特許 6463124 内燃機関制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6463124

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】内燃機関制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20190121BHJP

   F02P 5/15 20060101ALI20190121BHJP

   F02P 5/152 20060101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 368Z

   F02P5/15 K

   F02P5/152

   F02D45/00 368C

   F02D45/00 362S

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-260395(P2014-260395)

(22)【出願日】2014年12月24日

(65)【公開番号】特開2016-121551(P2016-121551A)

(43)【公開日】2016年7月7日

【審査請求日】2017年10月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141901

【氏名又は名称】株式会社ケーヒン

(74)【代理人】

【識別番号】100145023

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 学

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100153349

【弁理士】

【氏名又は名称】武山 茂

(72)【発明者】

【氏名】市橋 哲志

(72)【発明者】

【氏名】鷹箸 隆

【審査官】 戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２６３２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０８１５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１９７５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０２Ｐ ５／１５

Ｆ０２Ｐ ５／１５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に各々供給された燃料及び空気から成る混合気への点火をさせながら前記内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室の吸気バルブ側における壁表面温度に対応した第１の温度と前記内燃機関の燃焼室の排気バルブ側における壁表面温度に対応した第２の温度との差分が、前記内燃機関のノッキングレベルに対応する第１の閾値以上であり、前記内燃機関のトルクが最大となる前記点火の時期に対応する第２の閾値以上であり、かつ前記内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値以上である場合に、前記混合気への前記点火の時期を進角させ、前記差分が、前記第１の閾値、前記第２の閾値及び前記第３の閾値の何れか未満である場合に、前記混合気への前記点火の時期を遅角させることにより、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。

【請求項2】

前記第３の閾値は、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関のスロットル開度に応じて算出され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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関制御装置に関し、特に二輪自動車等の車両の内燃機関に適用される内燃機関制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二輪自動車等の車両の内燃機関に対しては、コントローラを用いて、内燃機関に対する燃料の供給、空気の供給並びに燃料及び空気から成る混合気への点火を協働させながら内燃機関の運転状態を電子制御する電子制御式の内燃機関制御装置が採用されている。

【0003】

具体的には、かかる内燃機関制御装置は、エアフローセンサ、スロットル開度センサ及び吸気マニホルド負圧センサ等のセンサからの各々の検出信号を用いて得られる内燃機関に対する吸入空気量やクランク角センサからの検出信号を用いて得られる内燃機関回転数等に基づき、内燃機関での適切な空燃比を実現するための燃料噴射量を算出して、この燃料噴射量で内燃機関に対して燃料噴射を実行すると共に、所定の点火時期で吸入空気及び噴射燃料の混合気に対して点火を実行する構成を有する。また、この際、内燃機関制御装置においては、内燃機関におけるＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）及びノック等に関する特性を考慮して、燃料噴射量及び点火時期における限界値が各々設定されている場合もある。また、このような内燃機関制御装置の中には、筒内圧センサ、ノックセンサ及びイオン電流センサ等のセンサからの各々の検出信号を用いて、燃焼室内の燃焼状態に応じた混合気への燃料噴射量及び点火時期の調整を各々実行する構成を有するものもある。

【0004】

かかる状況下で、特許文献１は、エンジンの制御方法に関し、クランク角センサ、酸素濃度センサ、温度センサ、スロットル開度センサ、吸気管圧力センサ、熱線式吸入空気量センサ、吸入空気温度センサ、排気管温度センサ及び触媒温度センサを用いて、筒内温度の上昇によって点火以前に着火が起こるプレイグニッションを防止し、また点火以前に着火が起こってしまったときでも適切に処理を行ないエンジンの破損を防止する構成を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−２７３４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成では、酸素濃度センサ、吸気管圧力センサ、熱線式吸入空気量センサ、排気管温度センサ及び触媒温度センサ等の付加的なセンサを各種設ける必要があり、その構成が煩雑であると共に車両全体のコストが上昇する傾向にあると考えられる。

