JP6278779B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、点火点を覆うプラグカバー内を点火室とする点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、前記燃焼室に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段と、
混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、前記空燃比調整手段を制御する制御手段とを備えたエンジンに関する。

かかるエンジンは、点火点を覆うプラグカバー内を点火室とし、そのプラグカバーに点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔を備えた点火プラグ（以下、プレチャンバー点火プラグと称する場合がある）がシリンダヘッドに装着されたものである。
そして、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内やリーン範囲内に調整すべく、制御手段により空燃比調整手段が制御される。
ちなみに、このようなエンジンは、例えば、ヒートポンプ式空調システムにおいて、ヒートポンプの駆動用として用いられ、コージェネレーションシステムにおいて、発電機の駆動用として用いられる。

つまり、このようなプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、吸気工程において燃焼室に吸気された混合気を圧縮工程において点火室に流入させて、燃焼膨張行程において点火室内の混合気をプレチャンバー点火プラグにより火花点火させ、その点火により形成された燃焼火炎を連通孔を通して燃焼室に噴出させることにより、燃焼室内の混合気を着火させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、このように、点火室に流入させた混合気を火花点火させて、点火室内で一旦燃焼させ、その燃焼火炎を連通孔から燃焼室に噴出させることにより、燃焼火炎を燃焼室内に急速に拡がらせることができるので、混合気として、空気過剰率が大きい希薄混合気を用いる場合でも、安定して燃焼させることができる。

特開２０１１−９９４０３号公報

ところで、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内やリーン範囲内に調整するエンジンでは、特に、空気過剰率を次第に高くしているとき（即ち、リーン側に調整しているとき）に、燃焼室内で失火する失火異常が発生し易い。
そして、従来のプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、通常の点火プラグ（プラグカバーを有さず、点火室のない点火プラグ）を備えたエンジンに比べて、失火異常が発生すると、その失火異常を解消するのが遅くなるという問題があった。
つまり、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、点火室内に燃焼済みのガスが残留するため、通常の点火プラグを備えたエンジンに比べて、点火点周囲の燃料濃度が薄くなって着火性が低下し易いので、失火異常を解消するのが遅くなると考えられる。
特に、混合気の空気過剰率が高くなるほど、このような失火異常を解消するのが遅くなるという問題が顕著になる。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレチャンバー点火プラグを備えながらも、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを速め得るエンジンを提供することにある。

本発明に係るエンジンは、点火点を覆うプラグカバー内を点火室とする点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、
前記燃焼室に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段と、
混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、前記空燃比調整手段を制御する制御手段とを備えたものであって、
第１特徴構成は、前記燃焼室内の失火を検出する失火検出手段と、
前記制御手段が空気過剰率を次第に高くすべく前記空燃比調整手段を制御しているときに、前記失火検出手段の検出情報に基づいて、前記失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に前記失火が発生したサイクル数の前記所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達する失火異常を判定する失火異常判定手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記失火異常判定手段により前記失火異常が判定されると、その失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前に設定される目標失火解消時点での空気過剰率が、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅で減少した目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく前記空燃比調整手段を制御するように構成されている点にある。

本発明の発明者らは、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、失火異常が発生したときにそれの解消を速めるようにすべく鋭意研究し、図３及び図４に示すように、従来のプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンと、通常の点火プラグ（プラグカバーを有さず、点火室のない点火プラグ）を備えたエンジンとで、失火異常の解消の形態に有意差があることを見出した。
ちなみに、図３は、従来のプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおける失火異常の解消の形態を示し、図４は、通常の点火プラグを備えたエンジンにおける失火異常の解消の形態を示す。

即ち、失火検出手段により、燃焼室内の失火の有無が検出されるようにした。又、空気過剰率を次第に高くすべく空燃比調整手段が制御手段により制御されているときに、失火異常判定手段により、失火検出手段の検出情報に基づいて、失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に失火が発生したサイクル数の所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達すると、失火異常であると判定されるようにした。

図３及び図４に示す例では、シリンダ内の平均有効圧が所定値以下（例えば、略０）になると、失火が発生したと見做すようにして、失火検出手段がシリンダ内の圧力を検出するシリンダ内圧力センサを備えて構成されている。そして、例えば、所定サイクル数を１００サイクルとし、失火異常と判定する失火発生率である所定値を３％として、１００サイクル経過するまでに、失火が３回以上発生すると、失火異常と判定するように構成されている。

