内燃機関の制御システム
【課題】点火時期の過進角による筒内温度の上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制できる技術を提供する。
【解決手段】プラグくすぶりのおそれが検出された場合（Ｓ１０１）に、内燃機関の運転状態が過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角（Ｓ１０３）を行ない、内燃機関の運転状態が過進角不可能な領域に属する場合にはトルクコンバータの容量係数Ｃを低下して機関回転数を上昇させる（Ｓ１０４）ことで、点火プラグの温度を上昇させる。
【解決手段】プラグくすぶりのおそれが検出された場合（Ｓ１０１）に、内燃機関の運転状態が過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角（Ｓ１０３）を行ない、内燃機関の運転状態が過進角不可能な領域に属する場合にはトルクコンバータの容量係数Ｃを低下して機関回転数を上昇させる（Ｓ１０４）ことで、点火プラグの温度を上昇させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式の内燃機関を制御するシステムに関し、特に、気筒内の点火プラグに燃料またはカーボンが付着することで燃焼が不安定になるプラグくすぶりを抑制する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、空気と燃料からなる混合気を、気筒に装着された点火プラグの火花放電によって燃焼させている。ところで、気筒内に誘導される燃料が完全に燃焼せずに残存するような状態が継続すると、残留燃料または残留燃料が炭化したカーボンが点火プラグの絶縁体表面に付着する、所謂プラグくすぶりを生じる場合があった。そして、燃料またはカーボンの点火プラグへの付着量が多くなると、点火プラグの電極間の絶縁抵抗が低下し、点火コイルからの点火用高電圧が付着物を通じてリーク電流（漏洩電流）として流れ、火花放電ギャップにて飛火せずに失火などの燃焼不安定を招来する場合があった。
【０００３】
このようなプラグくすぶりを抑制する技術として、プラグくすぶりが検出されると、アイドル時であれば目標アイドル回転速度を増大させ、走行時では変速比を低速側にシフトさせることにより、機関回転数を増大させて点火プラグの温度を上昇させ、点火くすぶりを解消する技術が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、放電電流の積分値から失火に至る前のプラグくすぶりを検出し、点火時期を、例えば平均有効圧力が大きくなるように一定量進角させるとともに、燃料供給量を低減する技術が提案されている（特許文献２参照。）。
【０００５】
一方、火花点火式の内燃機関において点火時期をＭＢＴより前へ進角（以下、「過進角」とも称する）させることで、筒内温度のピーク値を効率よく上昇させることができる現象が見出されている。これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果とピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果との相乗効果が得られることに因ると考えられる。
【０００６】
この過進角を行うことにより点火プラグの温度を上昇させ、効率よくプラグくすぶりを抑制することも考えられる。しかし、内燃機関の運転状態によっては、ノッキング発生のおそれがあるなどの理由から点火時期を過進角させることが困難な場合があり、このような場合には、過進角を行うことによりプラグくすぶりを抑制することが困難な場合があった。
【特許文献１】特開２００７−５６７７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１７３２号公報
【特許文献３】特開平７−１５０９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火時期の過進角による筒内温度の上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するために、プラグくすぶりが検出された場合に、内燃機関の運転状態が過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角を行ない、内燃機
関の運転状態が過進角不可能な領域に属する場合には機関回転数を上昇させることで、点火プラグの温度を上昇させることを最大の特徴とする。
【０００９】
より詳しくは、火花点火式の内燃機関の点火プラグへの燃料の付着に起因する点火不良のおそれがあることを検出するプラグくすぶり検出手段と、
前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角制御を行う過進角手段と、
前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属するか否かを判定する可否判定手段と、
前記内燃機関の機関回転数を上昇させる回転数上昇手段と、
を備え、
前記プラグくすぶり検出手段が前記点火不良のおそれがあることを検出した場合において、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属すると判定した場合には前記過進角手段によって前記過進角制御を行うとともに、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属しないと判定した場合には前記回転数上昇手段によって前記内燃機関の機関回転数を増加させることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、内燃機関にプラグくすぶりが発生するおそれがあると判断された場合に、内燃機関の運転状態が過進角制御が可能な運転状態に属するときには、過進角制御を実施することで筒内温度のピークを効率よく上昇させることができ、点火プラグに付着した燃料またはカーボンを除去できる。また、内燃機関にプラグくすぶりが発生するおそれがあると判断された場合に、運転状態が過進角制御が可能な運転状態に属しないときには、機関回転数を上昇させることで点火プラグの温度を上昇させることができる。従って、効率的にプラグくすぶりを抑制可能な過進角制御の効果を最大限に利用しつつ内燃機関のより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制することが可能である。
【００１１】
また、本発明においては、前記内燃機関のクランク軸の回転を入力とし、該回転を駆動輪に出力として伝達するとともに、その伝達トルク容量を変更可能な可変容量トルクコンバータをさらに備え、前記回転数上昇手段は、前記可変容量トルクコンバータの伝達トルク容量を低下させることにより前記内燃機関の機関回転数を増加させるようにしてもよい。
【００１２】
これによれば、可変容量トルクコンバータの伝達可能なトルク容量（容量係数Ｃで表される）を変更することで容易に機関回転数を増加することができる。また、この場合には、例えば出力ギア比を変更して機関回転数を増加させる場合と比較して、トルクコンバータにおける動力の伝達効率自体を低下させることができるので、結果的に内燃機関の出力を高めることとなり、より確実に点火プラグの温度を上昇させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明においては、前記回転数上昇手段が前記内燃機関の機関回転数を増加させた後の前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属する場合には、前記過進角手段による前記過進角制御を、機関回転数の増加と併せて行うようにしてもよい。
【００１４】
すなわち本発明においては、プラグくすぶりのおそれがあると判定された場合であって、内燃機関の運転状態が過進角制御が可能な領域に属していないときには、機関回転数を増加させる制御が行なわれる。基本的には、この制御によって点火プラグの温度を上昇させることができ、プラグくすぶりを抑制することが可能である。しかし、機関回転数の変更後の運転状態が過進角制御の可能な領域に属しているときには、併せて過進角制御を実行してもよい。そうすれば、より効率よく点火プラグの温度を上昇させることができ、より短期間で、より確実にプラグくすぶりを抑制することが可能となる。
【００１５】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過進角制御の実行による筒内温度のピーク値上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。