【0007】

また、本発明者の検討によれば、５〜１０ｋＨｚの周波数を有すると評価されるノック等の異常燃焼時の燃焼振動をより正確に捕らえるためには、少なくとも１００μｓ以下の周期のデータサンプリングが必要であることから、センサの高応答性や読み込み回路の高速化等が求められるものであり、その構成がより煩雑であると共に車両全体のコストがより上昇する傾向にあると考えられる。

【0008】

つまり、現状では、特に軽量、且つ、小型であることが要求される二輪車用等の車両に好適に適用され得るような、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置の実現が待望された状況にあるといえる。

【0009】

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関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】

【0010】

以上の目的を達成するべく、本発明は、内燃機関に各々供給された燃料及び空気から成る混合気への点火をさせながら前記内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室の吸気バルブ側における壁表面温度に対応した第１の温度と前記内燃機関の燃焼室の排気バルブ側における壁表面温度に対応した第２の温度との差分が、前記内燃機関のノッキングレベルに対応する第１の閾値以上であり、前記内燃機関のトルクが最大となる前記点火の時期に対応する第２の閾値以上であり、かつ前記内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値以上である場合に、前記混合気への前記点火の時期を進角させ、前記差分が、前記第１の閾値、前記第２の閾値及び前記第３の閾値の何れか未満である場合に、前記混合気への前記点火の時期を遅角させることにより、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第１の局面とする。
また、本発明は、第１の局面に加えて、前記第３の閾値は、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関のスロットル開度に応じて算出されることを第２の局面とする。

【発明の効果】

【0015】

以上の本発明の第１の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、
内燃機関の燃焼室の吸気バルブ側における壁表面温度に対応した第１の温度と内燃機関の燃焼室の排気バルブ側における壁表面温度に対応した第２の温度との差分が、内燃機関のノッキングレベルに対応する第１の閾値以上であり、内燃機関のトルクが最大となる点火の時期に対応する第２の閾値以上であり、かつ内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値以上である場合に、混合気への点火の時期を進角させ、差分が、第１の閾値、第２の閾値及び第３の閾値の何れか未満である場合に、混合気への点火の時期を遅角させることにより、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて、所定の質量燃焼角に対応してより精度よく点火時期を制御しながら、内燃機関の運転状態を、ノックの発生を抑制し、かつ最大トルクを発生させるように、より精度よく制御することができる。特に、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい吸気バルブ側の壁表面温度と、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しやすい排気バルブ側の壁表面温度と、の差分は、燃焼室内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関の燃料消費率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施形態における内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２（ａ）は、本実施形態の内燃機関制御装置における冷機電源投入時のセンサ補正処理の流れを示すフローチャートであり、図２（ｂ）は、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】図３（ａ）は、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度とノック発生閾値との関係を示すテーブルデータの模式図であり、図３（ｂ）は、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度とＭＢＴ閾値との関係を示すテーブルデータの模式図であり、図３（ｃ）は、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度と質量燃焼点閾値との関係を示すテーブルデータの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関制御装置につき、詳細に説明する。

【0022】

〔内燃機関の構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における内燃機関制御装置が適用される内燃機関の構成について説明する。

【0023】

図１は、本実施形態における内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を示す模式図である。

【0024】

図１に示すように、内燃機関１は、図示を省略する二輪自動車等の車両に搭載され、１又は複数の気筒２ａを有するシリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の気筒２ａに対応する部分の側壁内には、シリンダブロック２を冷却するためのクーラントが流通するクーラント通路３が形成されている。なお、図１中では、便宜上、気筒２ａの個数を１個のみとした例を示している。

【0025】

気筒２ａの内部には、ピストン４が配置されている。ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。クランクシャフト６には、それと共に同軸に回転するリラクタ７が設けられている。リラクタ７の外周面には、その周方向に所定のパターンで並置された複数の歯部７ａが立設されている。

【0026】

シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド８が組み付けられている。シリンダブロック２の内壁面、ピストン４の上面、及びシリンダヘッド８の内壁面は、協働して気筒２ａの燃焼室９を画成している。

