リーン運転の許可領域を設定する運転ゾーンマップについて説明する。
図１０に示すように、運転ゾーンマップは、エンジン回転数と負荷との関係においてリーン運転領域と予混合ストイキ／リッチ運転領域とを分けて設定している。

また、リーン運転領域は、インジェクタから噴射される燃料を直接的に前記点火プラグ１に輸送するスプレーガイド方式（直接供給方式）が実施されるスプレーガイドリーン領域と、上述した分割噴射成層燃焼が実施される分割噴射リーン領域と、インジェクタから噴射される燃料をピストン頂面で案内して前記点火プラグ１に輸送するウォールガイド方式（間接供給方式）が実施されるウォールガイドリーン領域とに分かれている。

ここで、図１０に示すように、ウォールガイドリーン領域はエンジン回転数が「０≦ＮＥ１」の範囲内にあり負荷が「０≦ＰＥ１」の範囲内にあるものとし、分割噴射リーン領域はエンジン回転数が「ＮＥｗｓ≦ＮＥ１」の範囲内にあり負荷が「ＰＥｓｄ≦ＰＥｄｗ」の範囲内にあるものとし、スプレーガイドリーン領域はエンジン回転数が「ＮＥｗｓ≦ＮＥ１」の範囲内にあり負荷が「０≦ＰＥｓｄ」の範囲にあるものとする。

図１１に示すように、ステップＳ７０において、ＥＣＵ２０は、各種の車両情報を基に、成層リーンスプレーガイド運転条件であるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件の場合、ステップＳ７１を実行する。また、ＥＣＵ２０は、成層リーンスプレーガイド運転条件でない場合、プラグ消耗度合Ｒ_wearに応じた内燃機関制御処理を終了する。

ステップＳ７１において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した情報を基に、プラグ消耗度合Ｒ_wearが判定済みであるかどうか判断する。ＥＣＵ２０は、プラグの消耗が判定済みである場合、ステップＳ７２を実行する。また、ＥＣＵ２０は、プラグの消耗が未判定の場合、ステップＳ７５に移行し、上述した第１〜３の点火プラグ１の消耗度合の判定処理のうち少なくともいずれかひとつを実行する。

ステップＳ７２において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒におけるリーン運転上限回転補正量マップを読み込む。ここで、リーン運転上限回転補正量マップを下記表７に示す。ここで、リーン上限回転補正量Ｎ_LEANは、「Ｎ_L1＜Ｎ_L2＜Ｎ_L3＜Ｎ_L4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ７２の実行後、ステップＳ７３を実行する。

ステップＳ７３において、ＥＣＵ２０は、記憶装置２２に記憶した各気筒におけるリーン運転上限負荷補正量マップを読み込む。ここで、リーン運転上限負荷補正量マップを下記表８に示す。ここで、リーン上限負荷補正量Ｐ_LEANは、「Ｐ_L1＜Ｐ_L2＜Ｐ_L3＜Ｐ_L4」とする。ＥＣＵ２０は、ステップＳ７３の実行後、ステップＳ７４を実行する。

ステップＳ７４において、ＥＣＵ２０は、各気筒における運転モード領域をプラグ消耗度合Ｒ_wearに応じ、リーン運転上限回転補正量マップ及びリーン運転上限負荷補正量マップに従いリーン運転許可領域を補正する。すなわち、点火プラグ１の消耗が進むにつれ、エンジン回転数ＮＥ１，ＮＥｗｓと負荷ＰＥ１，ＰＥｄｗ，ＰＥｓｄを図１１に示す矢印方向に変更する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ７４の実行後、第４の内燃機関制御処理を終了する。

以上説明した点火プラグ１の消耗度合に応じた内燃機関制御処理により、プラグ消耗度合Ｒ_wearに基づきリーン運転の許可領域を変更することができる。これにより、点火プラグ１の消耗が進行し、放電し難くなっても、高い放電エネルギの必要なリーン運転を禁止することで失火を防止することができる。

なお、所定のプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定した場合、エンジンチェックランプを点灯し、運転者に点火プラグ１の交換を促すようにすることも可能である。また、定期的にプラグ消耗度合Ｒ_wearを判定し、突然のプラグ消耗度合Ｒ_wearの変化、つまり、突然の点火プラグ１の放電しやすさの変化を判定した場合、燃料系統や点火系統に以上が生じたと判定し、エンジンチェックランプを点灯するようにすることも可能である。