図３及び図４はいずれも、エンジンの回転速度を一定に維持した状態で、燃料流量を所定の減少率で減少させて、空気過剰率を次第に高くしたときの失火の発生状態の推移、及び、失火発生率が所定値に達して失火異常と判定した時点から、失火異常を判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量を増大させて、空気過剰率を次第に低くしたときの失火異常の発生状態の推移を、エンジンのサイクル数の経過と共に示したものである。図３及び図４において、失火開始時点をＰｓで示し、失火異常の判定時点をＰｒで示す。但し、図３において、燃料流量の推移は実線にて示す。

図４に示すように、通常の点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常の判定時点Ｐｒから、それを判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量の増加を開始すると、その開始後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数と略同数のサイクル数が経過して、失火が発生しなくなる。
一方、図３に示すように、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常の判定時点Ｐｒから、それを判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量の増加を開始すると、その開始後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略２倍のサイクル数が経過した時点Ｐａで、失火が発生しなくなる。
つまり、通常の点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常が判定されると、燃料流量を失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの燃料流量の減少幅と略同幅増大させると、即ち、空気過剰率を失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの空気過剰率の増大幅と同幅減少すると、失火異常が解消される。
これに対して、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常が判定されると、燃料流量を失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの燃料流量の減少幅の２倍以上の幅増大させないと、即ち、空気過剰率を失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅減少しないと、失火異常が解消されないことがわかる。

そこで、本願では、失火異常が判定された後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前の時点、即ち、失火異常の判定時点Ｐｒから、失火異常を判定する前の燃料流量の空気過剰率の減少率と同率の減少率で空気過剰率を低くすると、通常の点火プラグを備えたエンジンでは失火が解消される時点、又は、その時点よりも前の時点に、目標失火解消時点Ｐｔを設定する。
又、目標空気過剰率を、失火開始時点Ｐｓでの空気過剰率よりも低く設定する。
そして、失火異常判定手段により失火異常が判定されると、制御手段により、目標失火解消時点Ｐｔでの空気過剰率が、失火開始時点から失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅で減少した目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく空燃比調整手段が制御されるようにした。
従って、プレチャンバー点火プラグを備えながらも、失火異常が発生したときには、それを解消できる時点を、通常の点火プラグを備えたエンジンにおいて失火異常を解消できる時点と同等とする、又は、その時点に近づけることができて、失火異常を解消するのを速めることができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記失火異常が判定される前の空気過剰率の増大率と同率の減少率で、空気過剰率を前記失火異常の判定時点から低くした場合に、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数の略２倍のサイクル数が前記失火異常の判定時点から経過した時点で達する空気過剰率と略同じ空気過剰率に、前記目標空気過剰率が設定される点にある。

図３から判明するように、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常の判定時点Ｐｒから、燃料流量を失火異常が判定される前の燃料流量の減少率と同率の増大率で増大すると、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略２倍のサイクル数が経過した時点Ｐａで、失火異常が解消する。
つまり、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常が判定されると、燃料流量を、失火異常の判定時点Ｐｒよりも、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの燃料流量の減少幅の２倍以上の幅増大させると、即ち、混合気の空気過剰率を、失火異常の判定時点Ｐｒよりも、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅減少すると、失火異常が解消される。
上記特徴構成によれば、目標失火解消時点Ｐｔでは、混合気の空気過剰率が、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの空気過剰率の増大幅の２倍程度の幅ほど低くなっているので、目標失火解消時点Ｐｔで失火異常が確実に解消されるようにすることが可能となる。
従って、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを一層速めることができる。

第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数の略１／３のサイクル数が経過した時点に、前記目標失火解消時点が設定される点にある。

上記特徴構成によれば、失火異常が判定された後、失火開始時点から失火異常の判定時点までのサイクル数の略１／３のサイクル数が経過した時点で、混合気の空気過剰率が目標空気過剰率にまで低くなっている。
そして、例えば、目標空気過剰率として、失火異常の判定時点よりも、失火開始時点から失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅低い値に設定すると、失火異常が判定された後、失火開始時点から失火異常の判定時点までのサイクル数の略１／３のサイクル数が経過した時点で、失火異常が確実に解消される。
従って、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを更に速めることができる。