【0027】

シリンダヘッド８には、燃焼室９内の燃料及び空気から成る混合気に点火する点火プラグ１０が設けられている。各燃焼室９に対する点火プラグ１０の個数は、複数であってもよい。

【0028】

シリンダヘッド８には、燃焼室９と対応して連通する吸気管１１が組み付けられている。シリンダヘッド８内には、燃焼室９と吸気管１１とを対応して連通する吸気通路１１ａが形成されている。燃焼室９と吸気通路１１ａとの対応する接続部位には、吸気バルブ１２が設けられている。なお、吸気管１１は、気筒２ａの個数に応じた多岐管であってもよく、吸気通路１１ａの個数は、気筒２ａの個数に等しくなる。各燃焼室９に対する吸気バルブ１２の個数は、複数であってもよい。

【0029】

吸気管１１には、その内部に燃料を噴射するインジェクタ１３が設けられている。吸気管１１には、インジェクタ１３の上流側にスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、図示を省略するスロットル装置の構成部品であり、スロットル装置の本体部が吸気管１１に組み付けられている。なお、インジェクタ１３は、対応する燃焼室９に燃料を直接噴射するものであってもよい。また、インジェクタ１３及びスロットルバルブ１４の個数は、各々複数であってもよい。

【0030】

また、シリンダヘッド８には、燃焼室９と対応して連通する排気管１５が組み付けられている。シリンダヘッド８内には、燃焼室９と排気通路１５ａとを対応して連通する排気通路１５ａが形成されている。燃焼室９と排気管１５との対応する接続部位には、排気バルブ１６が設けられている。なお、排気管１５は、気筒２ａの個数に応じた多岐管であってもよく、排気通路１５ａの個数は、気筒２ａ及び排気管１５の個数に等しくなる。なお、各燃焼室９に対する排気バルブ１６の個数は、複数であってもよい。

【0031】

〔内燃機関制御装置の構成〕
次に、図１を参照して、本実施形態における内燃機関制御装置の構成について説明する。

【0032】

図１に示すように、本実施形態における内燃機関制御装置１００は、水温センサ１０１、クランク角センサ１０２、吸気温センサ１０３、スロットル開度センサ１０４、吸気側温度センサ１０５、及び排気側温度センサ１０６に電気的に接続されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０７を備えている。

【0033】

水温センサ１０１は、クーラント通路３に侵入した態様でシリンダブロック２に装着され、クーラント通路３内を流通するクーラントの温度を内燃機関１の温度（内燃機関温度ＴＥ）として検出し、このように検出した内燃機関温度ＴＥを示す電気信号をＥＣＵ１０７に入力する。

【0034】

クランク角センサ１０２は、リラクタ７の外周面に形成されている歯部７ａに対向した態様でシリンダブロック２の下部に組み付けられた図示を省略するロアケース等に装着され、クランクシャフト６の回転に伴って回転する歯部７ａを検出することによって、クランクシャフト６の回転速度を内燃機関１の回転速度（内燃機関回転速度ＮＥ）として検出する。クランク角センサ１０２は、このように検出した内燃機関回転速度ＮＥを示す電気信号をＥＣＵ１０７に入力する。

【0035】

吸気温センサ１０３は、吸気管１１内に侵入した態様で吸気管１１に装着され、吸気管１１内に流入する空気の温度を吸気温ＴＡとして検出し、このように検出した吸気温ＴＡを示す電気信号をＥＣＵ１０７に入力する。

【0036】

スロットル開度センサ１０４は、スロットル装置の本体部に装着され、スロットルバルブ１４の開度をスロットル開度ＴＨとして検出し、このように検出したスロットル開度ＴＨを示す電気信号をＥＣＵ１０７に入力する。

