JP2006118483A

JP2006118483A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2006118483A
Application number: JP2004309886A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sadakane; 伸治定金
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP4270103B2

Abstract

【課題】強制的なノッキングの発生によって燃焼室内のデポジットを除去する際に発生する騒音レベルを抑制可能である内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０は、各々が点火プラグ１６〜１９を燃焼室内に有する複数の気筒１１〜１４を備える。各気筒における点火時期は、エンジンＥＣＵ５０によってそれぞれ独立に制御可能である。エンジンＥＣＵ５０は、ノックセンサ３０からの信号に基づいて少なくとも１つの気筒での堆積物付着を検出したときに、複数の気筒のうちの一部ずつを強制ノッキング対象として選択し、選択した気筒においては、点火時期の進角によって強制的にノッキングを発生させて堆積物の除去を図る。この際に、エンジンＥＣＵ５０は、複数の気筒の点火順序を考慮して、連続して点火される気筒の各々が前記強制的なノッキング対象として選択されないように、強制ノッキング対象を順次選択する。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、それぞれの点火時期を独立に制御可能な複数の気筒を備えた内燃機関における、燃焼室内の堆積物を除去する技術に関する。

内燃機関の使用に伴って、燃料および潤滑油の不完全燃焼物と考えられる堆積物（デポジット）が燃焼室内およびピストン上面に付着堆積されることが知られている。このデポジットは、内燃機関の機能低下や、排気ガス中の有害成分の割合の増大等に繋がることが知られている。このため、従来より、一旦燃焼室内に堆積したデポジットを除去するための技術が種々開示されている。

たとえば、デポジットの付着を検知した場合に、内燃機関の運転条件を変更して強制的にノッキングを発生させることにより、ノッキングに伴う高熱および大きな衝撃波（振動）によってデポジットを燃焼室の壁から剥離させて除去する技術が用いられている。特に、内燃機関における点火時期を通常よりも進角させて、強制的にノッキングを発生させる技術が知られている（たとえば特許文献１および２）。

あるいは、所定時間の間にノッキングが発生しない場合には、点火時期を所定のクランク角度だけ進角させる制御を行なう技術も開示されている（たとえば、特許文献３）。この技術では、所定時間ごとに点火時期を進角させることにより、ノッキングが発生した場合にはノッキングによってデポジットを除去でき、ノッキングが発生しない場合にも燃焼温度の上昇によってデポジットを除去することができる（特許文献３）。

また、点火時期と燃焼騒音との関係としては、点火時期を基本点火時期よりも遅角させることにより、燃焼性を悪化させて燃焼騒音を低減することが可能であることも示されている（特許文献４）。
特開昭５４−７０２８号公報特開昭５４−７０２７号公報特開平９−８８７８４号公報特開平１−３１３６７２号公報

しかしながら、強制的にノッキングさせることにより、内燃機関には騒音が発生する。したがって、強制的なノッキングの発生によりデポジットを除去する構成では、デポジット除去時の騒音レベルを抑制することが必要となる。

この点について、上記特許文献１には、複数の気筒を備える内燃機関において、全気筒にわたってノッキングを起こす手段を備える一方で、１つの点火サイクルでは一部分の気筒のみにノッキングを発生することにより、デポジット除去時に発生する騒音を低減することが開示されている。しかしながら、運転者へ不快感や違和感を与えないようにするために、強制的なノッキングによりデポジットを除去する構成では、騒音の低減に関しては、さらなる改善の余地がある。

この発明は、この問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、強制的なノッキングの発生によって燃焼室内のデポジットを除去する際に発生する騒音レベルを抑制する内燃機関の制御装置を提供することである。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、各々が点火プラグを燃焼室に有する複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置であって、点火制御装置と、堆積物検知手段と、気筒選択手段と、強制ノッキング指令手段とを備える。点火制御装置は、複数の気筒の点火プラグの点火時期をそれぞれ独立に制御する。堆積物検知手段は、複数の気筒の少なくとも１つにおける燃焼室での堆積物付着を検知する。気筒選択手段は、デポジット堆積手段が堆積物付着を検出したときに、所定の制御期間中複数の気筒のうちの一部ずつを強制的なノッキング対象として順次選択する。強制ノッキング指令手段は、制御期間中、気筒選択手段によって選択されている気筒の点火時にノッキングが発生する領域まで点火時期を進角させる指令を点火制御装置へ発する。特に、気筒選択手段は、複数の気筒の点火順序を考慮して、連続して点火される気筒の各々が強制的なノッキング対象として選択されないように、複数の気筒を選択する。