【００１９】
吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。スロットル弁６より下流の吸気通路３０には、該吸気通路３０内の圧力（吸気圧）を測定する吸気圧センサ７が設けられている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ８が設けられている。
【００２０】
一方、排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒などの触媒を排気浄化触媒として具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。
【００２１】
また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１０と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１１が設けられている。これら吸気弁１０と排気弁１１は、吸気側カムシャフト１２と排気側カムシャフト１３によりそれぞれ開閉駆動される。
【００２２】
気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１４が配置されている。また、気筒２内に直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁５が配置されている。さらに、気筒２内にはピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７と接続されている。
【００２３】
クランクシャフト１７の近傍には、該クランクシャフト１７の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１８が配置されている。更に、内燃機関１には、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ１９が取り付けられている。
【００２４】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２０は、前述したエアフローメータ８、吸気圧センサ７、クランクポジションセンサ１８、水温センサ１９等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。また、ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、点火プラグ１４等を電気的に制御する。
【００２５】
ここで、内燃機関１においては、例えば、イグニッションＯＮされてから内燃機関１の
暖機が終了する前にイグニッションＯＦＦされるような運転がなされると、その際に気筒２内に導入された燃料が燃焼せずに残留し、点火プラグ１４に付着する場合があった。そして、燃料または燃料が炭化したカーボンの点火プラグ１４への付着量が多くなると、点火プラグ１４の電極間の絶縁抵抗が低下し、点火コイルからの点火用高電圧が付着物を通じてリーク電流（漏洩電流）として流れ、火花放電ギャップにて飛火せずに失火などの燃焼不安定を招来する場合があった。
【００２６】
これに対し本実施例においては、内燃機関１においてプラグくすぶりのおそれが生じたことを検出し、プラグくすぶりのおそれが検出された場合には、一定期間に亘って点火プラグの点火時期をＭＢＴより前まで進角させる過進角制御を行うこととした。これにより、当該気筒２の燃焼行程における筒内温度のピーク値を高め、残留している燃料を気化し、カーボンを酸化除去することができる。
【００２７】
内燃機関１の点火時期が過進角された場合は、点火時期がＭＢＴに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピークが圧縮上死点前へシフトする。
【００２８】
よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作（下死点から上死点へ向かう動作）による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。なお、点火時期のＭＢＴより前への過進角はＥＣＵ２０の指令によって実行されるので、本実施例において過進角手段はＥＣＵ２０を含んで構成される。
【００２９】
図２には、気筒２における点火時期とトルク及び、筒内最高温度との関係のグラフを示す。横軸は点火プラグ１４の点火時期、縦軸はトルク及び筒内最高温度である。図２から分かるように、点火時期をＭＢＴから進角していくと、トルクは低下していく一方、筒内最高温度は上昇し、ＳＴ１で最高となる。
【００３０】
このように、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで過進角させることにより、気筒２内の最高温度を上昇させることができる。その結果、点火プラグ１４の温度を上昇させることができ、より効率的に、点火プラグ１４に付着している燃料を気化し、またはカーボンを酸化除去することができる。
【００３１】
しかしながら、高負荷の運転状態において上記の過進角制御を実行すると、ノッキングが生じ易くなるなどの理由から、過進角制御が許可される運転状態は限られている。図３には、過進角制御が許可される運転状態の範囲である過進角許可領域の例について図示する。
【００３２】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の運転状態が図３における過進角許可領域に属する場合にのみ過進角制御を行ない、内燃機関１の運転状態が図３における過進角不許可領域に属する場合には、機関回転数を上昇させることで点火プラグ１４の温度を上昇させ、プラグくすぶりを抑制することとした。
【００３３】
図４には、本実施例に係る内燃機関１の動力伝達系を含んだ概略構成を示す。図４において、内燃機関１のクランク軸１７には自動変速機２５が結合されており、内燃機関１のクランク軸１７の回転は、この自動変速機２５で変速された後、駆動輪３５に伝達される。また、自動変速機２５はトルクコンバータ２５ａとトランスミッション２５ｂによって構成されている。
【００３４】
このトルクコンバータ２５ａは流体を介して動力を伝達する装置で、クランク軸１７の回転トルクと回転数を入力とし、その出力軸がトランスミッション２５ｂに対する入力軸となっている。そして、本実施例におけるトルクコンバータ２５ａは、伝達可能なトルク容量を変更可能な可変容量トルクコンバータである。具体的には、内部のクラッチ（不図示）のＯＮ／ＯＦＦによって、容量係数Ｃを２段階に変更可能である。
【００３５】
ここで、トルクコンバータ２５ａで伝達可能なトルク（伝達トルク容量）を示す容量係数Ｃは以下のように表される。
Ｃ＝Ｔ１／Ｎ１２・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここでＣは容量係数、Ｔ１は入力側トルク、Ｎ１は入力側回転数である。
【００３６】
また、効率ηは以下のように表される。
η＝ｅ×ｔ／Ｃ・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここでｔはトルク比でありｔ＝Ｔ２／Ｔ１である。ｅは速度比でありｅ＝Ｎ２／Ｎ１である。Ｔ２は出力側トルク、Ｎ２は出力側回転数である。
【００３７】
また、トルクコンバータ２５ａにおける速度比ｅ、トルク比ｔ、容量係数Ｃ、効率ηの関係を図５に示す。すなわち、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを小さくなる側に変更することで、トルクコンバータ２５ａにおける効率ηが低減するとともに、（１）式より、同じ入力側トルクＴ１を伝達するための入力側回転数Ｎ１は大きくなる。
【００３８】
従って、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させることにより、機関回転数を上昇させることができ、その結果、点火プラグ１４の温度を上昇させてプラグくすぶりを抑制できる。
【００３９】
また、本実施例のようにトルクコンバータ３５ａの容量係数Ｃを制御することで内燃機関１の機関回転数を変化させる場合は、例えば出力ギア比を変更して機関回転数を増加させる場合と比較して、効率ηを低下させることができるので、結果的に内燃機関１の出力を高めることとなり、より確実に点火プラグ１４の温度を上昇させることが可能となる。
【００４０】