実施形態に係るエンジンの全体構成を示すブロック図 点火回路の回路図 プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、燃料流量の増減に伴う失火の発生状態の推移を示す図 通常の点火プラグを備えたエンジンにおいて、燃料流量の増減に伴う失火の発生状態の推移を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、エンジンは、シリンダ１、そのシリンダ１内に往復摺動自在に内嵌されたピストン２、シリンダ１のシリンダヘッド１ｈに装着されたプレチャンバー点火プラグ（即ち、点火プラグ）３０、及び、このエンジンの運転を制御する制御部（制御手段の一例であり、所謂、エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ））３等を備えて構成されている。
シリンダ１内においてピストン２の頂部とシリンダヘッド１ｈとの間に、燃焼室４が形成され、シリンダヘッド１ｈには、燃焼室４に夫々連通する状態で吸気ポート５及び排気ポート（図示省略）が設けられ、更に、吸気ポート５を開閉する吸気バルブ６、排気ポートを開閉する排気バルブ（図示省略）も設けられている。

そして、吸気バルブ６及び排気バルブが開閉動作されることにより、燃焼室４において、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の各行程が順次行われて、ピストン２の往復運動が連結棒によってクランクシャフト７の回転運動として出力されるように構成されている。このような構成は、通常の４ストロークエンジンと同様の構成である。このクランクシャフト７には、起動初期に燃焼室４における燃焼を伴うことなくクランクシャフト７の回転を確保するためのセルモータ８が備えられている。

このエンジンは、例えば、気体燃料である都市ガス（１３Ａ）を燃料Ｇとするものであり、吸気行程では、吸気バルブ６を開状態として、吸気ポート５から燃焼室４へ、燃焼用空気Ａと燃料Ｇとの混合気を吸気するように構成されている。圧縮行程及び燃焼膨張行程では、燃焼室４に吸気した混合気を圧縮して燃焼膨張させるように構成されている。排気行程では、排気バルブを開状態として、燃焼室４から排気ポートに燃焼排ガスを排出するように構成されている。

更に、このエンジンには、吸気ポート５に燃料Ｇを噴射するインジェクター９、吸気ポート５を通して燃焼室４に吸気される混合気の吸気量を調整可能なスロットルバルブ１０、燃焼室４に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段１１、及び、プレチャンバー点火プラグ３０に放電エネルギーを供給する点火回路１４が設けられている。

この実施形態では、インジェクター９から噴出する燃料Ｇの噴出量を調整可能な燃料調整弁１２が、インジェクター９に燃料Ｇを供給する燃料供給路１３に設けられている。
つまり、燃料調整弁１２によりインジェクター９から噴出する燃料Ｇの噴出量を調整することにより、吸気ポート５を通して燃焼室４に吸気される混合気の空気過剰率を調整可能となり、空燃比調整手段１１が、この燃料調整弁１２を備えて構成されている。

点火回路１４は、図２に示すように、プレチャンバー点火プラグ３０に放電電圧を印加する点火コイル１５と、半導体スイッチング素子からなり、点火コイル１５の一次コイル１５ｆの通電をオンオフするイグナイタ１６とを備えて構成されている。
制御部３から、イグナイタ１６をオンオフする点火信号Ｓがイグナイタ１６に与えられる。イグナイタ１６がオンすると、点火コイル１５の一次コイル１５ｆにバッテリー１７から一次電流が流れ、イグナイタ１６がオフすると、一次コイル１５ｆの一次電流が遮断されるのに伴って、点火コイル１５の二次コイル１５ｓに高電圧の誘導電圧が発生し、その誘導電圧が点火プラグ３０の中心電極３１に印加されて、中心電極３１と接地電極３２との間で火花放電する。
そして、イグナイタ１６に与える点火信号Ｓのオン時間を調整して、点火コイル１５の一次コイル１５ｆに流れる一次電流を調整することにより、プレチャンバー点火プラグ３０に印加される放電エネルギーが調整されることになる。