上記内燃機関の制御装置では、燃焼室での堆積物付着を検知した場合には、所定の点火順序に従って連続点火される気筒の各々でノッキングが発生しないように配慮した上で、点火時期の進角による強制ノッキングを順次各気筒に発生させることができる。したがって、堆積物除去のための強制ノッキングでの発生音の増大を抑制することにより、運転者へ不快感や違和感を与えないように配慮した上で、燃焼室内の堆積物を適宜除去して運転性能を確保することができる。

本発明の他の構成に係る内燃機関の制御装置は、各々が点火プラグを燃焼室に有する複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置であって、点火制御装置と、堆積物検知手段と、気筒選択手段と、強制ノッキング指令手段と、発生音低減手段とを備える。点火制御装置は、複数の気筒の点火プラグの点火時期をそれぞれ独立に制御する。堆積物検知手段は、複数の気筒の少なくとも１つにおける燃焼室での堆積物付着を検知する。気筒選択手段は、デポジット堆積手段が堆積物付着を検知したときに、所定の制御期間中、複数の気筒のうちの一部ずつを強制的なノッキング対象として順次選択する。強制ノッキング指令手段は、制御期間中、気筒選択手段によって選択されている気筒の点火時に、ノッキングが発生する領域まで点火時期を進角させる指令を点火制御装置へ発する。発生音低減手段は、制御期間中において、気筒選択手段により非選択である気筒について、該気筒の発生音を低減するために運転条件の変更を行なう。

上記内燃機関の制御装置では、燃焼室での堆積物付着を検知した場合には、複数の気筒のうちの一部を強制的なノッキング対象として選択して、堆積物除去のために強制ノッキングを発生させるとともに、非選択の気筒では発生音を低減させるように運転条件を変更することができる。したがって、堆積物除去のために強制ノッキングを行なう際に、内燃機関全体での発生音の増大を抑制することが可能となる。この結果、運転者へ不快感や違和感を与えないように配慮した上で、燃焼室内の堆積物を適宜除去して運転性能を確保することができる。

特に、発生音低減手段は、制御期間中において、気筒選択手段によって非選択とされている気筒について、点火時期を所定量遅角させる指令を点火制御装置へ発する、あるいは、気筒の空燃比設定値を通常の設定値より低く修正する。

上記内燃機関の制御装置では、新たな制御機構を設けることなく、既存の点火時期制御や空燃比制御における設定値を修正することにより、強制ノッキング対象として非選択の気筒での発生音を簡易に低減できる。

好ましくは、本発明の内燃機関の制御装置において、気筒選択手段は、複数の気筒の点火順序を考慮して、連続して点火される気筒の各々が強制的なノッキング対象として選択されないように、複数の気筒を選択する。

上記内燃機関の制御装置では、連続して点火される気筒の各々でノッキングが発生しないように気筒選択を行なった上で、点火時期の進角による強制ノッキングを順次各気筒に発生させることができる。したがって、強制ノッキングを行なう際に、連続した点火タイミングでの強制ノッキング発生を抑制しない構成と比較して、発生音を低減することが可能となる。この結果、堆積物除去のための強制ノッキングでの発生音の増大をさらに抑制できる。

さらに好ましくは、強制ノッキング指令手段による進角量は、内燃機関の回転数および負荷率に応じて設定される。

上記内燃機関の制御装置では、内燃機関におけるノッキングの発生し易さがその回転数および負荷率に応じて異なる点を考慮して、強制ノッキング発生のための進角補正量を適切に設定できる。これにより、堆積物の除去のための強制ノッキングを確実に発生させることができ、かつ、過度の衝撃を伴わない適切なノッキングを発生させることができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、運転者へ不快感や違和感を与えないように配慮した上で、強制的なノッキングの発生によって燃焼室内の堆積物を適宜除去して運転性能を確保することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。なお、図１には、内燃機関としての直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明の適用はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１を参照して、内燃機関１０は、第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３および第４気筒１４（以下、各々を単に「気筒」とも称する）を備える。第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３および第４気筒１４には、点火プラグ１６、１７、１８および１９がそれぞれ設けられている。点火プラグ１６〜１９の点火時期は、点火駆動部６０によって、エンジンＥＣＵ５０からの点火制御信号ＰＣ１〜ＰＣ４に基づいて制御される。