また、本実施例においてより具体的には、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準としての所定回数ｎ（以下、「判定基準回数ｎ」ともいう。）以上となった場合にプラグくすぶりのおそれがあると判定する。ここで、ショートトリップ運転とは、イグニッションＯＮの後、プラグ温度が上昇しないような短時間または短距離の運転をした後にイグニッションＯＦＦするような運転をいう。このようなショートトリップ運転が連続して行なわれると、点火プラグ１４に付着した燃料が蒸発しないまま、次のショートトリップ運転が重ねて行われるために、点火プラグ１４に燃料およびカーボンが堆積し易くプラグくすぶりが生じ易い。従って、連続ショートトリップ運転回数ｎｉは、ショートトリップ運転が連続して行なわれた回数である。
【００４１】
なお、１回の運転がショートトリップ運転にあたるか否かは、イグニッションＯＮの間においてエアフローメータ８で検出された空気量の積算値である積算吸入空気流量が閾値Ｘｉ未満か否かで判定する。図６には、ショートトリップ運転判定の際の積算空気流量と閾値Ｘｉとの関係について示す。
【００４２】
そして、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準回数ｎ以上となった場合には、プラグくすぶりのおそれがあると判定されるので、点火時期の過進角が可能な場合には過進角制御を行い、不可能な場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて効率ηを低下させる。これにより点火プラグ１４の温度を上昇させ、付着した燃料を気化またはカーボンを酸化除去する。
【００４３】
次に、本実施例におけるプラグくすぶり抑制のための具体的な制御フローについて説明する。図７は、本実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチンである。本ルーチンは、内燃機関１の電源がＯＮされている期間中はＥＣＵ２０によって所定期間毎に実行されるルーチンである。
【００４４】
本ルーチンが実行されるとまず、Ｓ１０１において、前回のイグニッションＯＦＦ時において、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが予め定められた判定基準回数ｎ以上か否かが判定される。ここで連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準回数ｎより少ないと判定された場合には、プラグくすぶりのおそれがないと判断されるので、そのまま一旦本ルーチンを終了する。
【００４５】
一方、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準回数ｎ以上と判定された場合には、プラグくすぶりのおそれがあると判定されるので、Ｓ１０２に進む。
【００４６】
Ｓ１０２においては、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属するか否かが判定される。ここで、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属すると判定された場合にはＳ１０３に進む。一方、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属さないと判定された場合には、Ｓ１０４に進む。なお、内燃機関１の運転状態における過進角許可領域は、予め実験などによって定義されてもよいが、その他、ノッキングが発生する閾値としてのトレースノック点がＭＢＴより進角側にある領域として定義されてもよい。
【００４７】
Ｓ１０３においては、点火時期の過進角（過進角制御）を実行する。ここでは、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグに付着すると推定される燃料及びカーボンを除去するのに充分な時間だけ点火時期の過進角（過進角制御）が継続され、その後通常の点火時期に戻される。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０５に進む。
【００４８】
一方、Ｓ１０４においては、トルクコンバータ２５ａのクラッチ（不図示）を作動させて容量係数Ｃを低下させる。これによりトルクコンバータ２５ａにおける効率ηが低下し、内燃機関１の機関回転数Ｎ１が相対的に増加する。この作用により点火プラグ１４の温度が上昇する。ここでは、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグ１４に付着すると推定される燃料及びカーボンを除去するのに充分な時間だけ容量係数Ｃの低下が継続され、その後通常の容量係数Ｃに戻される。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。
【００４９】
Ｓ１０５においては、連続ショートトリップ運転回数ｎｉの値をリセットする。Ｓ１０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５０】
以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関１においてプラグくすぶりのおそれがあると判定された場合には、内燃機関１の運転状態が過進角可能な領域に属するか否かを判定し、過進角可能な領域に属していれば点火時期の過進角を実行する。一方、過進角が可能な領域に属しないと判定された場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて機関回転数Ｎ１を増加させることで、点火プラグ１４の温度を上昇させる。
【００５１】
従って、本実施例によれば、より効率のよい点火プラグ温度上昇手法である点火時期の過進角の効果を最大限に活かしながら、より広範囲の運転状態において点火プラグ１４の温度を上昇させ、プラグくすぶりを抑制することが可能となる。
【００５２】
また、点火時期の過進角を実行しない場合には、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させ内燃機関１の機関回転数Ｎ１を相対的に増加させて点火プラグ１４の温度を上
昇させるので、単純に出力ギア比を変更して機関回転数を増加させる場合と比較して、内燃機関１の出力の増大を伴わせることができ、より確実に点火プラグ１４の温度を上昇させることが可能となる。
【００５３】
次に、本実施例におけるプラグくすぶり抑制制御の別の態様について説明する。この場合は、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを変化させた場合には、内燃機関１の運転状態も変化することに着目したものである。すなわち、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを変化させた際に、再度、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属するか否かを判定し、このときに内燃機関１の運転状態が過進角可能となっている場合には、点火時期の過進角を併せて実行する例について説明する。
【００５４】
図８には、本実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチン２についてのフローチャートを示す。プラグくすぶり抑制ルーチン２が実行された場合において、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理は、プラグくすぶり抑制ルーチンと同等であるので説明を省略する。Ｓ１０２において否定判定された場合には本ルーチンでは、Ｓ２０１に進み、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下を開始する。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。
【００５５】
Ｓ２０２においては、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属するか否かが判定される。ここで肯定判定された場合にはＳ２０３に進む。一方、否定判定された場合にはＳ２０４に進む。
【００５６】
