CN106246375A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种内燃机的控制装置，能够抑制因LSPI的反复发生而引起的内燃机的劣化的加剧。计算表示因LSPI而引起的内燃机的劣化程度的指标值。在指标值超过第一阈值的情况下，对汽缸的靠近燃烧室的周壁进行冷却的低温的冷却水的水温比阈值温度低、且内燃机在设定于低速高负荷区域的特定运转区域运转时，与指标值超过第一阈值之前相比，降低缸内喷射阀的燃料喷射的比率并提高气口喷射阀的燃料喷射的比率，由此抑制LSPI的发生。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及具备缸内喷射阀和气口喷射阀的内燃机的控制装置。更详细而言，涉及优选使用于如下内燃机的控制装置，该内燃机构成为利用比冷却汽缸的周围壁面的冷却水低温的冷却水，来冷却对进气的温度影响大的部位。

背景技术

已知称为LSPI(Low speed pre-ignition：低速早燃)的异常燃烧。LSPI是以从汽缸的壁面飞散到燃烧室内的油滴、在燃烧的作用下从汽缸壁面剥离的沉积物、从进气口剥离并流入燃烧室的沉积物为着火源而在点火正时之前产生的异常燃烧，尤其容易在低速高负荷区域发生。另外，LSPI也是容易在进行缸内喷射的内燃机中产生的异常燃烧。从缸内喷射阀喷射的燃料容易在蒸发前与汽缸的壁面的油掺混，促进油的燃料稀释。若油的燃料稀释增进，则在汽缸的壁面形成的油膜的表面张力会降低，容易成为油滴并飞散到燃烧室内。该情况不仅适用于仅具备缸内喷射阀的内燃机，也适用于具备缸内喷射阀和气口喷射阀的内燃机。这是因为，根据通常的设定，在低速高负荷区域，缸内喷射阀的燃料喷射的比率被设得较高(通常设定为100％)。

LSPI会产生转矩变动而使内燃机的运转性恶化。而且，由于反复发生LSPI，所以内燃机的主体(具体而言，汽缸体、汽缸盖)、部件(具体而言，活塞环、活塞或阀等)的劣化越来越加剧。在下述的专利文献1中，作为针对前一问题的解决方案而公开了如下内容：在检测到LSPI的发生的情况下，通过降低缸内喷射阀的燃料喷射的比率并提高气口喷射阀的燃料喷射的比率来抑制LSPI的发生。另外，在下述的专利文献2中，作为针对后一问题的解决方案而公开了如下内容：若LSPI的发生次数超过了根据行驶距离而设定的阈值，则通过使空燃比向浓侧变更来抑制LSPI的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-240627号公报

专利文献2：日本特开2013-204507号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，由于缸内喷射阀与气口喷射阀之间的燃料喷射的分担率和/或空燃比是为了得到最佳的燃耗性能和排放性能而被调整好的值，所以从燃耗性能和/或排放性能的观点出发不希望对这些值进行变更。即，根据上述专利文献1、2所公开的技术，虽然达到了抑制LSPI的产生这一目的，但作为其副作用有可能招致燃耗性能的恶化和/或排放性能的恶化。另外，根据专利文献2所公开的技术，由于使空燃比浓化，有可能会进一步促进与LSPI的产生相关联的汽缸壁面的油的燃料稀释。

本专利申请的发明人们针对在内燃机的汽缸体形成有双系统的冷却水流路的情况进行了研究。具体而言，研究了如下情况：形成整体冷却汽缸的周围壁面的第一冷却水流路和局部冷却对进气的温度影响大的部位的第二冷却水流路，在第二冷却水流路流有比在第一冷却水流路流动的冷却水低温的冷却水。对进气的温度影响大的部位具体是指进气口和汽缸的周围壁面中的靠近燃烧室的壁面。

根据该结构，由于能够限定于针对对进气的温度影响大的部位局部地加强冷却，所以可期待：能够不增大摩擦地有效抑制异常燃烧(不仅是LSPI还包括爆震)的发生，另外也能够提高进气的填充效率。另外，可以不事后变更燃料喷射的分担率和/或空燃比，所以可期待能够在抑制异常燃烧的发生的同时，维持所期望的燃耗性能和/或排放性能。

但是，上述正在研究的技术(该技术在本专利申请的申请时是未公知的)存在要解决的问题。在第二冷却水流路流动的冷却水的水温因某些原因而变得过度低的情况下，从缸内喷射阀喷射的燃料的蒸发进一步延迟，所以在汽缸的壁面处油的燃料稀释容易增进。若油的燃料稀释增进，则如上所述油滴容易飞散到燃烧室内，汽缸的壁面上的沉积物也显著增加。另外，也担心：在第二冷却水流路冷却进气口的情况下，因进气口被过度地冷却而促进沉积物的生长，该沉积物剥离并流入燃烧室。由于飞散到燃烧室内的油滴和/或沉积物是产生LSPI的主要原因，所以这些物质增加会使得产生LSPI的可能性变高。即，对于上述正在研究的技术，也需要针对LSPI给出对策。

