特許ウォッチ

公開番号2025098808
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023215189
出願日2023-12-20
発明の名称エンジンの燃焼制御装置
出願人マツダ株式会社
代理人個人,個人
主分類F02P 5/15 20060101AFI20250625BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】熱効率の向上を図りつつ異常燃焼の発生を未然に抑制する。
【解決手段】混合気の低温酸化反応の開始に合わせて点火プラグのプラグ電極間にバイアス電圧を印加するとともに、当該バイアス電圧を印加開始した時期から点火時期よりも早い所定時期までの期間である検出期間中に検出されたイオン電流に基づいて、気筒内の混合気の状態である筒内ガス状態と相関するイオン電流特徴量(最大電荷量)を算出する。そして、イオン電流特徴量を算出したサイクルと同一サイクルにおける点火時期をイオン電流特徴量に基づいて決定し、決定した点火時期で混合気に点火する。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
気筒と、当該気筒内の混合気に点火する点火プラグと、を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置であって、
一次コイルおよび二次コイルを含む点火コイルと、
前記一次コイルへの通電および通電停止を通じて前記二次コイルに高電圧を誘起し、誘起した当該高電圧により前記点火プラグのプラグ電極間で放電を生じさせるイグナイタと、
前記気筒内のイオンに起因して前記プラグ電極間に生じるイオン電流を検出するためのバイアス電圧を前記プラグ電極間に印加するバイアス電圧生成部と、
前記イオン電流を検出するイオン電流検出部と、
前記混合気の圧縮に伴い前記気筒内で生じる低温酸化反応の開始に合わせて前記プラグ電極間に前記バイアス電圧が印加されるように前記バイアス電圧生成部を制御するとともに、前記低温酸化反応の開始よりも遅い時期に設定された点火時期に前記プラグ電極間で放電が生じるように前記イグナイタを制御する点火制御部と、
前記バイアス電圧を印加開始した時期から前記点火時期よりも早い所定時期までの期間である検出期間中に前記イオン電流検出部が検出したイオン電流に基づいて、前記気筒内の混合気の状態である筒内ガス状態と相関するイオン電流特徴量を算出する演算部と、を備え、
前記点火制御部は、前記イオン電流特徴量が算出されたサイクルと同一サイクルにおける前記点火時期を前記イオン電流特徴量に基づいて決定し、決定した前記点火時期で前記放電が行われるように前記イグナイタを制御する、エンジンの燃焼制御装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記イオン電流特徴量は、前記検出期間中における前記プラグ電極間の電荷量の最大値である最大電荷量であり、
前記点火制御部は、前記最大電荷量が小さいほど前記点火時期を進角側に設定する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記イオン電流特徴量は、前記検出期間中における前記イオン電流の最大値である最大イオン電流であり、
前記点火制御部は、前記最大イオン電流が小さいほど前記点火時期を進角側に設定する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記点火制御部は、前記低温酸化反応の開始時から前記バイアス電圧が漸増しその後漸減するように、前記バイアス電圧生成部を制御する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記バイアス電圧生成部は、前記二次コイルに接続されたキャパシタ装置である、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記点火制御部は、エンジン回転数が高いほど前記バイアス電圧の印加開始が早まるように前記バイアス電圧生成部を制御する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項７】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記点火制御部は、エンジン負荷が高いほど前記バイアス電圧の印加開始が早まるように前記バイアス電圧生成部を制御する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項８】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼制御装置において、
前記低温酸化反応の開始前に前記気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
前記イオン電流検出部が検出したイオン電流に基づいてプリイグニッションの発生を判定する異常燃焼判定部と、