【0037】

吸気側温度センサ１０５は、燃焼室９内の混合気に点火プラグ１０により点火されてそれが着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位である吸気バルブ１２側の壁表面温度（シリンダブロック２又はシリンダヘッド８における吸気バルブ１２側であって燃焼室９側の内壁表面温度）ＴＣＣ１を検出するようにシリンダブロック２又はシリンダヘッド８に装着され、このように検出した吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１を示す電気信号をＥＣＵ１０７に入力する。ここで、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１は、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位の温度であるため、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感に反応する温度である。

【0038】

排気側温度センサ１０６は、燃焼室９内の混合気に点火プラグ１０により点火されてそれが着火されることにより生成された火炎が伝播しやすい部位である排気バルブ１６側の壁表面温度（シリンダブロック２又はシリンダヘッド８における排気バルブ１６側であって燃焼室９側の内壁表面温度）ＴＣＣ２を検出するようにシリンダブロック２又はシリンダヘッド８に装着され、このように検出した排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２を示す電気信号をＥＣＵ１０７に入力する。ここで、排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２は、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しやすい部位の温度であるため、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１に比較して、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感には反応しない温度である。なお、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感に反応する温度となるものであれば、吸気側温度センサ１０５以外の温度センサで検出されるシリンダブロック２等の壁表面温度を壁表面温度ＴＣＣ１として採用することも可能であり、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１に比較して、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感には反応しない温度であれば、排気側温度センサ１０６以外の温度センサで検出されるシリンダブロック２等の壁表面温度を壁表面温度ＴＣＣ２として採用することも可能である。

【0039】

ＥＣＵ１０７は、車両が備えるバッテリからの電力を利用して動作する。ＥＣＵ１０７は、マイコン１０８を備え、マイコン１０８は、メモリ１０８ａ及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０８ｂを備えている。ＣＰＵ１０８ｂは、センサ補正処理や内燃機関運転状態制御処理等の車両の各種制御処理を実行する制御部として機能する。

【0040】

メモリ１０８ａは、不揮発性の記憶装置によって構成され、センサ補正処理や内燃機関運転状態制御処理用等の制御プログラムや制御データを格納している。

【0041】

ＣＰＵ１０８ｂは、水温センサ１０１、クランク角センサ１０２、吸気温センサ１０３、スロットル開度センサ１０４、吸気側温度センサ１０５、及び排気側温度センサ１０６からの電気信号を用いて、ＥＣＵ１０７全体の動作を制御する。

【0042】

以上のような構成を有する内燃機関制御装置１００は、以下に示す冷機電源投入時におけるセンサ補正処理や内燃機関運転中における内燃機関運転状態制御処理を実行することによって、簡便な構成で、燃焼室９内の燃焼状態を検出して内燃機関１の運転状態を制御する。以下、更に図２から図３をも参照して、冷機電源投入時におけるセンサ補正処理及び内燃機関運転中における内燃機関運転状態制御処理を実行する際の内燃機関制御装置１００の動作について、詳細に説明する。

【0043】

〔冷機電源投入時のセンサ補正処理〕
まず、図２（ａ）を参照して、冷機電源投入時のセンサ補正処理を実行する際の内燃機関制御装置１００の動作について説明する。なお、かかる冷機電源投入時のセンサ補正処理は、内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理をより精度よく実行するために、実行されることが好ましいものである。つまり、かかる冷機電源投入時のセンサ補正処理が実行される場合には、その完了後に内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理が実行されるものである。

【0044】

図２（ａ）は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における冷機電源投入時のセンサ補正処理の流れを示すフローチャートである。

【0045】

図２（ａ）に示すフローチャートは、車両の図示を省略するイグニッションスイッチがオンされて内燃機関制御装置１００が稼働されたタイミングで開始となり、冷機電源投入時のセンサ補正処理はステップＳ１の処理に進む。

【0046】

ステップＳ１の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、車両のイグニッションスイッチが初めてオンされたか否か、つまり車両が製造されてから初めて冷機電源が投入されたか否かを判別する。車両が製造されてから初めて冷機電源が投入されたか否かは、例えば、車両が製造されてから初めて冷機電源が投入されたタイミングでオンされるメモリ１０８ａ中のフラグのオン／オフ情報を参照することによって判別することができる。判別の結果、既に冷機電源が投入されたことがある場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、今回の一連のセンサ補正処理を終了する。一方、初めての冷機電源の投入である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、センサ補正処理をステップＳ２の処理に進める。