図１に示すように、プレチャンバー点火プラグ３０は、プラグ本体３３と、プラグ本体３３の先端部（図１の下方側の端部）に設けられた点火点（図示せず）を覆って点火室３４を形成するプラグカバー３５とを備えて構成されており、プラグカバー３５とプラグ本体３３とが一体とされている。
プラグカバー３５は、円筒状のプラグカバー基端部３５ｂと、そのプラグカバー基端部３５ｂの一端を閉じるドーム状のプラグカバー頭部３５ａとを備えた有底円筒状に構成されている。このプラグカバー３５は、そのドーム状のプラグカバー頭部３５ａの頂点をプラグ本体３３の軸心上に位置させて、プラグカバー基端部３５ｂをプラグ本体３３に外嵌させた状態で、プラグ本体３３に一体的に組み付けられる。

そして、このプレチャンバー点火プラグ３０が、そのプラグ本体３３の軸心を燃焼室４の中心軸（図１の直線Ｗに沿う軸）に一致させて、そのプラグカバー頭部３５ａを燃焼室４に突出させた状態で、シリンダヘッド１ｈに装着される。

プラグカバー３５（具体的にはプラグカバー頭部３５ａ）には、燃焼室４と点火室３４とを連通する複数の連通孔３６が形成されている。プレチャンバー点火プラグ３０は、燃焼室４から連通孔３６を通して点火室３４へ流入する混合気に火花点火して燃焼させ、その燃焼により形成された燃焼火炎を、連通孔３６を通して燃焼室４へ噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室４から点火室３４への混合気の流入、及び、点火室３４から燃焼室４への燃焼火炎の噴出を、複数の連通孔３６により行うことにより、燃焼室４に吸気された混合気を燃焼させるように構成されている。ここで、点火室３４に流入する混合気は、燃焼室４から連通孔３６を通して流入される混合気がすべてであり、点火室３４に対して燃焼室４以外から燃料Ｇや混合気が供給されることはない。

次に、制御部３の制御動作について説明する。
制御部３は、エンジンを制御するプログラムを実行可能なマイクロコンピュータ等を備えて構成され、点火回路１４のイグナイタ１６に点火信号Ｓを印加することにより、プレチャンバー点火プラグ３０の中心電極３１と接地電極３２との間での火花放電の時期を制御するように構成されている。

エンジンは、例えば、定格運転等の定常運転において、吸気バルブ６を開動作させた状態でピストン２が上死点から下降することにより、燃焼室４に混合気を吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気バルブ６を閉動作させた状態でピストン２が上昇することにより、燃焼室４の混合気を圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン２が下死点から上昇することにより燃焼室４の容積が減少されるので、燃焼室４に吸気された混合気が連通孔３６を通して点火室３４に流入する。
制御部３は、点火タイミング（例えば、上死点直前）に、プラグ本体３３を作動させて、点火点にて火花点火して点火室３４の混合気に点火する。すると、点火室３４での燃焼が進み、燃焼火炎が連通孔３６を通して燃焼室４に噴出する。これにより、燃焼室４の混合気が燃焼されて燃焼膨張行程が行われて、ピストン２が下降する。次に、排気バルブを開動作させた状態でピストン２が上昇することにより、燃焼室４の燃焼排ガスを排気ポートに導いて排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジンは、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行う４ストロークエンジンとして構成されている。

又、制御部３は、混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、燃料調整弁１２を制御するように構成されている。
例えば、エンジンがヒートポンプ式の空調システムにおいて、ヒートポンプの駆動用として用いられる場合、空調負荷に応じてエンジンに負荷がかかるので、制御部３は、エンジン負荷に応じてエンジンの回転速度を調整すべく、スロットルバルブ１０を制御するように構成されている。
そして、例えば、制御部３は、回転速度が高回転速度範囲のときは、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に調整すべく、燃料調整弁１２を制御し、回転速度が高回転速度範囲よりも低い低回転速度範囲のときは、混合気の空気過剰率をリーン範囲内に調整すべく、燃料調整弁１２を制御するように構成されている。
ちなみに、ストイキ範囲は、例えば、略１．０に設定され、リーン範囲は、例えば、１．５〜１．９の範囲に設定される。