在与LSPI相关的问题中，更深刻的问题是因LSPI的反复而引起的内燃机的劣化加剧。通过内燃机的控制来抑制每次的LSPI的产生这样的做法虽然关系到运转性的提高，但是作为副作用而使燃耗性能和/或排放性能降低。在将运转性与燃耗性能及排放性能进行了比较的情况下，近来对后者的要求较大。然而，即使从燃耗性能和排放性能的观点出发允许每次的LSPI的产生，但因反复发生LSPI而产生的内燃机的劣化会使内燃机的寿命降低进而使车辆的可行驶距离大幅度降低，所以也不能放任其不管。

本发明是鉴于上述的问题而做出的，其目的在于，提供一种能够一边抑制燃耗性能和/或排放性能的降低一边抑制因LSPI的反复而引起的内燃机的劣化的加剧的内燃机的控制装置。

用于解决问题的技术方案

本发明的内燃机的控制装置可应用于内燃机，所述内燃机具备：缸内喷射阀，其直接向形成于汽缸的上部的燃烧室内喷射燃料；和气口喷射阀，其向进气口喷射燃料。该内燃机也是如下内燃机，具备：第一冷却水流路，其利用第一冷却水冷却汽缸的周壁；和第二冷却水流路，其利用温度比第一冷却水的温度低的第二冷却水，冷却对进气的温度影响大的部位。被第二冷却水流路冷却的部位包括进气口和汽缸的比被第一冷却水流路冷却的部位靠近燃烧室的周壁中的至少一方。

本发明的内燃机的控制装置构成为，具备：指标值计算单元，其计算表示因LSPI而引起的内燃机的劣化程度的指标值；和第一LSPI抑制控制单元，其以该指标值为1个判断材料来实施用于抑制LSPI的发生的第一处理。第一LSPI抑制控制单元，详细而言，在指标值超过第一阈值的情况下，以第二冷却水的水温比阈值温度低且内燃机在设定于低速高负荷区域的特定运转区域运转为条件，来实施用于抑制LSPI的发生的第一处理。在用于抑制LSPI的发生的第一处理中，与指标值超过第一阈值之前相比，实施如下操作：降低缸内喷射阀的燃料喷射的比率并提高气口喷射阀的燃料喷射的比率。

根据这样地构成的控制装置，若指标值超过了第一阈值则不是无条件地实施用于抑制LSPI的发生的第一处理，而是仅限于在满足了发生LSPI的可能性高的条件、即第二冷却水的水温比阈值温度低且内燃机在特定运转区域运转的条件的情况下，实施第一处理。由此，可抑制作为抑制LSPI的发生的副作用而产生的燃耗性能和/或排放性能的降低。另外，通过第一处理、即降低缸内喷射阀的燃料喷射的比率并提高气口喷射阀的燃料喷射的比率，可抑制与LSPI的发生相关联的汽缸壁面的油的燃料稀释，所以能够使LSPI的发生频度降低而抑制内燃机的劣化的加剧。

在本发明的内燃机的控制装置的优选的实施方式中，构成为还具备第二LSPI抑制控制单元，该第二LSPI抑制控制单元以上述的指标值为1个判断材料来实施用于抑制LSPI的发生的第二处理。第二LSPI抑制控制单元，详细而言，在指标值超过比第一阈值大的第二阈值的情况下，以内燃机在特定运转区域运转为条件来实施用于抑制LSPI的发生的第二处理。在用于抑制LSPI的发生的第二处理中，与指标值超过第二阈值之前相比，进行如下操作：使第二冷却水的温度上升。

根据这样的结构，在即使实施了第一处理LSPI的发生频度也没有降低、且指标值超过比第一阈值大的第二阈值的情况下，除了第一处理以外还实施用于抑制LSPI的发生的第二处理。通过第二处理、即使第二冷却水的温度上升，可更有效地抑制因汽缸壁面(汽缸的靠近燃烧室的壁面)的温度的上升而引起的与LSPI的发生相关联的汽缸壁面的油的燃料稀释，所以能够使LSPI的发生频度降低而抑制内燃机的劣化的加剧。不过，汽缸壁面的温度上升也存在填充效率的降低、爆震的助长这样的缺点。针对这一点，若指标值超过了第二阈值则不是无条件地实施第二处理，而是仅限于在内燃机在特定运转区域运转的情况下实施第二处理，由此可将缺点抑制为最小限度。