Ｓ２０３においては、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下に加えて点火時期の過進角（過進角制御）が実行される。ここでは、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグ１４に付着すると推定される燃料及びカーボンを、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下に加えて点火時期の過進角を実行して除去するのに充分な時間だけ点火時期の過進角が継続され、その後通常の点火時期に戻される。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０５に進む。
【００５７】
一方、Ｓ２０４においては、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低減制御を継続する。より具体的には、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグ１４に付着すると推定される燃料及びカーボンを除去するのに充分な時間だけトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低減制御を継続する。Ｓ２０４の処理が終了するとＳ２０５に進む。
【００５８】
Ｓ２０５においては、連続ショートトリップ運転回数ｎｉをリセットするとともに、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを通常の値に戻す。Ｓ２０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
以上、説明したように、プラグくすぶり抑制ルーチン２では、プラグくすぶりのおそれがあると判定された場合には、内燃機関１の運転状態が過進角可能な領域に属するかどうかを判定し、過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角を実行する。一方、過進角が可能な領域に属しない場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて機関回転数Ｎ１を増加させる。そして、さらに、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下中における内燃機関１の運転状態が、内燃機関１の運転状態が過進角可能な領域に属するかどうかを判定し、過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角（過進角制御）を併せて実行する。
【００６０】
従って、本実施例によれば、より効率よく点火プラグ１４の温度を上昇させることのできる、点火時期の過進角の実行機会をさらに増やすことができ、より短期間で、より確実に点火プラグ１４の温度を上昇させることが可能となる。
【００６１】
図９には、本実施例におけるプラグくすぶり抑制制御の作用について示す。図９において、実線で示すのは点火プラグ１４の温度についての等温線であり、線幅が太い方が温度が高くなることを示す。また、破線で示すのは内燃機関１における等出力線である。Ａで示すのは、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させた後の運転状態が過進角許可領域に属しない場合である。Ｂで示すには、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させた後の運転状態が過進角許可領域に属する場合である。
【００６２】
Ａ、Ｂ両方の場合において、容量係数Ｃの変更後の運転状態は等出力線より上側（より点火プラグ１４の温度が高い側）に位置し、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低減する手法をとることによって、出力ギア比を変更する手法と比較しても、より効率よく点火プラグ１４の温度を上昇させられることが判る。また、Ｂの場合には、さらに点火時期の過進角を併せて行うことが可能であり、さらに効率よく点火プラグ１４の温度を上昇させられることが判る。
【００６３】
なお、上記のプラグくすぶり抑制ルーチン及び、プラグくすぶり抑制ルーチン２において、Ｓ１０１の処理を実行するＥＣＵ２０は、プラグくすぶり検出手段を構成する。また、Ｓ１０２及びＳ２０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、可否判定手段を構成する。また、Ｓ１０４、Ｓ２０１及びＳ２０４の処理を実行するＥＣＵ２０は、回転数上昇手段を構成する。
【００６４】
また、上記の実施例においては、内燃機関１の運転状態が過進角が可能な領域に属しない場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて機関回転数Ｎ１を増加させる例についてのみ説明した。これに対し、内燃機関１の運転状態が過進角が可能な領域に属しない場合には例えば出力ギア比を変更するなど、他の手法によって機関回転数を増加させて点火プラグ１４の温度を上昇させる制御を行ってもよい。このことによっても、点火時期の過進角による筒内温度の上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関１におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制できるという効果を得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例における内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る気筒における点火時期と内燃機関のトルク及び筒内最高温度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例に過進角許可領域と過進角不許可領域の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例における内燃機関と動力伝達系を含んだ概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係るトルクコンバータ２５ａにおける速度比ｅ、トルク比ｔ、容量係数Ｃ、効率ηの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例におけるショートトリップ運転判定の際の積算空気流量と閾値Ｘｉとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチン２を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチン及び、プラグくすぶり抑制ルーチン２を実行した場合の作用について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１０・・・・吸気弁
１１・・・・排気弁
１２・・・・吸気側カムシャフト
１３・・・・排気側カムシャフト
１４・・・・点火プラグ
１５・・・・ピストン
１６・・・・コネクティングロッド
１７・・・・クランクシャフト
１８・・・・クランクポジションセンサ
１９・・・・水温センサ
２０・・・・ＥＣＵ
２５・・・・自動変速機
２５ａ・・・・トルクコンバータ
２５ｂ・・・・トランスミッション
３０・・・・吸気通路
３５・・・・駆動輪
４０・・・・排気通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式の内燃機関を制御するシステムに関し、特に、気筒内の点火プラグに燃料またはカーボンが付着することで燃焼が不安定になるプラグくすぶりを抑制する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、空気と燃料からなる混合気を、気筒に装着された点火プラグの火花放電によって燃焼させている。ところで、気筒内に誘導される燃料が完全に燃焼せずに残存するような状態が継続すると、残留燃料または残留燃料が炭化したカーボンが点火プラグの絶縁体表面に付着する、所謂プラグくすぶりを生じる場合があった。そして、燃料またはカーボンの点火プラグへの付着量が多くなると、点火プラグの電極間の絶縁抵抗が低下し、点火コイルからの点火用高電圧が付着物を通じてリーク電流（漏洩電流）として流れ、火花放電ギャップにて飛火せずに失火などの燃焼不安定を招来する場合があった。
【０００３】
このようなプラグくすぶりを抑制する技術として、プラグくすぶりが検出されると、アイドル時であれば目標アイドル回転速度を増大させ、走行時では変速比を低速側にシフトさせることにより、機関回転数を増大させて点火プラグの温度を上昇させ、点火くすぶりを解消する技術が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、放電電流の積分値から失火に至る前のプラグくすぶりを検出し、点火時期を、例えば平均有効圧力が大きくなるように一定量進角させるとともに、燃料供給量を低減する技術が提案されている（特許文献２参照。）。