又、混合気の空気過剰率をストイキ範囲からリーン範囲に高くするときや、リーン範囲からストイキ範囲に低くするときのように、混合気の空気過剰率を大幅に変更するときは、空気過剰率を急激に変更すると、燃焼室４内での混合気の着火が不安定になる等により、エンジンの動作が不安定になる虞がある。
そこで、制御部３は、混合気の空気過剰率をストイキ範囲からリーン範囲に高くするときは、空気過剰率を次第に高くすべく、燃料流量を所定の減少率で次第に減少させるように燃料調整弁１２を制御し、混合気の空気過剰率をリーン範囲からストイキ範囲に低くするときは、空気過剰率を次第に低くすべく、燃料流量を所定の増大率で次第に増大させるように燃料調整弁１２を制御するように構成されている。

以上が、本発明のエンジン及びプレチャンバー点火プラグ３０の基本構成である。
先にも説明したように、本発明のエンジンは、失火異常が発生したときに、その失火異常を解消するのを速めるように構成されている。以下、失火異常の解消を速めるための制御に関して説明する。
図１に示すように、本発明では、燃焼室４内の失火を１サイクル毎に検出する失火検出手段２１と、制御部３が空気過剰率を次第に高くすべく燃料調整弁１２を制御しているときに、失火検出手段２１の検出情報に基づいて、失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に失火が発生したサイクル数の所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達する失火異常を判定する失火異常判定手段２４とが設けられている。
そして、制御部３が、失火異常判定手段２４により失火異常が判定されると、その失火異常が判定された後、失火開始時点から失火異常の判定時点までのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前に設定される目標失火解消時点での空気過剰率が、失火開始時点での空気過剰率よりも低く設定される目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく燃料調整弁１２を制御するように構成されている。

この実施形態では、シリンダ１内の圧力（燃焼室４内の圧力）を検出する筒内圧力センサ２２が設けられ、その筒内圧力センサ２２の検出情報に基づいて、１サイクル毎に平均有効圧を演算する平均有効圧演算手段２３が、制御部３を用いて構成されている。そして、平均有効圧演算手段２３にて演算された平均有効圧が所定値以下（例えば略０）になると、失火が発生したと見做すようにして、筒内圧力センサ２２と平均有効圧演算手段２３とにより、失火検出手段２１が構成されている。
失火異常判定手段２４も、制御部３を用いて構成されている。

又、例えば、所定サイクル数を１００サイクルとし、失火異常を判定する失火発生率である所定値を３％として、失火異常判定手段２４が、１００サイクル経過するまでに、失火が３回以上発生すると、失火異常と判定するように構成されている。
つまり、失火異常判定手段２４は、１サイクル毎に失火検出手段２１の検出情報を監視し、失火検出手段２１により失火が検出されたサイクル毎に、当該サイクルから始まるサイクル数を積算して経過サイクル数を求める共に、失火検出手段２１により失火が検出されたサイクル数を積算して失火サイクル数を求めるように構成される。又、失火異常判定手段２４は、経過サイクル数が１００サイクルに達するまでに失火サイクル数が３サイクルに達すると、失火サイクル数が３サイクルに達した時点で失火異常と判定し、経過サイクル数が１００サイクルに達しても失火サイクル数が３サイクルに達しない場合は、失火異常と判定しないように構成される。

次に、図３に基づいて、目標空気過剰率、及び、目標失火解消時点の設定例について説明する。
図３は、先に説明したように、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、エンジンの回転速度を一定（例えば、１２００ｒｐｍ）に維持した状態で、燃料流量を所定の減少率で次第に減少させることにより、空気過剰率を次第に高くしたときの失火の発生状態の推移、及び、失火発生率が所定値に達して失火異常を判定した時点から、燃料流量を次第に増大させることにより、空気過剰率を次第に低くしたときの失火異常の発生状態の推移を、エンジンのサイクル数の経過と共に示したものである。
尚、図３に示す例では、燃料流量の減少率は、約２．９秒毎に、１分間当たりの標準状態の燃料の容積で示す燃料流量で０．１１５リットル（標準状態）／分ずつ段階的に減少させる率である。