发明的效果

如上所述，根据本发明的内燃机的控制装置，能够在抑制燃耗性能和/或排放性能的降低的同时，抑制因LSPI的反复发生而引起的内燃机的劣化的加剧。

附图说明

图1是示意性地示出实施方式的内燃机的结构的图。

图2是示出实施方式的内燃机的冷却系统的结构的图。

图3是示出LT流量控制的控制流程的流程图。

图4是示出LSPI的发生区域的图。

图5是示出第一LSPI抑制控制的控制流程的流程图。

图6是说明第一LSPI抑制控制的效果的图。

图7是示出第二LSPI抑制控制的控制流程的流程图。

图8是说明第二LSPI抑制控制的效果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，在以下所示的实施方式中提及到各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示了的情况、在原理上明确地特定为是该数值的情况以外，对所提及的数值，本发明不受限定。另外，在以下所示的实施方式中所说明的构造、步骤等，除了特别明示了的情况、在原理上明确地对其特定了的情况以外，对于本发明不一定是必需的。

1.内燃机的结构

图1是示意性地示出本实施方式的内燃机的结构的图。在图1中，将构成内燃机1的要素向与曲轴垂直的1个平面上投影而绘出。本实施方式的内燃机1是具有多个汽缸4的火花点火式的多缸发动机(以下，简称发动机)。不限定汽缸4的数量和配置。发动机1具有形成有汽缸4的汽缸体3和隔着未图示的垫片配置在汽缸体3上的汽缸盖2。在汽缸4内配置有在其轴向上往复运动的活塞8。在汽缸盖2的下表面，形成有汽缸4的上部空间即屋脊形状的燃烧室6。

在汽缸盖2形成有与燃烧室6连通的进气口10和排气口12。在进气口10的与燃烧室6连通的开口部设置有进气门14，在排气口12的与燃烧室6连通的开口部设置有排气门16。虽然未图示，但进气口10在从形成于汽缸盖2的侧面的入口朝向与燃烧室6连通的开口部的途中被分成两股。在进气口10被分成两股的部分的上游，设置有向进气口10的内部喷射燃料的气口喷射阀24。在被分成两股的进气口10之间且进气口10的下方，以顶端面对燃烧室6的方式设置有向燃烧室6的内部喷射燃料的缸内喷射阀26。另外，在燃烧室6的顶部附近，设置有火花塞20和用于计测燃烧压的燃烧压传感器22。

发动机1具备ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)100。ECU100至少具有输入输出接口、ROM、RAM以及CPU。输入输出接口为了从安装于发动机1和车辆的各种传感器获取传感器信号、并且向发动机1所具备的致动器输出操作信号而设。ROM中存储有包括用于控制发动机1的各种控制程序和/或映射的各种控制数据。CPU从ROM读取并执行控制程序，且基于所获取的传感器信号生成操作信号。

2.冷却系统的结构

图2是示出发动机1的冷却系统的结构的图。在发动机1的冷却系统中，设置有两套供给冷却水的冷却水循环系统30、50。冷却水的供给是针对发动机1的汽缸体3和汽缸盖2双方进行的。两套冷却水循环系统30、50都是独立的闭环，能够使所循环的冷却水的温度不同。以下，将相对低温的冷却水所循环的冷却水循环系统30称为LT冷却水循环系统，将相对高温的冷却水所循环的冷却水循环系统50称为HT冷却水循环系统。另外，将在LT冷却水循环系统30循环的冷却水称为LT冷却水，将在HT冷却水循环系统50循环的冷却水称为HT冷却水。此外，LT是Low Temperature(低温)的简写，HT是High Temperature(高温)的简写。

LT冷却水循环系统30包括：缸盖内LT冷却水流路32，其形成于汽缸盖2的内部；和缸体内LT冷却水流路34，其形成于汽缸体3的内部。缸盖内LT冷却水流路32设置于进气口10(参照图1)的附近。缸体内LT冷却水流路34设置成围绕汽缸4(参照图1)的靠近燃烧室6(参照图1)的周壁、即在燃烧室6内回旋的进气流特别容易碰到的部分。进气口10和/或进气门14(参照图1)的温度、以及汽缸4的上部的壁面温度对于爆震的灵敏度高。因而，通过由缸盖内LT冷却水流路32和/或缸体内LT冷却水流路34重点地冷却这些部位，能够有效地抑制高负荷区域下的爆震的发生，而且能够有效地抑制低速高负荷区域下的LPSI的发生。此外，缸盖内LT冷却水流路32以及缸体内LT冷却水流路34经由形成于汽缸盖2与汽缸体3的对合面的开口而连接。