【0047】

ステップＳ２の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、クランク角センサ１０２から入力される電気信号に基づいて内燃機関回転速度ＮＥを検出し、その内燃機関回転速度ＮＥに基づいて内燃機関１の始動前であるか否かを判別する。判別の結果、既に内燃機関１が始動している場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、今回の一連のセンサ補正処理を終了する。一方、内燃機関１がまだ始動していない場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、センサ補正処理をステップＳ３の処理に進める。

【0048】

ステップＳ３の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、吸気温センサ１０３、水温センサ１０１、吸気側温度センサ１０５、及び排気側温度センサ１０６から入力された電気信号に基づいて、吸気温ＴＡ、内燃機関温度ＴＥ、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１及び排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２が、各々、所定の誤差範囲内にあるか否かを判別する。判別の結果、これらの温度が各々の所定の誤差範囲内にない場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、今回の一連のセンサ補正処理を終了する。一方、これらの温度が各々の所定の誤差範囲内にある場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、センサ補正処理をステップＳ４の処理に進める。

【0049】

ステップＳ４の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、メモリ１０８ａに格納されていたマスタデータを対応して参照しながら、吸気温ＴＡ及び内燃機関温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１及び排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２とを対応して比較することにより、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１及び排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２の誤差を各々補正する。例えば、壁表面温度ＴＣＣ１が吸気温ＴＡ及び内燃機関温度ＴＥを各々用いて得られるべきそのマスタデータ中の標準温度よりも２℃高い場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、壁表面温度ＴＣＣ１を２℃低くなるように補正する。また、例えば、壁表面温度ＴＣＣ２が吸気温ＴＡ及び内燃機関温度ＴＥを各々規準として得られるべきそのマスタデータ中の標準温度よりも２℃低い場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、壁表面温度ＴＣＣ２を２℃高くなるように補正する。ここで、マスタデータとしては、各々が量産中央値の出力特性を発揮する内燃機関１における吸気温ＴＡ及び内燃機関温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１及び排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２との対応関係をこれらの実測検出温度に基づき予め設定してメモリ１０８ａに格納されていたものを用いる。なお、かかる補正は、必要に応じて、吸気温ＴＡ及び内燃機関温度ＴＥの一方を用いてなされていてもよいし、更に別の基準温度を用いてなされていてもよい。この結果、吸気側温度センサ１０５及び排気側温度センサ１０６の各々の補正が、内燃機関１の量産中央仕様の性能が発揮できるように精度よくなされることになり、内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理が、精度よく実行される結果につながることになる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、今回の一連のセンサ補正処理は終了する。

【0050】

〔内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理〕
次に、図２（ｂ）、及び図３（ａ）から図３（ｃ）をも更に参照して、内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理を実行する際の内燃機関制御装置１００の動作について説明する。

【0051】

図２（ｂ）は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。また、図３（ａ）は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度とノック発生閾値との関係を示すテーブルデータの模式図であり、図３（ｂ）は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度とＭＢＴ閾値との関係を示すテーブルデータの模式図であり、図３（ｃ）は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度と質量燃焼点閾値との関係を示すテーブルデータの模式図である。

【0052】

図２（ｂ）に示すフローチャートは、車両の図示を省略するイグニッションスイッチがオンされて内燃機関制御装置１００が稼働されたタイミングで開始となり、内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理はステップＳ１１の処理に進む。内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理は、内燃機関制御装置１００が稼働している間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

【0053】

ステップＳ１１の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、クランク角センサ１０２から入力される電気信号に基づいて内燃機関回転速度ＮＥを検出し、その内燃機関回転速度ＮＥに基づいて内燃機関１が運転中であるか否かを判別する。判別の結果、内燃機関１が運転中でない場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、今回の一連の内燃機関運転状態制御処理を終了する。一方、内燃機関１が運転中である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１２の処理に進める。