【０００５】
一方、火花点火式の内燃機関において点火時期をＭＢＴより前へ進角（以下、「過進角」とも称する）させることで、筒内温度のピーク値を効率よく上昇させることができる現象が見出されている。これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果とピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果との相乗効果が得られることに因ると考えられる。
【０００６】
この過進角を行うことにより点火プラグの温度を上昇させ、効率よくプラグくすぶりを抑制することも考えられる。しかし、内燃機関の運転状態によっては、ノッキング発生のおそれがあるなどの理由から点火時期を過進角させることが困難な場合があり、このような場合には、過進角を行うことによりプラグくすぶりを抑制することが困難な場合があった。
【特許文献１】特開２００７−５６７７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１７３２号公報
【特許文献３】特開平７−１５０９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火時期の過進角による筒内温度の上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するために、プラグくすぶりが検出された場合に、内燃機関の運転状態が過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角を行ない、内燃機
関の運転状態が過進角不可能な領域に属する場合には機関回転数を上昇させることで、点火プラグの温度を上昇させることを最大の特徴とする。
【０００９】
より詳しくは、火花点火式の内燃機関の点火プラグへの燃料の付着に起因する点火不良のおそれがあることを検出するプラグくすぶり検出手段と、
前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角制御を行う過進角手段と、
前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属するか否かを判定する可否判定手段と、
前記内燃機関の機関回転数を上昇させる回転数上昇手段と、
を備え、
前記プラグくすぶり検出手段が前記点火不良のおそれがあることを検出した場合において、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属すると判定した場合には前記過進角手段によって前記過進角制御を行うとともに、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属しないと判定した場合には前記回転数上昇手段によって前記内燃機関の機関回転数を増加させることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、内燃機関にプラグくすぶりが発生するおそれがあると判断された場合に、内燃機関の運転状態が過進角制御が可能な運転状態に属するときには、過進角制御を実施することで筒内温度のピークを効率よく上昇させることができ、点火プラグに付着した燃料またはカーボンを除去できる。また、内燃機関にプラグくすぶりが発生するおそれがあると判断された場合に、運転状態が過進角制御が可能な運転状態に属しないときには、機関回転数を上昇させることで点火プラグの温度を上昇させることができる。従って、効率的にプラグくすぶりを抑制可能な過進角制御の効果を最大限に利用しつつ内燃機関のより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制することが可能である。
【００１１】
また、本発明においては、前記内燃機関のクランク軸の回転を入力とし、該回転を駆動輪に出力として伝達するとともに、その伝達トルク容量を変更可能な可変容量トルクコンバータをさらに備え、前記回転数上昇手段は、前記可変容量トルクコンバータの伝達トルク容量を低下させることにより前記内燃機関の機関回転数を増加させるようにしてもよい。
【００１２】
これによれば、可変容量トルクコンバータの伝達可能なトルク容量（容量係数Ｃで表される）を変更することで容易に機関回転数を増加することができる。また、この場合には、例えば出力ギア比を変更して機関回転数を増加させる場合と比較して、トルクコンバータにおける動力の伝達効率自体を低下させることができるので、結果的に内燃機関の出力を高めることとなり、より確実に点火プラグの温度を上昇させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明においては、前記回転数上昇手段が前記内燃機関の機関回転数を増加させた後の前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属する場合には、前記過進角手段による前記過進角制御を、機関回転数の増加と併せて行うようにしてもよい。
【００１４】
すなわち本発明においては、プラグくすぶりのおそれがあると判定された場合であって、内燃機関の運転状態が過進角制御が可能な領域に属していないときには、機関回転数を増加させる制御が行なわれる。基本的には、この制御によって点火プラグの温度を上昇させることができ、プラグくすぶりを抑制することが可能である。しかし、機関回転数の変更後の運転状態が過進角制御の可能な領域に属しているときには、併せて過進角制御を実行してもよい。そうすれば、より効率よく点火プラグの温度を上昇させることができ、より短期間で、より確実にプラグくすぶりを抑制することが可能となる。
【００１５】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過進角制御の実行による筒内温度のピーク値上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。
【００１９】
吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。スロットル弁６より下流の吸気通路３０には、該吸気通路３０内の圧力（吸気圧）を測定する吸気圧センサ７が設けられている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ８が設けられている。
【００２０】
一方、排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒などの触媒を排気浄化触媒として具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。
【００２１】
また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１０と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１１が設けられている。これら吸気弁１０と排気弁１１は、吸気側カムシャフト１２と排気側カムシャフト１３によりそれぞれ開閉駆動される。
【００２２】
気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１４が配置されている。また、気筒２内に直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁５が配置されている。さらに、気筒２内にはピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７と接続されている。
【００２３】
クランクシャフト１７の近傍には、該クランクシャフト１７の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１８が配置されている。更に、内燃機関１には、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ１９が取り付けられている。
【００２４】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２０は、前述したエアフローメータ８、吸気圧センサ７、クランクポジションセンサ１８、水温センサ１９等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。また、ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、点火プラグ１４等を電気的に制御する。