在汽缸盖2形成有与缸盖内LT冷却水流路32连通的冷却水入口和冷却水出口。汽缸盖2的冷却水入口通过冷却水导入管36而与LT热交换器40的冷却水出口连接，汽缸盖2的冷却水出口通过冷却水排出管38而与LT热交换器40的冷却水入口连接。冷却水导入管36和冷却水排出管38通过旁通管42连接，该旁通管42绕过LT热交换器40。在旁通管42从冷却水排出管38分支的分支部，设置有三通阀44。在冷却水导入管36中的与旁通管42合流的合流部的下游，设置有用于使LT冷却水循环的电动水泵46。电动水泵46的排出量能够通过调整马达的输出而任意地变更。在冷却水排出管38中的三通阀44的上游，安装有用于对通过了发动机1内的LT冷却水的温度(以下，称为LT水温)进行计测的温度传感器48。在本实施方式中，LT水温是指由温度传感器48计测的冷却水出口温度。

HT冷却水循环系统50包括：缸体内HT冷却水流路54，其形成于汽缸体3的内部；和缸盖内HT冷却水流路55，其形成于汽缸盖2的内部。前述的缸体内LT冷却水流路34局部地设置，与此相对，缸体内HT冷却水流路54构成围绕汽缸4的周壁的水套的主要部分，其对汽缸4的周壁整体地进行冷却。缸盖内HT冷却水流路55被设置在从排气口附近到进气口附近的范围。在进气口10流动的进气被在缸盖内HT冷却水流路55流动的HT冷却水除去灼热(日文：粗熱)后，被更低温的LT冷却水所流动的缸盖内LT冷却水流路32冷却。此外，缸盖内HT冷却水流路55以及缸体内HT冷却水流路54经由形成于汽缸盖2与汽缸体3的对合面的开口而连接。

在汽缸体3形成有与缸体内HT冷却水流路54连通的冷却水入口和冷却水出口。汽缸体3的冷却水入口通过冷却水导入管56而与HT热交换器60的冷却水出口连接，汽缸体3的冷却水出口通过冷却水排出管58而与HT热交换器60的冷却水入口连接。冷却水导入管56和冷却水排出管58通过旁通管62连接，该旁通管62绕过HT热交换器60。在旁通管62与冷却水导入管56合流的合流部设置有恒温器64。在冷却水导入管56中的恒温器64的下游，设置有用于使HT冷却水循环的机械式的水泵66。水泵66经由带而与发动机1的曲轴连结。在冷却水排出管58中的旁通管62的分支部的上游，安装有用于对通过了发动机1内的HT冷却水的温度(以下，称为HT水温)进行计测的温度传感器68。在本实施方式中，HT水温是指由温度传感器68计测的冷却水出口温度。

如上所述，在HT冷却水循环系统50中，由于水泵66由发动机1驱动，所以HT冷却水在发动机1的运转期间始终循环。在HT冷却水循环系统50中循环的冷却水的水温由恒温器64自动地调整。另一方面，在LT冷却水循环系统30中，由于使用了电动水泵46，所以能够与发动机1的运转无关地使LT冷却水循环或停止。另外，能够通过对电动水泵46施加的驱动占空来控制所循环的LT冷却水的流量。另外，在LT冷却水循环系统30中循环的LT冷却水的水温能够通过操作三通阀44或者电动水泵46来主动地调整。

对LT冷却水循环系统30的三通阀44和电动水泵46的操作由控制装置100来进行。控制装置100操作电动水泵46来控制LT冷却水的流量(以下，称为LT流量)，另外操作三通阀44来控制绕过LT热交换器40的LT冷却水的比例，由此将在缸盖内LT冷却水流路32和/或缸体内LT冷却水流路34中流动的LT冷却水的水温调整为合适的温度。

此外，在如上所述构成的发动机1的冷却系统与权利要求书的发明的关系中，缸体内HT冷却水流路54相当于第一冷却水流路，HT冷却水相当于第一冷却水。另外，缸体内LT冷却水流路34相当于第二冷却水流路，LT冷却水相当于第二冷却水。

3.LT流量控制

控制装置100为了将汽缸盖2和汽缸体3的各自的主要部分冷却到合适的温度而控制LT流量。图3是表示由控制装置100进行的LT流量控制的控制流程的流程图。控制装置100以与ECU的时钟数对应的预定的控制周期反复执行由这样的流程中所示的例程。

首先，控制装置100在步骤S2中设定在缸盖内LT冷却水流路32和/或缸体内LT冷却水流路34中流动的LT冷却水的目标温度即LT目标水温。控制装置100确定用于抑制爆震等异常燃烧的冷却水温度作为LT目标水温。在控制装置100的ROM所存储的映射中，LT目标水温与由发动机转速和负荷(详细而言，填充效率)特定的发动机1的运转状态相关联。