【0054】

ステップＳ１２の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、吸気側温度センサ１０５及び排気側温度センサ１０６から入力された電気信号に基づいて、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１と排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２との差分ΔＴＣＣ（＝ＴＣＣ２−ＴＣＣ１）を算出する。ここで、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１は、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位の温度であって燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感に反応する温度であり、排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２は、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１に比較して、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しやすい部位の温度であって燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感には反応しない温度であるから、これらの差分ΔＴＣＣは、燃焼室９内の燃焼状態が良好である場合には、大きな値を示す一方で、燃焼室９内の燃焼状態が不良になればなるほど、小さな値を示すものである。これ故、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１と排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２との差分ΔＴＣＣの値は、燃焼室９内の燃焼状態の良・不良を示す指標となる。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、内燃機関運転状態制御処理はステップＳ１３の処理に進む。

【0055】

ステップＳ１３の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値が内燃機関１のノッキングレベルに対応する閾値（ノック発生閾値）以上であるか否かを判別する。具体的には、本実施形態では、メモリ１０８ａ内に図３（ａ）に示すような内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対するノック発生閾値の値に対応した特性曲線Ｌ１を規定したテーブルデータが格納されている。ＣＰＵ１０８ｂは、クランク角センサ１０２及びスロットル開度センサ１０４から入力された電気信号に基づいて、内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対応する特性曲線Ｌ１上の値であるノック発生閾値を図３（ａ）に示すテーブルデータから読み出す。そして、ＣＰＵ１０８ｂは、差分ΔＴＣＣの値が読み出されたノック発生閾値以上であるか否かを判別する。判別の結果、差分ΔＴＣＣの値がノック発生閾値未満である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、差分ΔＴＣＣの値がノック発生閾値以上である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１４の処理に進める。

【0056】

ステップＳ１４の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値が内燃機関１のトルクが最大となる点火時期に対応する閾値（ＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）閾値）以上であるか否かを判別する。具体的には、本実施形態では、メモリ１０８ａ内に図３（ｂ）に示すような内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対してＭＢＴ閾値の値Ｔｘｙを対応させたテーブルデータが格納されている。ＣＰＵ１０８ｂは、クランク角センサ１０２及びスロットル開度センサ１０４から入力された電気信号に基づいて、内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対応するＭＢＴ閾値Ｔｘｙを図３（ｂ）に示すテーブルデータから読み出す。そして、ＣＰＵ１０８ｂは、差分ΔＴＣＣの値が読み出されたＭＢＴ閾値Ｔｘｙ以上であるか否かを判別する。判別の結果、差分ΔＴＣＣの値がＭＢＴ閾値Ｔｘｙ未満である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、差分ΔＴＣＣの値がＭＢＴ閾値Ｔｘｙ以上である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１５の処理に進める。

【0057】

ステップＳ１５の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値が内燃機関１の所定（例えば５０％）の質量燃焼クランク角に対応する閾値（質量燃焼点閾値）以上であるか否かを判別する。具体的には、本実施形態では、メモリ１０８ａ内に図３（ｃ）に示すような内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対して質量燃焼点閾値の値ＴＴｘｙを対応させたテーブルデータが格納されている。ＣＰＵ１０８ｂは、クランク角センサ１０２及びスロットル開度センサ１０４から入力された電気信号に基づいて、現在の内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対応する質量燃焼点閾値ＴＴｘｙを図３（ｃ）に示すテーブルデータから読み出す。そして、ＣＰＵ１０８ｂは、差分ΔＴＣＣの値が読み出された質量燃焼点閾値ＴＴｘｙ以上であるか否かを判別する。判別の結果、差分ΔＴＣＣの値が質量燃焼点閾値ＴＴｘｙ未満である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、差分ΔＴＣＣの値が質量燃焼点閾値ＴＴｘｙ以上である場合には、ＣＰＵ１０８ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１６の処理に進める。