【００２５】
ここで、内燃機関１においては、例えば、イグニッションＯＮされてから内燃機関１の
暖機が終了する前にイグニッションＯＦＦされるような運転がなされると、その際に気筒２内に導入された燃料が燃焼せずに残留し、点火プラグ１４に付着する場合があった。そして、燃料または燃料が炭化したカーボンの点火プラグ１４への付着量が多くなると、点火プラグ１４の電極間の絶縁抵抗が低下し、点火コイルからの点火用高電圧が付着物を通じてリーク電流（漏洩電流）として流れ、火花放電ギャップにて飛火せずに失火などの燃焼不安定を招来する場合があった。
【００２６】
これに対し本実施例においては、内燃機関１においてプラグくすぶりのおそれが生じたことを検出し、プラグくすぶりのおそれが検出された場合には、一定期間に亘って点火プラグの点火時期をＭＢＴより前まで進角させる過進角制御を行うこととした。これにより、当該気筒２の燃焼行程における筒内温度のピーク値を高め、残留している燃料を気化し、カーボンを酸化除去することができる。
【００２７】
内燃機関１の点火時期が過進角された場合は、点火時期がＭＢＴに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピークが圧縮上死点前へシフトする。
【００２８】
よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作（下死点から上死点へ向かう動作）による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。なお、点火時期のＭＢＴより前への過進角はＥＣＵ２０の指令によって実行されるので、本実施例において過進角手段はＥＣＵ２０を含んで構成される。
【００２９】
図２には、気筒２における点火時期とトルク及び、筒内最高温度との関係のグラフを示す。横軸は点火プラグ１４の点火時期、縦軸はトルク及び筒内最高温度である。図２から分かるように、点火時期をＭＢＴから進角していくと、トルクは低下していく一方、筒内最高温度は上昇し、ＳＴ１で最高となる。
【００３０】
このように、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで過進角させることにより、気筒２内の最高温度を上昇させることができる。その結果、点火プラグ１４の温度を上昇させることができ、より効率的に、点火プラグ１４に付着している燃料を気化し、またはカーボンを酸化除去することができる。
【００３１】
しかしながら、高負荷の運転状態において上記の過進角制御を実行すると、ノッキングが生じ易くなるなどの理由から、過進角制御が許可される運転状態は限られている。図３には、過進角制御が許可される運転状態の範囲である過進角許可領域の例について図示する。
【００３２】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の運転状態が図３における過進角許可領域に属する場合にのみ過進角制御を行ない、内燃機関１の運転状態が図３における過進角不許可領域に属する場合には、機関回転数を上昇させることで点火プラグ１４の温度を上昇させ、プラグくすぶりを抑制することとした。
【００３３】
図４には、本実施例に係る内燃機関１の動力伝達系を含んだ概略構成を示す。図４において、内燃機関１のクランク軸１７には自動変速機２５が結合されており、内燃機関１のクランク軸１７の回転は、この自動変速機２５で変速された後、駆動輪３５に伝達される。また、自動変速機２５はトルクコンバータ２５ａとトランスミッション２５ｂによって構成されている。
【００３４】
このトルクコンバータ２５ａは流体を介して動力を伝達する装置で、クランク軸１７の回転トルクと回転数を入力とし、その出力軸がトランスミッション２５ｂに対する入力軸となっている。そして、本実施例におけるトルクコンバータ２５ａは、伝達可能なトルク容量を変更可能な可変容量トルクコンバータである。具体的には、内部のクラッチ（不図示）のＯＮ／ＯＦＦによって、容量係数Ｃを２段階に変更可能である。
【００３５】
ここで、トルクコンバータ２５ａで伝達可能なトルク（伝達トルク容量）を示す容量係数Ｃは以下のように表される。
Ｃ＝Ｔ１／Ｎ１２・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここでＣは容量係数、Ｔ１は入力側トルク、Ｎ１は入力側回転数である。
【００３６】
また、効率ηは以下のように表される。
η＝ｅ×ｔ／Ｃ・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここでｔはトルク比でありｔ＝Ｔ２／Ｔ１である。ｅは速度比でありｅ＝Ｎ２／Ｎ１である。Ｔ２は出力側トルク、Ｎ２は出力側回転数である。
【００３７】
また、トルクコンバータ２５ａにおける速度比ｅ、トルク比ｔ、容量係数Ｃ、効率ηの関係を図５に示す。すなわち、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを小さくなる側に変更することで、トルクコンバータ２５ａにおける効率ηが低減するとともに、（１）式より、同じ入力側トルクＴ１を伝達するための入力側回転数Ｎ１は大きくなる。
【００３８】
従って、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させることにより、機関回転数を上昇させることができ、その結果、点火プラグ１４の温度を上昇させてプラグくすぶりを抑制できる。
【００３９】
また、本実施例のようにトルクコンバータ３５ａの容量係数Ｃを制御することで内燃機関１の機関回転数を変化させる場合は、例えば出力ギア比を変更して機関回転数を増加させる場合と比較して、効率ηを低下させることができるので、結果的に内燃機関１の出力を高めることとなり、より確実に点火プラグ１４の温度を上昇させることが可能となる。
【００４０】
また、本実施例においてより具体的には、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準としての所定回数ｎ（以下、「判定基準回数ｎ」ともいう。）以上となった場合にプラグくすぶりのおそれがあると判定する。ここで、ショートトリップ運転とは、イグニッションＯＮの後、プラグ温度が上昇しないような短時間または短距離の運転をした後にイグニッションＯＦＦするような運転をいう。このようなショートトリップ運転が連続して行なわれると、点火プラグ１４に付着した燃料が蒸発しないまま、次のショートトリップ運転が重ねて行われるために、点火プラグ１４に燃料およびカーボンが堆積し易くプラグくすぶりが生じ易い。従って、連続ショートトリップ運転回数ｎｉは、ショートトリップ運転が連続して行なわれた回数である。
【００４１】
なお、１回の運転がショートトリップ運転にあたるか否かは、イグニッションＯＮの間においてエアフローメータ８で検出された空気量の積算値である積算吸入空気流量が閾値Ｘｉ未満か否かで判定する。図６には、ショートトリップ運転判定の際の積算空気流量と閾値Ｘｉとの関係について示す。
【００４２】
そして、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準回数ｎ以上となった場合には、プラグくすぶりのおそれがあると判定されるので、点火時期の過進角が可能な場合には過進角制御を行い、不可能な場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて効率ηを低下させる。これにより点火プラグ１４の温度を上昇させ、付着した燃料を気化またはカーボンを酸化除去する。
【００４３】
次に、本実施例におけるプラグくすぶり抑制のための具体的な制御フローについて説明する。図７は、本実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチンである。本ルーチンは、内燃機関１の電源がＯＮされている期間中はＥＣＵ２０によって所定期間毎に実行されるルーチンである。
【００４４】
本ルーチンが実行されるとまず、Ｓ１０１において、前回のイグニッションＯＦＦ時において、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが予め定められた判定基準回数ｎ以上か否かが判定される。ここで連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準回数ｎより少ないと判定された場合には、プラグくすぶりのおそれがないと判断されるので、そのまま一旦本ルーチンを終了する。