接着，控制装置100在步骤S4中对步骤S2中所设定的LT目标水温进行必要的修正。控制装置100具有基于爆震的检测结果来学习LT水温的LT水温学习功能。根据LT水温学习功能，在根据燃烧压传感器22的信号而检测到爆震的情况下，使LT水温降低，学习能够抑制爆震的温度。控制装置100根据通过LT水温学习功能学习到的温度来算出对LT目标水温的修正量，将该修正量反映于LT目标水温。而且，控制装置100具有根据LSPI的发生状况来修正LT目标水温的功能。关于该功能，在后面的章节中详细地进行说明。

接着，控制装置100在步骤S6中根据步骤S4中修正了的LT目标水温，来算出LT流量的要求值即LT要求流量。详细而言，控制装置100参照预先准备的将LT目标水温和LT要求流量相关联的映射来算出LT要求流量的前馈项，并通过反馈控制算出LT要求流量的反馈项，所述反馈控制基于LT目标水温和由温度传感器48计测出的LT冷却水的当前温度(出口温度)的差量进行。

接着，控制装置100在步骤S8中根据步骤S6中所确定的LT要求流量来确定电动水泵46的驱动占空。但是，若在LT冷却水循环系统30内设置有调节LT流量的阀，则也可以通过操作该阀的开度来调节LT流量。

最后，控制装置100在步骤S10中根据步骤S8中所确定的驱动占空来操作电动水泵46，实施向缸盖内LT冷却水流路32和缸体内LT冷却水流路34的通水。由此，LT流量发生变化，汽缸盖2和汽缸体3的各自的主要部分被冷却到合适的温度。

4.LSPI的检测

LSPI是以飞散到燃烧室6内的油滴等为着火源，而在由火花塞20进行的正式的点火之前发生的异常燃烧。图4是示出LSPI的发生区域的图。如图4所示，在由发动机转速和负荷(详细而言，填充效率)确定的运转区域中，容易发生LSPI的区域处于低速高负荷区域。在图4中，一并示出了各运转区域的气口喷射阀24的燃料喷射(PFI)与缸内喷射阀26的燃料喷射(DI)之间的分担比率。在低负荷区域，PFI与DI的比率被设定为50:50，与此相对，在高负荷区域，PFI与DI的比率被设定为0:100。这样，缸内喷射阀26的燃料喷射的比率被设定得高的情况成为在低速高负荷区域容易发生LSPI的1个原因。

在发生了LSPI的情况下，燃烧室6的压力变得异常高。控制装置100通过获取并处理燃烧压传感器22的信号，来检测LSPI。LSPI使发动机1的主体和/或部件劣化。发动机1的劣化发展到何种程度，即发动机1的劣化程度依赖于LSPI的发生历史记录。LSPI的发生历史记录包括：反复产生LSPI的次数、发生的频度、各次LSPI的强度等。

控制装置100用计数器对自车辆离开装配线(off line)起的LSPI的累计次数进行计数。可认为每当发生LSPI时劣化加剧，所以可以认为该累计次数越大则劣化程度也越大。因而，控制装置100所计数的LSPI的累计次数能够用作表示发动机1的劣化程度的指标值。此外，在本实施方式中利用燃烧压传感器22来检测LSPI，但也可以将爆震传感器用作LSPI的检测单元。对于由爆震传感器检测到的振动是因爆震而产生的还是因LSPI而产生的，可以根据振动的强度和检测到的曲轴角度来判断。

5.第一LSPI抑制控制

5-1.第一LSPI抑制控制的概要

控制装置100即使检测到了LSPI，也不立即采取避免该LSPI的对策。这是因为，相比于因采取避免对策而得到的运转性的提高，优先使其不产生燃耗性能的恶化和/或排放性能的恶化。然而，若LSPI反复发生，则发动机1的主体和/或部件的劣化越来越加剧，有可能产生因劣化而引起的部件的破损等对车辆的行驶造成障碍的事态。为了避免这样的事态，控制装置100以LSPI的累计次数超过根据行驶距离而确定的阈值为1个条件，实施用于抑制LSPI的处理。

控制装置100所实施的用于抑制LSPI的处理包括2个处理。第一处理是如下处理：降低缸内喷射阀26的燃料喷射的比率并提高气口喷射阀24的燃料喷射的比率。若降低缸内喷射阀26的燃料喷射的比率，则可抑制与LSPI的发生相关联的汽缸4的壁面的油的燃料稀释，因此能够使LSPI的发生频度降低而抑制劣化的加剧。

控制装置100确定下面3个条件作为执行第一处理的条件。第一处理的第一个条件是LSPI的累计次数超过第一阈值。第一阈值被设为行驶距离的函数，其值与行驶距离的延长相应地变大。发动机1的劣化的发展情况依赖于相对于行驶距离的LSPI的累计次数、即LSPI的发生频度。因此，第一阈值根据在达到应该保障的行驶距离方面所允许的LSPI的发生频度而确定。