内燃機関１０への吸入空気量は、吸気ダクトに設けられたスロットルバルブ２０の開度によって制御される。スロットルバルブ２０には、開度センサ２７が設けられ、開度センサ２７の出力はエンジンＥＣＵ５０へ送出される。また、スロットルバルブ２０より下流の吸気管負圧を検出するための圧力センサ２１が吸気通路内に設けられている。圧力センサ２１の出力は同様にエンジンＥＣＵ５０へ送出される。

内燃機関１０には、回転数センサ２２、温度センサ２３，２５、クランク角センサ２８およびノックセンサ３０が設けられる。回転数センサ２２は、内燃機関１０の回転速度を検出する。温度センサ２３は、ウォータジャケットに取付けられて内燃機関の温度を検出し、温度センサ２５は、潤滑油の温度を検出する。クランク角センサ２８は、各気筒のクランク角度を検出するために、特定気筒の上死点および下死点を検出する。

さらに、内燃機関１０を搭載する車両には、車速を検出する車速センサ２４および大気温を測定する温度センサ２６が配置される。

ノックセンサ３０は、シリンダブロックに取付けられ、シリンダブロックからの振動を電気信号に検出する圧電セラミック素子を含んで構成される。ノックセンサ３０の出力信号はエンジンＥＣＵ５０へ送出される。エンジンＥＣＵ５０は、ノックセンサ３０の出力信号に基づき、内燃機関１０において特定周波数での振動が一定レベル以上発生したときに、気筒１１〜気筒１４のうちの少なくとも１つにおけるノッキングの発生を検知する。

エンジンＥＣＵ５０は、各センサの出力を受けて、車両状況や、運転手の操作に従って必要な車両要求トルクを算出し、当該要求トルクを発生するために内燃機関１０を制御する。具体的には、内燃機関１０における燃料噴射量、空気吸入量、および各気筒１１〜１４におけるバルブ開度タイミングや点火時期等を制御して、内燃機関１０の動作を総合的に制御している。

本発明では、内燃機関１０の各気筒における点火時期制御が重要であるので、以下では、エンジンＥＣＵ５０のうち、点火時期制御に関する機能について説明する。

エンジンＥＣＵ５０による点火時期制御では、各センサからの信号をもとに、現在の運転状況に応じた最適な点火時期が予め作成されたマップより選択される。さらに、このようにして求められた基本点火角に対し、各センサからの信号に基づきそのときの内燃機関１０の状態に応じて適切な進角および遅角補正が行なわれる。

たとえば、冷却水温が低いときには、点火時期を進角させて運転性を向上するために、一定の進角補正量が上記基本点火角に対して付加される。また、アイドル回転数が低くなった場合にも、アイドル回転数の安定化を図るために、点火時期は一定量進角側に補正される。あるいは、車両の加速時には、運転性の向上を図るために、一時的に点火時期が遅角される。

さらに、ノッキングに関しては、ノックセンサ３０からの出力信号に基づいて、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）と呼ばれる点火時期調整がエンジンＥＣＵ５０により実行される。

図２は、ノックコントロールシステムの制御サイクルを説明する概念図である。

図２を参照して、ノックコントロールシステムでは、ノックセンサ３０の出力に基づいてノッキング発生を検出した場合には、ノッキングが発生しなくなるまで、１点火サイクル毎に一定角度ずつ点火時期が遅角される。一方、ノッキングが発生しなくなると、１点火サイクル毎に一定角度ずつ、点火時期は進角される。このような進角補正量（Δφ１）および遅角補正量（Δφ２）についても、上記基本点火角に対する補正量の１つとして取り扱われる。

上記ノックコントロールシステムにより、点火時期の進角によってノッキング発生に至ると再び点火時期は遅角されるので、内燃機関１０は、ノッキング限界領域で動作するようにその点火時期が制御される。