【００４５】
一方、連続ショートトリップ運転回数ｎｉが判定基準回数ｎ以上と判定された場合には、プラグくすぶりのおそれがあると判定されるので、Ｓ１０２に進む。
【００４６】
Ｓ１０２においては、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属するか否かが判定される。ここで、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属すると判定された場合にはＳ１０３に進む。一方、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属さないと判定された場合には、Ｓ１０４に進む。なお、内燃機関１の運転状態における過進角許可領域は、予め実験などによって定義されてもよいが、その他、ノッキングが発生する閾値としてのトレースノック点がＭＢＴより進角側にある領域として定義されてもよい。
【００４７】
Ｓ１０３においては、点火時期の過進角（過進角制御）を実行する。ここでは、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグに付着すると推定される燃料及びカーボンを除去するのに充分な時間だけ点火時期の過進角（過進角制御）が継続され、その後通常の点火時期に戻される。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０５に進む。
【００４８】
一方、Ｓ１０４においては、トルクコンバータ２５ａのクラッチ（不図示）を作動させて容量係数Ｃを低下させる。これによりトルクコンバータ２５ａにおける効率ηが低下し、内燃機関１の機関回転数Ｎ１が相対的に増加する。この作用により点火プラグ１４の温度が上昇する。ここでは、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグ１４に付着すると推定される燃料及びカーボンを除去するのに充分な時間だけ容量係数Ｃの低下が継続され、その後通常の容量係数Ｃに戻される。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。
【００４９】
Ｓ１０５においては、連続ショートトリップ運転回数ｎｉの値をリセットする。Ｓ１０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５０】
以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関１においてプラグくすぶりのおそれがあると判定された場合には、内燃機関１の運転状態が過進角可能な領域に属するか否かを判定し、過進角可能な領域に属していれば点火時期の過進角を実行する。一方、過進角が可能な領域に属しないと判定された場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて機関回転数Ｎ１を増加させることで、点火プラグ１４の温度を上昇させる。
【００５１】
従って、本実施例によれば、より効率のよい点火プラグ温度上昇手法である点火時期の過進角の効果を最大限に活かしながら、より広範囲の運転状態において点火プラグ１４の温度を上昇させ、プラグくすぶりを抑制することが可能となる。
【００５２】
また、点火時期の過進角を実行しない場合には、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させ内燃機関１の機関回転数Ｎ１を相対的に増加させて点火プラグ１４の温度を上
昇させるので、単純に出力ギア比を変更して機関回転数を増加させる場合と比較して、内燃機関１の出力の増大を伴わせることができ、より確実に点火プラグ１４の温度を上昇させることが可能となる。
【００５３】
次に、本実施例におけるプラグくすぶり抑制制御の別の態様について説明する。この場合は、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを変化させた場合には、内燃機関１の運転状態も変化することに着目したものである。すなわち、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを変化させた際に、再度、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属するか否かを判定し、このときに内燃機関１の運転状態が過進角可能となっている場合には、点火時期の過進角を併せて実行する例について説明する。
【００５４】
図８には、本実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチン２についてのフローチャートを示す。プラグくすぶり抑制ルーチン２が実行された場合において、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理は、プラグくすぶり抑制ルーチンと同等であるので説明を省略する。Ｓ１０２において否定判定された場合には本ルーチンでは、Ｓ２０１に進み、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下を開始する。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。
【００５５】
Ｓ２０２においては、内燃機関１の運転状態が過進角許可領域に属するか否かが判定される。ここで肯定判定された場合にはＳ２０３に進む。一方、否定判定された場合にはＳ２０４に進む。
【００５６】
Ｓ２０３においては、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下に加えて点火時期の過進角（過進角制御）が実行される。ここでは、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグ１４に付着すると推定される燃料及びカーボンを、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下に加えて点火時期の過進角を実行して除去するのに充分な時間だけ点火時期の過進角が継続され、その後通常の点火時期に戻される。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０５に進む。
【００５７】
一方、Ｓ２０４においては、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低減制御を継続する。より具体的には、ｎ回のショートトリップ運転が連続して行われた際に点火プラグ１４に付着すると推定される燃料及びカーボンを除去するのに充分な時間だけトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低減制御を継続する。Ｓ２０４の処理が終了するとＳ２０５に進む。
【００５８】
Ｓ２０５においては、連続ショートトリップ運転回数ｎｉをリセットするとともに、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを通常の値に戻す。Ｓ２０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
以上、説明したように、プラグくすぶり抑制ルーチン２では、プラグくすぶりのおそれがあると判定された場合には、内燃機関１の運転状態が過進角可能な領域に属するかどうかを判定し、過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角を実行する。一方、過進角が可能な領域に属しない場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて機関回転数Ｎ１を増加させる。そして、さらに、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃの低下中における内燃機関１の運転状態が、内燃機関１の運転状態が過進角可能な領域に属するかどうかを判定し、過進角可能な領域に属する場合には点火時期の過進角（過進角制御）を併せて実行する。
【００６０】
従って、本実施例によれば、より効率よく点火プラグ１４の温度を上昇させることのできる、点火時期の過進角の実行機会をさらに増やすことができ、より短期間で、より確実に点火プラグ１４の温度を上昇させることが可能となる。
【００６１】