第一处理的第二个条件是发动机1在LSPI的发生区域运转。在控制装置100的控制程序中，LSPI的发生区域根据发动机转速和负荷而预先确定。在发动机1在该预先确定的运转区域(特定运转区域)运转的情况下，与发动机1在其他区域运转的情况相比，发生LSPI的概率高。反过来说，在特定运转区域以外的区域发生LSPI的概率不高，所以无需执行第一处理，从燃耗性能和/或排放性能的观点出发还是优选不执行该第一处理。

第一处理的第三个条件是LT水温比预定的阈值温度低。在设定LT目标水温的映射中，将LT目标水温初始设定为不容易产生LPSI的温度。然而，在LT水温学习功能起作用时，有时为了抑制爆震而使LT水温降低到比初始设定值低的值。另外，在HT冷却水循环系统50产生冷却异常而HT水温不下降时，有时使电动水泵46的驱动占空为最大以通过LT冷却水的冷却来补偿HT冷却水循环系统50的冷却性能的降低部分。在这些情况下，因LT水温过度地降低，而有可能招致在被缸盖内LT冷却水流路32冷却的进气口10和/或被缸体内LT冷却水流路34冷却的汽缸4的靠近燃烧室6的周壁处壁面温度的过度降低。这会使从缸内喷射阀26喷射的燃料的蒸发延迟，在汽缸4的壁面处使油的燃料稀释加剧。作为第三个条件是否成立的判定基准的阈值温度被设定为使LSPI的发生变得显著的温度(例如40到50℃)。

控制装置100仅限于在上述的3个条件都满足了的情况下，执行第一处理。在第一处理中，与指标值超过第一阈值之前相比，进行如下操作：降低缸内喷射阀26的燃料喷射的比率并提高气口喷射阀24的燃料喷射的比率，具体而言，将PFI与DI的比率从0:100变更为50:50。

将用于判定上述的3个条件是否成立并执行第一处理的发动机控制称为第一LSPI抑制控制。控制装置100的ROM存储有第一LSPI抑制控制的控制程序。

5-2.第一LSPI抑制控制的控制流程

图5是表示由控制装置100进行的第一LSPI抑制控制的控制流程的流程图。控制装置100以与ECU的时钟数对应的预定的控制周期反复执行这样的流程所示的例程。

首先，控制装置100在步骤S102中读取由温度传感器48计测到的LT水温(ethwl)。接着，控制装置100在步骤S104中将在步骤S102中所读取的LT水温(ethwl)与阈值温度(THt)进行比较，判定LT水温是否比阈值温度低。步骤S104的判定是与前述的第三个条件有关的判定。

在LT水温低于阈值温度的情况下，控制装置100在步骤S106中读取LSPI的累计次数(Clspi)。如前所述，LSPI的累计次数每当检测到LSPI时由计数器计数得到。接着，控制装置100在步骤S108中，将在步骤S106中所读取的LSPI的累计次数(Clspi)与第一阈值(THc1)进行比较，判定LSPI的累计次数是否超过了第一阈值。第一阈值在映射中与行驶距离相关联，从映射中读取与当前的行驶距离相应的第一阈值的值。步骤S108的判定是与前述的第一个条件相关的判定。

在LSPI的累计次数超过了第一阈值的情况下，控制装置100在步骤S110中读取发动机转速(NE)和负荷(KL)。负荷(填充效率)根据由空气流量计计测的进气量和发动机转速来计算。接着，控制装置100在步骤S112中，判定由在步骤S110中读取的发动机转速和负荷所确定的发动机1的工作点是否进入了属于LSPI发生区域的特定运转区域。步骤S112的判定是与前述的第二个条件有关的判定。

在发动机1的工作点进入特定运转区域而前述的3个条件都满足的情况下，控制装置100在步骤S114中变更缸内喷射阀26与气口喷射阀24之间的喷射比率。也就是说，执行前述的第一处理。具体而言，如前面的图4所示，高负荷区域的PFI与DI的比率被初始设定为0:100，但使其与低负荷区域的PFI与DI的比率同样地，变更为50:50。

在步骤S104、S108、S112中的任一个判定结果为否定的情况下，都不执行步骤S114的处理。在该情况下，维持预先设定的喷射比率。

5-3.第一LSPI抑制控制的效果

图6所示的图表示出了LSPI累计次数相对于行驶距离的变化。用细实线绘出的曲线表示具备单系统的冷却系统的通常的发动机中的LSPI累计次数的随行驶距离而发生的变化。与此相对，用虚线绘出的曲线和用粗实线绘出的曲线表示具备低温和高温的双系统的冷却系统的发动机中的LSPI累计次数的随行驶距离而发生的变化。在实施方式那样的具备双系统的冷却系统的发动机中，作为用于抑制爆震的LT水温学习功能所起作用的结果，在低速高负荷区域容易发生LSPI，LSPI累计次数的相对于行驶距离的增加率有可能比具备单系统的冷却系统的发动机的该增加率大。图6示出了那样的例子。