再び図１を参照して、エンジンＥＣＵ５０は、上述したような点火時期制御によって、第１気筒１１〜第４気筒１４のそれぞれの点火時期を示す点火制御信号ＰＣ１〜ＰＣ４を生成する。点火制御信号ＰＣ１〜ＰＣ４は、点火駆動部６０へ送出される。

点火駆動部６０は、たとえば、点火制御信号ＰＣ１〜ＰＣ４に対応する駆動信号をゲートに受けるパワートランジスタ群、および当該パワートランジスタの導通に応答して高電圧を点火プラグ１６〜１９へ印加する点火コイル（変圧器）を含んで構成される。点火プラグ１６〜１９における上記高電圧の印加に伴う放電現象により、各気筒１１〜１４の燃焼室内での点火が行なわれる。

このように、エンジンＥＣＵ５０が独立に生成する点火制御信号ＰＣ１〜ＰＣ４によって、第１気筒１１〜第４気筒１４にそれぞれ設けられた点火プラグ１６〜１９の点火時期は独立に制御される。すなわち、エンジンＥＣＵ５０のうちの点火制御信号ＰＣ１〜ＰＣ４を生成する機能部分および点火駆動部６０が、本発明における「点火制御装置」に対応する。なお、点火駆動部６０については、各点火プラグに対応する機能部分を各点火プラグ１６〜１９と一体的に設ける構成とすることも可能である。

次に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による、燃焼室デポジット除去制御例について図３のフローチャートを用いて説明する。図３に示したフローチャートを実行するためのプログラムがエンジンＥＣＵ５０内には予めプログラムされており、当該プログラムの起動により以下に説明する燃焼室デポジット除去制御が実行される。

図３を参照して、燃焼室デポジット除去制御においては、まず、エンジンＥＣＵ５０によって、デポジットの堆積があるかどうかが判断される（ステップＳ１００）。

一般的に、燃焼室内でのデポジット堆積が多くなるほどノッキングが起こりやすくなることが知られている。したがって、図４に示すように内燃機関の回転数−負荷率の二次元マップ上において、デポジット堆積がない場合にはノッキングが発生しないと予想される安全領域７０を予め定義しておき、内燃機関１０が当該安全領域７０内で運転されているにもかかわらず、ノックセンサ３０からの出力によってノッキングの発生が検知されたときに、デポジット堆積を検出する構成とすることができる。

あるいは、図２で説明したノックコントロールシステムの作動時には、各気筒の点火時期はノッキング限界領域付近に設定されていることから、ノックコントロールシステムによって設定された点火時期が所定値よりも遅角側に設定されている場合に、デポジット堆積を検出する構成とすることもできる。なお、デポジット堆積の検出しきい値となる遅角量についても、内燃機関回転数−負荷率の二次元上で選択的に設定する構成とすることにより、より高精密な検出を行なうことができる。

このように、図３のステップＳ１００は、本発明における「堆積物検知手段」に対応する。なお、各センサからの信号等に基づいてデポジット堆積を検出する手法については、当業者に周知の手法を適宜用いることが可能である。

ステップＳ１００においてデポジット堆積が検出されない場合（Ｎ判定）には、燃焼室デポジット除去制御は一旦終了される。一方、デポジット堆積が検出された場合（Ｙ判定）には、点火時期の進角化によって強制的にノッキングを発生することが可能な条件が成立しているかどうかが判定される（ステップＳ１１０）。

なぜなら、内燃機関１０の負荷がある程度高い領域でないと、点火時期を進角化しても強制的なノッキング（以下、単に「強制ノッキング」とも称する）を発生させることができないからである。たとえば、図４に示すような内燃機関の回転数−負荷率マップ上において、内燃機関１０に一定以上の負荷がかかっている強制ノッキング可能領域７５を予め定義しておき、ステップＳ１１０では、内燃機関１０の運転状況が強制ノッキング可能領域７５に入っているかどうかを判定する。

ステップＳ１００でデポジット堆積が検出された場合であっても、内燃機関１０の回転数および負荷率が強制ノッキング可能領域７５（図４）に入っていない場合には（ステップＳ１１０におけるＮ判定）、点火時期の進角化による強制ノッキングの発生が不能であるので、燃焼室デポジット除去制御は一旦終了される。