図３において、失火が初めて発生した失火開始時点をＰｓで示し、失火開始時点Ｐｓの後に、失火発生率が所定値（この実施形態では、３％）に達して、失火異常と判定される失火異常の判定時点をＰｒで示す。
図３に示す例では、エンジンの回転速度を一定に維持した状態で、燃料流量を所定の減少率で減少させたときに、失火開始時点Ｐｓから１８０サイクル程度経過した時点で失火異常と判定され、その時点が失火異常の判定時点Ｐｒとなる。
そして、図３において実線にて示すように、失火異常の判定時点Ｐｒから、失火異常を判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量を増大させると、燃料流量の増加を開始した後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略２倍のサイクル数が経過した時点Ｐａで、失火が発生しなくなる。

つまり、失火異常が判定されると、燃料流量を、失火開始時点Ｐｓの燃料流量Ｑｓから失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒまでの燃料流量の減少幅の２倍以上の幅、失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量ＱｒからＱｔにまで増大させると、即ち、空気過剰率を、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅、失火異常の判定時点Ｐｒの空気過剰率から低くすると、失火異常が解消されることになる。

そこで、目標空気過剰率に対応する目標燃料流量Ｑｔが、失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒに対して、失火開始時点Ｐｓの燃料流量Ｑｓから失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流Ｑｒまで減少させた減少幅の２倍程度の幅ほど加えた値に設定される。
換言すれば、目標空気過剰率が、失火異常の判定時点Ｐｒの空気過剰率に対して、失火開始時点Ｐｓの空気過剰率から失火異常の判定時点Ｐｒの空気過剰率まで増大させた増大幅の２倍程度の幅ほど低くした値に設定される。
つまり、失火異常が判定される前の空気過剰率の増大率と同率の減少率で、空気過剰率を失火異常の判定時点Ｐｒから低くした場合に、失火異常の判定時点Ｐｒから、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略２倍のサイクル数が経過して、失火が発生しなくなる時点で達する空気過剰率と略同じ空気過剰率に、目標空気過剰率が設定されることになる。

又、目標失火解消時点Ｐｔは、失火異常が判定された後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数と略同サイクル数が経過した時点に設定される。

制御部３は、混合気の空気過剰率をストイキ範囲からリーン範囲に切り換えるべく、所定の減少率で燃料流量を減少させているときに、失火検出手段２１により初めて失火が検出されると、その失火が初めて検出された失火開始時点Ｐｓの燃料流量を記憶する。
又、制御部３は、失火異常判定手段２４により失火異常が判定されると、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数を求めると共に、失火開始時点Ｐｓの燃料流量Ｑｓから失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒまでの減少幅を求める。
又、制御部３は、失火異常判定手段２４により失火異常が判定されると、失火異常が判定された後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数と同サイクル数が経過した時点を、目標失火解消時点Ｐｔに設定し、更に、失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒに対して、失火開始時点Ｐｓの燃料流量Ｑｓから失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒまでの減少幅の２倍の幅を加えた値に、目標燃料流量Ｑｔを設定する。

そして、制御部３は、失火異常判定手段２４により失火異常が判定されると、燃料流量を、目標失火解消時点Ｐｔで目標燃料流量Ｑｔになるように次第に増大させるべく、燃料調整弁１２を制御する。
具体的には、例えば、所定サイクル数が経過する毎に、燃料流量を所定量ずつ増大させるべく燃料調整弁１２を制御することにより、目標失火解消時点Ｐｔで燃料流量が目標燃料流量Ｑｔになるように構成する。
すると、図３において太一点鎖線にて示すように、燃料流量が失火異常の判定時点Ｐｒから増大されて、目標失火解消時点Ｐｔで目標燃料流量Ｑｔに達する。
従って、失火異常の判定時点Ｐｒから、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数と略同サイクル数が経過すると、失火異常が解消されることになる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の実施形態では、目標空気過剰率に対応する目標燃料流量Ｑｔを設定して、燃料流量を、目標失火解消時点Ｐｔで目標燃料流量Ｑｔになるように次第に増大させるべく、燃料調整弁１２を制御する構成とした。これに代えて、目標空気過剰率を設定して、混合気の空気過剰率を、目標失火解消時点Ｐｔで目標空気過剰率になるように次第に低くすべく、燃料調整弁１２を制御する構成としても良い。この場合、制御部３を、燃料調整弁１２の開度情報から求められる燃料流量に基づいて、空気過剰率を演算するように構成することになる。