用虚线绘出的曲线与用粗实线绘出的曲线的差异在于有没有实施第一LSPI抑制控制。在没有实施第一LSPI抑制控制的情况下，如虚线所绘出的那样，LSPI累计次数以高的增加率持续增加，有可能需要在早期阶段实施失效保险(fail safe)。在失效保险中，将防止因发动机1的劣化而引起的破损设为最优先，所以采取限制转矩等对运转性、其他性能影响大的措施。

与此相对，在实施第一LSPI抑制控制的情况下，如实线所绘出的那样，可降低自LSPI累计次数超过第一阈值线(表示第一阈值的相对于行驶距离的变化的线)起的LSPI累计次数的增加率。在LSPI累计次数低于第一阈值线的情况下，第一处理的执行被解除，所以LSPI累计次数的增加率再次上升。然而，由于每当超过第一阈值线时就执行第一处理，所以LSPI累计次数大致沿着第一阈值线变化。由此，可抑制发动机1的劣化的加剧，能够使发动机1耐用至所期望的行驶距离。

6.第二LSPI抑制控制

6-1.第二LSPI抑制控制的概要

控制装置100所实施的用于抑制LSPI的第二个处理是使LT水温上升的处理。若使LT水温上升而接近HT水温，则被LT冷却水冷却着的汽缸4的壁面(汽缸4的靠近燃烧室6的壁面)的温度上升，从缸内喷射阀26喷射出的燃料的蒸发增进，由此可抑制与LSPI的产生相关的汽缸4的壁面的油的燃料稀释。但是，若使LT水温上升，则发动机1具备低温和高温双双系统的冷却系统而拥有的优点也会同时减弱。

控制装置100将以下2个条件决定为执行第二处理的条件。第二处理的第一个条件是LSPI的累计次数超过比第一阈值大的第二阈值。与第一阈值同样地，第二阈值也设为行驶距离的函数。由于第二阈值是比第一阈值大的值，所以在LSPI累计次数的增加率因第一LSPI控制执行第一处理而降低了的情况下，LSPI的累计次数超过第二阈值的可能性低。也就是说，第二处理是仅限于在即使执行第一处理但LSPI累计次数的增加率仍未降低的情况下执行的、以失效保险为基准的处理。

第二处理的第二个条件是发动机1在LSPI的产生区域运转。仅限于在发动机1在与LSPI的产生区域对应地设定的特定运转区域进行运转的情况下，执行第二处理。

控制装置100仅限于在上述的2个条件全部满足的情况下，执行第二处理。在第二处理中，与指标值超过第二阈值之前相比，使LT水温上升，具体而言，将LT目标水温向上升侧修正。LSPI的累计次数超过第二阈值、且其差量越大，则LT目标水温的修正值被设定为越大的值。

将用于判定上述的2个条件成立与否、并执行第二处理的发动机控制称为第二LSPI抑制控制。控制装置100的ROM中存储有第二LSPI抑制控制的控制程序。

6-2.第二LSPI抑制控制的控制流程

图7是表示由控制装置100进行的第二LSPI抑制控制的控制流程的流程图。控制装置100以与ECU的时钟数对应的预定的控制周期反复执行这样的流程所示的例程。另外，控制装置100将第二LSPI抑制控制的例程与第一LSPI抑制控制的例程一并执行。

首先，控制装置100在步骤S202中读取LSPI的累计次数(Clpsi)。接着，控制装置100在步骤S204中将在步骤S202中读取的LSPI的累计次数(Clpsi)与第二阈值(THc2)进行比较，判定LSPI的累计次数是否超过了第二阈值。第二阈值在映射中与行驶距离相关联，从映射中读取与当前的行驶距离相应的第二阈值的值。步骤S204的判定是与前述的第一个条件相关的判定。

在LSPI的累计次数超过第二阈值的情况下，控制装置100在步骤S206中读取发动机转速(NE)和负荷(KL)。接着，控制装置100在步骤S208中，判定由在步骤S206中读取的发动机转速和负荷所确定的发动机1的工作点是否进入了属于LSPI发生区域的特定运转区域。步骤S208的判定是与前述的第二个条件相关的判定。