図９には、本実施例におけるプラグくすぶり抑制制御の作用について示す。図９において、実線で示すのは点火プラグ１４の温度についての等温線であり、線幅が太い方が温度が高くなることを示す。また、破線で示すのは内燃機関１における等出力線である。Ａで示すのは、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させた後の運転状態が過進角許可領域に属しない場合である。Ｂで示すには、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させた後の運転状態が過進角許可領域に属する場合である。
【００６２】
Ａ、Ｂ両方の場合において、容量係数Ｃの変更後の運転状態は等出力線より上側（より点火プラグ１４の温度が高い側）に位置し、トルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低減する手法をとることによって、出力ギア比を変更する手法と比較しても、より効率よく点火プラグ１４の温度を上昇させられることが判る。また、Ｂの場合には、さらに点火時期の過進角を併せて行うことが可能であり、さらに効率よく点火プラグ１４の温度を上昇させられることが判る。
【００６３】
なお、上記のプラグくすぶり抑制ルーチン及び、プラグくすぶり抑制ルーチン２において、Ｓ１０１の処理を実行するＥＣＵ２０は、プラグくすぶり検出手段を構成する。また、Ｓ１０２及びＳ２０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、可否判定手段を構成する。また、Ｓ１０４、Ｓ２０１及びＳ２０４の処理を実行するＥＣＵ２０は、回転数上昇手段を構成する。
【００６４】
また、上記の実施例においては、内燃機関１の運転状態が過進角が可能な領域に属しない場合にはトルクコンバータ２５ａの容量係数Ｃを低下させて機関回転数Ｎ１を増加させる例についてのみ説明した。これに対し、内燃機関１の運転状態が過進角が可能な領域に属しない場合には例えば出力ギア比を変更するなど、他の手法によって機関回転数を増加させて点火プラグ１４の温度を上昇させる制御を行ってもよい。このことによっても、点火時期の過進角による筒内温度の上昇効果を最大限に利用しつつ、内燃機関１におけるより広範囲の運転状態においてプラグくすぶりを抑制できるという効果を得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例における内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る気筒における点火時期と内燃機関のトルク及び筒内最高温度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例に過進角許可領域と過進角不許可領域の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例における内燃機関と動力伝達系を含んだ概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係るトルクコンバータ２５ａにおける速度比ｅ、トルク比ｔ、容量係数Ｃ、効率ηの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例におけるショートトリップ運転判定の際の積算空気流量と閾値Ｘｉとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチン２を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例におけるプラグくすぶり抑制ルーチン及び、プラグくすぶり抑制ルーチン２を実行した場合の作用について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１０・・・・吸気弁
１１・・・・排気弁
１２・・・・吸気側カムシャフト
１３・・・・排気側カムシャフト
１４・・・・点火プラグ
１５・・・・ピストン
１６・・・・コネクティングロッド
１７・・・・クランクシャフト
１８・・・・クランクポジションセンサ
１９・・・・水温センサ
２０・・・・ＥＣＵ
２５・・・・自動変速機
２５ａ・・・・トルクコンバータ
２５ｂ・・・・トランスミッション
３０・・・・吸気通路
３５・・・・駆動輪
４０・・・・排気通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式の内燃機関の点火プラグへの燃料の付着に起因する点火不良のおそれがあることを検出するプラグくすぶり検出手段と、
前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角制御を行う過進角手段と、
前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属するか否かを判定する可否判定手段と、
前記内燃機関の機関回転数を上昇させる回転数上昇手段と、
を備え、
前記プラグくすぶり検出手段が前記点火不良のおそれがあることを検出した場合において、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属すると判定した場合には前記過進角手段によって前記過進角制御を行うとともに、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属しないと判定した場合には前記回転数上昇手段によって前記内燃機関の機関回転数を増加させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記内燃機関のクランク軸の回転を入力とし、該回転を駆動輪に出力として伝達するとともに、その伝達トルク容量を変更可能な可変容量トルクコンバータをさらに備え、
前記回転数上昇手段は、前記可変容量トルクコンバータの伝達トルク容量を低下させることにより前記内燃機関の機関回転数を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記回転数上昇手段が前記内燃機関の機関回転数を増加させた後の前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属する場合には、前記過進角手段による前記過進角制御を、機関回転数の増加と併せて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項１】
火花点火式の内燃機関の点火プラグへの燃料の付着に起因する点火不良のおそれがあることを検出するプラグくすぶり検出手段と、
前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角制御を行う過進角手段と、
前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属するか否かを判定する可否判定手段と、
前記内燃機関の機関回転数を上昇させる回転数上昇手段と、
を備え、
前記プラグくすぶり検出手段が前記点火不良のおそれがあることを検出した場合において、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属すると判定した場合には前記過進角手段によって前記過進角制御を行うとともに、前記可否判定手段が前記内燃機関の運転状態は前記過進角制御が可能な領域に属しないと判定した場合には前記回転数上昇手段によって前記内燃機関の機関回転数を増加させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記内燃機関のクランク軸の回転を入力とし、該回転を駆動輪に出力として伝達するとともに、その伝達トルク容量を変更可能な可変容量トルクコンバータをさらに備え、
前記回転数上昇手段は、前記可変容量トルクコンバータの伝達トルク容量を低下させることにより前記内燃機関の機関回転数を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記回転数上昇手段が前記内燃機関の機関回転数を増加させた後の前記内燃機関の運転状態が、前記過進角制御が可能な領域に属する場合には、前記過進角手段による前記過進角制御を、機関回転数の増加と併せて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５７２１１（Ｐ２００９−２５７２１１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０７８７４（Ｐ２００８−１０７８７４）
【出願日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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