（ロ） 目標空気過剰率に対応する目標燃料流量Ｑｔの設定例は、上記の実施形態において説明した設定例に限定されるものではない。例えば、目標燃料流量Ｑｔを設定するに、失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒに対して、失火開始時点Ｐｓの燃料流量Ｑｓから失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒまでの減少幅の２倍の幅を加えた値よりも大きい値に設定しても良い。
又、目標失火解消時点Ｐｔの設定例も、上記の実施形態において説明した設定例に限定されるものではない。例えば、目標失火解消時点Ｐｔを設定するに、失火異常が判定された後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数と同サイクル数が経過した時点よりも手前に設定しても良い。

例えば、目標燃料流量Ｑｔを、上記の実施形態と同様に、失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒに対して、失火開始時点Ｐｓの燃料流量Ｑｓから失火異常の判定時点Ｐｒの燃料流量Ｑｒまでの減少幅の２倍の幅を加えた値に設定し、目標失火解消時点Ｐｔを、失火異常が判定された後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略１／３のサイクル数が経過した時点に設定する。
すると、図３において、太二点鎖線で示すように、失火異常が判定された後、失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略１／３のサイクル数が経過した時点の目標失火解消時点Ｐｔで、燃料流量が目標燃料流量Ｑｔに達して、失火異常が解消される。

（ハ） 失火発生率を求めるための所定サイクル数は、上記の実施形態において例示した１００サイクルに限定されるものではなく、例えば、１００サイクルよりも少ないサイクルに設定しても良い。又、失火異常を判定するための失火発生率である所定値は、上記の実施形態において例示した３％に限定されるものではなく、例えば、３％よりも大きい値に設定しても良い。

（ニ） 空燃比調整手段１１の具体構成は、上記の実施形態において説明した如き、燃料調整弁１２を備えた構成に限定されるものではない。例えば、燃焼用空気の吸気量を調整可能な空気量調整手段を設けて、空燃比調整手段１１を、空気量調整手段を備えて構成しても良い。

以上説明したように、プレチャンバー点火プラグを備えながらも、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを速め得るエンジンを提供することができる。

１ｈ シリンダヘッド
２ ピストン
３ 制御部（制御手段）
４ 燃焼室
１１ 空燃比調整手段
２１ 失火検出手段
２４ 失火異常判定手段
３０ プレチャンバー点火プラグ（点火プラグ）
３４ 点火室
３５ プラグカバー
３６ 連通孔
Ｐａ 失火開始時点Ｐｓから失火異常の判定時点Ｐｒまでのサイクル数の略２倍のサイクル数が失火異常の判定時点Ｐｒから経過した時点
Ｐｒ 失火異常の判定時点
Ｐｓ 失火開始時点
Ｐｔ 目標失火解消時点

Claims (3)

1. 点火点を覆うプラグカバー内を点火室とする点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、
   前記燃焼室に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段と、
   混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、前記空燃比調整手段を制御する制御手段とを備えたエンジンであって、
   前記燃焼室内の失火を検出する失火検出手段と、
   前記制御手段が空気過剰率を次第に高くすべく前記空燃比調整手段を制御しているときに、前記失火検出手段の検出情報に基づいて、前記失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に前記失火が発生したサイクル数の前記所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達する失火異常を判定する失火異常判定手段とが設けられ、
   前記制御手段が、前記失火異常判定手段により前記失火異常が判定されると、その失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前に設定される目標失火解消時点での空気過剰率が、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の２倍以上の幅で減少した目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく前記空燃比調整手段を制御するように構成されているエンジン。
2. 前記失火異常が判定される前の空気過剰率の増大率と同率の減少率で、空気過剰率を前記失火異常の判定時点から低くした場合に、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数の略２倍のサイクル数が前記失火異常の判定時点から経過した時点で達する空気過剰率と略同じ空気過剰率に、前記目標空気過剰率が設定される請求項１に記載のエンジン。
3. 前記失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数の略１／３のサイクル数が経過した時点に、前記目標失火解消時点が設定される請求項１又は２に記載のエンジン。

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