一方、内燃機関１０の回転数および負荷率が強制ノッキング可能領域７５（図４）に入っている場合には（ステップＳ１１０におけるＹ判定）、強制ノッキングの発生によるデポジットの除去制御が開始される（ステップＳ１２０）。

デポジット除去制御が開始されると、まず、エンジンＥＣＵ５０が、第１気筒１１〜第４気筒１４のうちから、強制ノッキングの対象となる一部の気筒を選択する（ステップＳ１３０）。この際に、第１気筒１１〜第４気筒１４の点火順序を考慮して、連続した点火タイミングにおいて、強制ノッキングが連続して発生しないように、気筒の選択が行なわれる。すなわち、ステップＳ１３０は、本発明における「気筒選択手段」に対応する。

ステップＳ１３０で選択された気筒（以下、「強制ノッキング対象気筒」とも称する）の点火時には、通常の点火時期制御によって定められた点火時期に対して、強制的にノッキングが発生する領域まで進角補正量Δφｆを付与するように、点火時期が修正される（ステップＳ１４０）。これにより、強制ノッキング対象気筒にノッキングが発生する。ステップＳ１３０による気筒選択は制御期間に相当する所定時間ΔＴ維持されて、この間、強制ノッキングが発生する気筒は固定される。すなわち、ステップＳ１４０は、本発明における「強制ノッキング指令手段」に対応する。

所定時間ΔＴが経過すると、全気筒について強制ノッキングが完了したかどうかが判定される（ステップＳ１５０）。強制ノッキングが未完の気筒が残っている場合には（ステップＳ１５０におけるＮ判定）、気筒選択の切替えを指示（ステップＳ１５５）するとともに、ステップＳ１３０およびＳ１４０が再び実行される。全気筒について強制ノッキングが完了するまで、ステップＳ１５５により強制ノッキング対象気筒を切替えながら、ステップＳ１３０およびＳ１４０は繰り返し実行される。

全気筒について強制ノッキングが完了すると（ステップＳ１５０におけるＹ判定）、燃焼室デポジット除去制御は終了される。

次に、図５を用いて、燃焼室デポジット除去制御の動作例を説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、第１気筒１１〜第４気筒１４は、所定の点火順序に従って順次点火される。各気筒１１〜１４が１回ずつ点火される４つの点火タイミングによって１つの点火サイクルＴが構成される。ここでは、各点火サイクルにおける点火順序を第１気筒１１、第３気筒１３、第４気筒１４、第２気筒１２の順とする。

さらに、図中では、白丸は通常の点火時期制御に従ったタイミングに従う点火を示し、網掛け付きの丸は、強制ノッキング発生のための進角補正量を上記点火時期制御に付加した点火を示す。すなわち、網掛け付きの丸における点火では、強制ノッキング対象気筒にノッキングが発生している。

図５（ａ）に示すように、ステップＳ１３０において、第１気筒１１および第４気筒１４を強制ノッキング対象として選択することにより、点火サイクル（Ｉ）および点火サイクル（ＩＩ）の各々で、連続する点火タイミングについて強制ノッキングの発生は非連続となる。また、ステップＳ１３０に示した所定時間ΔＴは、点火サイクル２つ分（２Ｔ）に相当する。

このような選択とすることにより、連続的に点火される気筒の各々が強制ノッキング対象に選択されて強制ノッキングが連続発生することがない。これにより、デポジット除去のために強制ノッキングを行なう際に、連続した点火タイミングでの強制ノッキング発生を抑制しない構成と比較して、発生音を低減することが可能となる。

所定時間ΔＴ＝２Ｔが経過した点火サイクル（ＩＩ）の終了時点では、第３気筒１３および第２気筒１２については未だ強制ノッキングが実行されておらずデポジットが除去されていない。したがって、点火サイクル（ＩＩＩ）および点火サイクル（ＩＶ）では、第３気筒１３および第２気筒１２が強制ノッキング対象気筒に選択されて、デポジット除去が行なわれる。

点火サイクル（ＩＩＩ）および（ＩＶ）ならびに、点火サイクル（ＩＩ）から（ＩＩＩ）への移行時においても、各点火において連続的に強制ノッキングが発生しないように、気筒の選択が行なわれる。これにより、デポジット除去のために強制ノッキングを行なう際の発生音を低減することができる。