【0058】

ステップＳ１６の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、点火プラグ１０の点火時期を典型的にはフィードバック制御することによって、燃焼室９内の混合気への点火時期を進角することにより内燃機関１の運転状態を制御する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、一連の内燃機関運転状態制御処理は終了する。

【0059】

ステップＳ１７の処理では、ＣＰＵ１０８ｂが、点火プラグ１０の点火時期を典型的にはフィードバック制御することによって、燃焼室９内の混合気への点火時期を遅角することにより内燃機関１の運転状態を制御する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、一連の内燃機関運転状態制御処理は終了する。

【0060】

なお、内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理を簡素化するために、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値に直接的に基づいて、点火プラグ１０の点火時期を制御することも可能であり、かかる場合には、ステップＳ１３からステップＳ１５の各々の処理を省略することも可能である。また、内燃機関１の運転状態を制御するパラメータには、点火時期の他に燃料噴射量や空気供給量が挙げられるため、点火時期の調整の他に燃料噴射量や空気供給量を調整して内燃機関１の運転状態を制御してもよいし、これらを適宜組み合わせて内燃機関１の運転状態を制御してもよい。

【0061】

以上の説明から明らかなように、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０８ｂが、内燃機関１の燃焼室９の吸気バルブ１２側における壁表面温度に対応した第１の温度ＴＣＣ１と内燃機関１の燃焼室９の排気バルブ１６側における壁表面温度に対応した第２の温度ＴＣＣ２との差分ΔＴＣＣに基づいて、内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室９内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室９内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣ１と、燃焼室９内の混合気に着火生成された火炎が伝播しやすい排気バルブ１６側の壁表面温度ＴＣＣ２と、の差分ΔＴＣＣは、燃焼室９内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関１の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関１が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室９内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関１の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関１の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関１の燃料消費率を向上することができる。

【0062】

また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０８ｂが、第１の温度ＴＣＣ１と第２の温度ＴＣＣ２との差分ΔＴＣＣに基づいて、混合気への点火の時期を制御することにより内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、適切に点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態を適切に制御することができる。

【0063】

また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０８ｂが、第１の温度ＴＣＣ１と第２の温度ＴＣＣ２との差分ΔＴＣＣと所定の閾値との大小関係に応じて、点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、所定の閾値が、内燃機関１のノッキングレベルに対応する第１の閾値を含んで設定されているものであるため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態をノックの発生を抑制するように精度よく制御することができる。

【0064】

また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、所定の閾値が、内燃機関１のトルクが最大となる点火の時期に対応する第２の閾値を更に含んで設定されているものであるため、より精度よく点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態を最大トルクを発生させるようにより精度よく制御することができる。

【0065】

また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、所定の閾値が、内燃機関１の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値を更に含んで設定されているものであるため、所定の質量燃焼角に対応してより高精度に点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態をより高精度に制御することができる。

【0066】

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

【産業上の利用可能性】

【0067】

以上のように、本発明は、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から車両等の内燃機関制御装置に広く適用され得るものと期待される。

【符号の説明】

【0068】

１…内燃機関
２…シリンダブロック
２ａ…気筒
３…クーラント通路
４…ピストン
５…コンロッド
６…クランクシャフト
７…リラクタ
７ａ…歯部
８…シリンダヘッド
９…燃焼室
１０…点火プラグ
１１…吸気管
１１ａ…吸気通路
１２…吸気バルブ
１３…インジェクタ
１４…スロットルバルブ
１５…排気管
１５ａ…排気通路
１６…排気バルブ
１００…内燃機関制御装置
１０１…水温センサ
１０２…クランク角センサ
１０３…吸気温センサ
１０４…スロットル開度センサ
１０５…吸気側温度センサ
１０６…排気側温度センサ
１０７…ＥＣＵ
１０８…マイコン
１０８ａ…メモリ
１０８ｂ…ＣＰＵ

【図1】

【図2】

【図3】