前記プリイグニッションの発生が判定された場合に前記インジェクタに追加の燃料を噴射させる噴射制御部と、をさらに備えた、エンジンの燃焼制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒と、当該気筒内の混合気に点火する点火プラグと、を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に示されるエンジンの燃焼制御装置が知られている。この特許文献１の燃焼制御装置は、一次コイルおよび二次コイルを含む点火コイルと、一次コイルへの通電を制御するスイッチング素子と、二次コイルの誘起電圧を受けて放電する点火プラグと、点火プラグのプラグ電極間に流れるイオン電流を検出するイオン信号検出回路と、スイッチング素子およびイオン信号検出回路に電気的に接続されたＥＣＵと、を備える。ＥＣＵは、点火時期が到来して一次コイルへの通電期間が終了すると、一次コイルへの通電開始からのイオン電流の累積値を算出し、算出した累積値に基づいてプリイグニッション（過早着火）が起きたか否かを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８８８７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１において、プリイグニッションの発生が判定された場合には、プリイグニッションを抑制するための適宜の制御が実行されることになっている。しかしながら、上記特許文献１では、一次コイルへの通電開始から通電終了（換言すれば点火時期）までの期間に検出されたイオン電流の累積値に基づいてプリイグニッションが判定されるので、プリイグニッションが判定された時点では既に点火も終了しており、燃焼がかなり進行していると考えられる。このため、少なくとも次のサイクルにならないと実質的なプリイグニッションの抑制制御を実行できないという問題があった。また、このような問題の表面化を避けるべく、プリイグニッションのような異常燃焼ができるだけ起きないようにエンジンを安全サイドに設計することも考えられるが、このようにするとエンジンの熱効率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、熱効率の向上を図りつつ異常燃焼の発生を未然に抑制することが可能なエンジンの燃焼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】
【０００６】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、当該気筒内の混合気に点火する点火プラグと、を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置であって、一次コイルおよび二次コイルを含む点火コイルと、前記一次コイルへの通電および通電停止を通じて前記二次コイルに高電圧を誘起し、誘起した当該高電圧により前記点火プラグのプラグ電極間で放電を生じさせるイグナイタと、前記気筒内のイオンに起因して前記プラグ電極間に生じるイオン電流を検出するためのバイアス電圧を前記プラグ電極間に印加するバイアス電圧生成部と、前記イオン電流を検出するイオン電流検出部と、前記混合気の圧縮に伴い前記気筒内で生じる低温酸化反応の開始に合わせて前記プラグ電極間に前記バイアス電圧が印加されるように前記バイアス電圧生成部を制御するとともに、前記低温酸化反応の開始よりも遅い時期に設定された点火時期に前記プラグ電極間で放電が生じるように前記イグナイタを制御する点火制御部と、前記バイアス電圧を印加開始した時期から前記点火時期よりも早い所定時期までの期間である検出期間中に前記イオン電流検出部が検出したイオン電流に基づいて、前記気筒内の混合気の状態である筒内ガス状態と相関するイオン電流特徴量を算出する演算部と、を備え、前記点火制御部は、前記イオン電流特徴量が算出されたサイクルと同一サイクルにおける前記点火時期を前記イオン電流特徴量に基づいて決定し、決定した前記点火時期で前記放電が行われるように前記イグナイタを制御するものである（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、点火時期よりも前に検出されたイオン電流に基づいて、筒内ガス状態と相関するイオン電流特徴量が算出されるとともに、算出された当該イオン電流特徴量に基づいて点火時期が決定されるので、点火時期を筒内ガス状態を考慮した適切な時期に調整することができる。すなわち、筒内ガス状態と相関するイオン電流特徴量は、筒内ガス状態によって変化するノッキングの起き易さを表す指標として利用できる。したがって、イオン電流特徴量に基づき点火時期が決定される本発明によれば、ノッキングが起きない範囲でできるだけ熱効率のよい点火時期で混合気に点火することができる。しかも、イオン電流特徴量は点火時期よりも前に算出されるので、当該算出が行われたサイクルと同一サイクルにおける点火時期を、ノッキングを考慮した適切な時期に予め調整することができる。これにより、熱効率の向上を図りつつノッキングの発生を未然に抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、前記イオン電流特徴量は、前記検出期間中における前記プラグ電極間の電荷量の最大値である最大電荷量であり、前記点火制御部は、前記最大電荷量が小さいほど前記点火時期を進角側に設定する（請求項２）。
【０００９】
この態様では、最大電荷量が小さいときはノッキングが起き難い筒内ガス状態にあるという知見を利用して、ノッキングの抑制と熱効率の向上とを両立し得る点火時期を最大電荷量から適切に求めることができる。
【００１０】
前記イオン電流特徴量は、前記検出期間中における前記イオン電流の最大値である最大イオン電流であってもよい。この場合、前記点火制御部は、前記最大イオン電流が小さいほど前記点火時期を進角側に設定することが好ましい（請求項３）。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許