なお、強制ノッキング対象での進角補正量Δφｆは、たとえば図６に示すように、内燃機関の回転数−負荷率マップ上で選択的に設定することができる。

図６を参照して、高回転数−高負荷率領域の方が、ノッキングが発生しやすい領域であるため、進角補正量Δφｆが小さくても、強制ノッキングを起こすことができる。一方で、低回転数−低負荷率領域では、進角補正量Δφｆを大きくとらなければ強制ノッキングを起こすことができない。

したがって、図３のステップＳ１４０において、図６に示すようなマップを用いて進角補正量Δφｆを適正化することにより、強制ノッキングを確実に発生させ、かつ、過度の衝撃を伴わない適切なノッキングを発生させることができる。

また、強制ノッキング対象を固定する所定時間（制御期間）ΔＴについては、ステップＳ１００におけるデポジット堆積検出時に、その堆積度合を併せて判定した上で、当該堆積度合に応じて設定する制御が好ましい。

デポジットの堆積度合の判定手法としては、たとえば、図４に示した安全領域７０を細分化して、よりノッキングが発生し難い領域でノッキング発生が検知された場合に、より堆積度合が大きいと判定することができる。あるいは、ノックコントロールシステムによって設定された点火時期について、デポジット堆積の検出しきい値を超えた領域で、遅角量が大きいほど堆積度合が大きいと判定することもできる。

図５（ｂ）に示すように、ノッキングの堆積度合が小さい場合には、点火サイクル（Ｉ）〜（ＩＶ）の各々において１つずつの気筒を選択して、各気筒に対して１回ずつ強制ノッキングを発生させることで、燃焼室デポジット除去制御を終了させてもよい。

この場合にも、各点火において連続的に強制ノッキングが発生しないように、気筒選択が行なわれるので、強制ノッキングの際の発生音を低減することができる。

なお、図５（ａ）および（ｂ）では、強制ノッキング対象気筒を固定したままで、所定時間ΔＴの間強制ノッキング発生を繰返し実行する構成とした。これに対して、図５（ｃ）に示すように、連続的に点火される気筒の各々が強制ノッキング対象に選択されて強制ノッキングが連続発生することがない範囲であれば、予め定めた所定パターンに従って強制ノッキングを順次発生する構成としてもよい。

この場合には、当該所定パターンの実行によって全気筒について強制ノッキングが完了するように定めておけば、図３のステップＳ１５０においては、当該所定パターンによる強制ノッキング発生が完了したかどうかを判定すればよい。さらに、その堆積度合を併せて判定するときには、当該堆積度合に応じて所定パターンを複数回繰返す制御方式とすればよい。

次に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による、燃焼室デポジット除去制御の他の例について図７のフローチャートを用いて説明する。図７に示した燃焼室デポジット除去制御についても、エンジンＥＣＵ５０内に予め格納されたプログラムの起動によって実行される。

図７を参照して、燃焼室デポジット除去制御の他の例でも、デポジット堆積の検出（ステップＳ１００）、強制ノッキング可能な条件であるかのチェック（ステップＳ１１０）が実行され、さらに、ステップＳ１００およびＳ１１０の両方でＹ判定となった場合に、強制ノッキングによるデポジット除去制御を開始する（ステップＳ１２０）点については図３と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

図７に示したデポジット除去制御では、強制ノッキングによるデポジット除去開始時に、ステップＳ１３０（図３）に代えて、ステップＳ１３０♯が実行される。ステップＳ１３０♯では、全気筒を同時に強制ノッキング対象とすることなく、全気筒のうちの一部のみが強制ノッキング対象として選択される。すなわち、ステップＳ１３０♯についても、本発明における「気筒選択手段」に対応する。なお、ステップＳ１３０♯による気筒選択は所定時間ΔＴ維持される。所定時間ΔＴの設定については、図３に示したデポジット除去制御と同様とすればよい。

さらに、図３と同様のステップＳ１４０が実行されて、選択された、強制ノッキング対象気筒に対しては、強制的にノッキングが発生する領域まで進角補正量Δφｆを付与するように、点火時期が進角側（＋Δφｆ）に修正される。