以上のように、本発明に係る内燃機関制御装置によれば、燃焼室内に燃料を供給するインジェクタと、中心電極２と中心電極２の側方に位置し先端が中心電極２の先端と対向する接地電極３とを有する点火プラグ１と、点火プラグ１の火花放電時の放電電流又は放電電圧のいずれか一方を計測する二次電流検出手段４又は二次電圧検出手段５もしくは両方を計測する二次電流検出手段４及び二次電圧検出手段５とを備える内燃機関制御装置において、二次電流検出手段４又は二次電圧検出手段５によって計測された、点火プラグ１における火花放電時の中心電極２と接地電極３との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき、点火プラグ１の消耗度合いを判定するＥＣＵ２０（消耗度合い判定手段）と、消耗度合い判定手段の判定に基づいて内燃機関の運転状態を制御するＥＣＵ２０（制御手段）とを備えることにより、各気筒における点火プラグ１の消耗度合を判定し、この消耗度合に応じて失火を防止する制御を行うことができる内燃機関制御装置を実現することができる。

本発明は、例えば、筒内直接噴射式内燃機関や筒内流動を強化した内燃機関に利用することが可能である。

本発明に係る内燃機関制御装置の構成を示した模式図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における平均二次電圧Ｖ_AVE、放電要求電圧Ｖ_DIS及び放電期間Ｔ_SPARKの例を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における放電の吹き消えの例を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における第１の点火プラグの消耗度合の判定処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第２の点火プラグの消耗度合の判定処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第３の点火プラグの消耗度合の判定処理を示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第１の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第２の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における第３の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャートである。 本発明に係る内燃機関制御装置における運転ゾーンマップの例を示した図である。 本発明に係る内燃機関制御装置における第４の点火プラグの消耗度合に応じた内燃機関制御処理示したフローチャートである。

符号の説明

１ 点火プラグ
２ 中心電極
３ 接地電極
４ 二次電流検出手段
５ 二次電圧検出手段
１０ 点火コイル
１１ 一次コイル
１２ 二次コイル
２０ ＥＣＵ
２１ ＣＰＵ
２２ 記憶装置
３０ 電源
４０ スイッチング素子

Claims (6)

1. 燃焼室内に燃料を供給するインジェクタと、
   中心電極と中心電極の側方に位置し先端が中心電極の先端と対向する接地電極とを有する点火プラグと、
   前記点火プラグの火花放電時の放電電流又は放電電圧のいずれか一方もしくは両方を計測する放電計測手段と
   を備える内燃機関制御装置において、
   前記放電計測手段によって計測された、前記点火プラグにおける火花放電時の前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方に基づき、前記点火プラグの消耗度合いを判定する消耗度合い判定手段と、
   前記消耗度合い判定手段の判定に基づいて前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と
   を備え、
   前記内燃機関は、運転状態に応じて、少なくともインジェクタから噴射される燃料を直接的に前記点火プラグに輸送する直接供給方式と、前記インジェクタから噴射される燃料をピストン頂面で案内して前記点火プラグに輸送する間接供給方式とを切り替え可能とし、
   前記制御手段は、前記点火プラグの消耗度合いに応じて、前記直接供給方式が実施されるリーン運転の許可領域を制限する方向に補正する
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記直接供給方式と前記間接供給方式が実施されるリーン運転領域と、予混合運転領域とを運転状態に応じて切り替え可能とし、
   前記制御手段は、前記点火プラグの消耗度合いに応じて、前記直接供給方式と前記間接供給方式が実施されるリーン運転の許可領域を制限する方向に補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記消耗度合い判定手段は、前記放電計測手段によって計測された前記中心電極と前記接地電極との間の、放電電圧値又は放電電流値の少なくともどちらか一方で計測される放電時間に基づいて、前記点火プラグの消耗度合いを判定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記内燃機関は、排気通路と吸気通路とを連通し、該排気通路内の排気ガスを該吸気通路内に還流させるＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路に設けられ該吸気通路内に還流する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブとを有する排気ガス再循環装置を備え、
   前記制御手段は、前記消耗度合い判定手段により判定された前記点火プラグの消耗度合いに応じて、前記ＥＧＲバルブの排ガス還流量を変更する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記制御手段は、前記消耗度合い判定手段により判定された前記点火プラグの消耗度合いに応じて、触媒暖機時の点火時期を変更する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記制御手段は、前記消耗度合い判定手段により判定された前記点火プラグの消耗度合いに応じて、アイドリング時の内燃機関の回転数を変更する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。

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