在发动机1的工作点进入特定运转区域而前述的2个条件都满足了的情况下，控制装置100在步骤S210中算出针对LT目标水温的修正值。也就是说，执行前述的第二处理。控制装置100的ROM中存储有将修正值和LSPI累计次数(Clpsi)与第二阈值(THc2)之差相关联的映射。图7示出了该映射的例子。在该例子中，将LSPI累计次数与第二阈值相等的情况下的修正值设为2℃，每当LSPI累计次数比第二阈值大1次时，修正值就被设为提高2℃。在步骤S210中所算出的修正值在前述的LT流量控制的步骤S4中被加到在步骤S2中设定的LT目标水温上。

在步骤S204、S208中的任一个判定结果为否定的情况下，都不执行步骤S210的处理。在该情况下，维持当前被控制着的LT水温。

6-3.第二LSPI抑制控制的效果

图8所示的图表示出了本实施方式的发动机中的LSPI累计次数的相对于行驶距离的变化。在该图表所示的例子中，在LSPI累计次数超过了第一阈值线之后，通过执行第一处理，LSPI累计次数的增加率暂且降低。然而，LSPI累计次数的增加率再次变为上升。

此时，若仅实施第一LSPI抑制控制，则LSPI累计次数会以高的增加率持续增加，结果有可能需要实施失效保险。然而，在本实施方式中，由于不仅实施第一LSPI抑制控制也实施第二LSPI抑制控制，所以可降低自LSPI累计次数超过第二阈值线(表示第二阈值的相对于行驶距离的变化的线)起的LSPI累计次数的增加率。由此，可抑制发动机1的劣化的加剧，能够使发动机1耐用至所期望的行驶距离。

7.其他

在上述的实施方式中，检测LPSI，将其累计次数用作表示发动机1的劣化程度的指标值。但是，也可以针对每发生LSPI而计算以LSPI的强度加权了的参数，并将对该参数的值进行累计而得到的值设为指标值。LSPI的强度例如能够根据由燃烧压传感器22计测的燃烧压的振幅来推定。另外，也可以针对每发生LSPI而计算以LSPI的发生频度加权了的参数，并将对该参数的值进行累计而得到的值设为指标值。虽然LSPI的发生频度被定义为在一定的行驶距离或者行驶时间内的LSPI的发生次数，但也可以简易地将从上次的发生到本次的发生为止的行驶距离或者时间的倒数设为LSPI的发生频度。

虽然将行驶距离用作确定第一阈值和第二阈值的参数，但也可以将发动机1的运转时间作为参数来确定第一阈值和第二阈值。尤其是，优选将LSPI区域(特定运转区域)内的运转时间作为参数来确定第一阈值和第二阈值。

第二LSPI抑制控制不一定是必须的。至少实施第一LSPI抑制控制，就能够抑制发动机1的劣化的加剧，使发动机1耐用至所期望的行驶距离。第二LSPI抑制控制是为了更切实地使发动机1耐用至所期望的行驶距离而实施的优选的控制。

附图标记说明

1：发动机

2：汽缸盖

3：汽缸体

4：汽缸

6：燃烧室

10：进气口

14：进气门

20：火花塞

22：燃烧压传感器

24：气口喷射阀

26：缸内喷射阀

30：LT冷却水循环系统

32：缸盖内LT冷却水流路

34：缸体内LT冷却水流路

40：LT热交换器

46：电动水泵

48：温度传感器

50：HT冷却水循环系统

54：缸体内HT冷却水流路

55：缸盖内HT冷却水流路

60：HT热交换器

68：温度传感器

100：控制装置

Claims (2)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备：

缸内喷射阀，其直接向形成于汽缸的上部的燃烧室内喷射燃料；

气口喷射阀，其向进气口喷射燃料；

第一冷却水流路，其冷却所述汽缸的周壁；以及

第二冷却水流路，其利用温度比在所述第一冷却水流路流动的第一冷却水的温度低的第二冷却水，冷却所述进气口或者所述汽缸的比被所述第一冷却水流路冷却的部位靠近所述燃烧室的周壁，

所述内燃机的控制装置的特征在于，具备：

指标值计算单元，其计算表示因LSPI而引起的所述内燃机的劣化程度的指标值；和

第一LSPI抑制控制单元，其在所述指标值超过第一阈值的情况下，在所述第二冷却水的水温比阈值温度低、且所述内燃机在特定运转区域运转时，与所述指标值超过所述第一阈值之前相比，降低所述缸内喷射阀的燃料喷射的比率并提高所述气口喷射阀的燃料喷射的比率，所述特定运转区域被设定在低速高负荷区域。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

还具备第二LSPI抑制控制单元，该第二LSPI抑制控制单元在所述指标值超过第二阈值的情况下，在所述内燃机在所述特定运转区域运转时，与所述指标值超过所述第二阈值之前相比，使所述第二冷却水的温度上升，所述第二阈值比所述第一阈值大。