図７に示した燃焼室デポジット除去制御では、ステップＳ１７０がさらに実行される。ステップＳ１７０では、ステップＳ１３０♯での非選択気筒、すなわち強制ノッキング対象外の気筒について、発生音低減のための運転条件の変更が行なわれる。すなわち、ステップＳ１７０は、本発明における「発生音低減手段」に対応する。

たとえば、点火時期を遅角側に補正することや、空燃比（Ａ／Ｆ）の設定をリッチ側（Ａ／Ｆ低め側）へ修正することにより、当該気筒における燃焼時の発生音が抑制されることが知られている。したがって、これらの運転条件変更によって、非選択の気筒について点火時の発生音を抑制することができる。

これにより、デポジットを除去する強制ノッキング対象気筒での発生音が増大する一方で、非選択の気筒では発生音が低減される。この結果、デポジット除去のために強制ノッキングを行なう際に、内燃機関１０全体での発生音の増大を抑制することが可能となる。

なお、ステップＳ１３０♯における強制ノッキング対象気筒の選択において、図３に示したステップＳ１３０と同様に、連続した点火タイミングにおいて強制ノッキングが連続して発生しないように、強制ノッキング対象気筒を選択すれば、強制ノッキングによるデポジット除去時の発生音の増大をさらに抑制することが可能となる。

ステップＳ１７０以降のステップＳ１５０およびＳ１５５は図３に示したフローチャートと同様に実行される。すなわち、全気筒について強制ノッキングが完了するまで、ステップＳ１５５により強制ノッキング対象気筒を切替えながら、ステップＳ１３０♯（Ｓ１３０）、Ｓ１４０およびＳ１７０は繰り返し実行される。これにより、図３に示したデポジット除去制御と同様に、全気筒について強制ノッキングが完了するまで、燃焼室デポジット除去制御は実行される。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置では、燃焼室へのデポジット堆積を検知した場合には、点火順序を考慮して連続して点火される気筒の各々で強制ノッキングが起こらないように気筒選択を行なった上で、点火時期を進角側に補正して、デポジット除去のための強制ノッキングを実行する。

強制ノッキングの実行により、一時的な騒音、トルク変動や燃費悪化は発生するが、もし、デポジットが堆積したままで運転を継続すれば、ノッキング発生を回避するために全気筒とも点火時期が定常的に遅角側に補正されるため、燃費が悪化する状態が長期間継続してしまう。このような状態は、エンジンの出力特性についても悪影響を及ぼすので、燃焼室内にデポジットが堆積した場合には、一時的に強制的なノッキングを発生してデポジットを除去した方が、トータルの運転性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によれば、上記のように発生音の増大を抑制した上で強制ノッキングを発生させることにより、運転者へ不快感や違和感を与えないように配慮した上で、燃焼室内のデポジットを適切に除去して運転性能を確保することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によって制御されるエンジンシステムの概略構成を示す図である。ノックコントロールシステムの制御サイクルを説明する概念図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による燃焼室デポジット除去制御の第１の例を示すフローチャートである。内燃機関の回転数−負荷率平面とノッキング発生との関係を説明する概念図である。燃焼室デポジット除去制御の動作例を説明する概念図である。強制ノッキング発生時の進角補正量の設定手法を示す概念図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による燃焼室デポジット除去制御の第２の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０内燃機関、１１〜１４気筒、１６〜１９点火プラグ、２２回転数センサ、２８クランク角センサ、３０ノックセンサ、５０エンジンＥＣＵ、６０点火駆動部、ＰＣ１〜ＰＣ４点火制御信号、Δφｆ進角補正量（強制ノッキング発生用）。

Claims

各々が点火プラグを燃焼室に有する複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記複数の気筒の前記点火プラグの点火時期をそれぞれ独立に制御する点火制御装置と、
前記複数の気筒の少なくとも１つにおける前記燃焼室での堆積物付着を検知する堆積物検知手段と、
前記デポジット堆積手段が前記堆積物付着を検出したときに、所定の制御期間中、前記複数の気筒のうちの一部ずつを強制的なノッキング対象として順次選択する気筒選択手段と、
前記制御期間中、気筒選択手段によって選択されている気筒の点火時に、ノッキングが発生する領域まで点火時期を進角させる指令を前記点火制御装置へ発する強制ノッキング指令手段とを備え、
前記気筒選択手段は、前記複数の気筒の点火順序を考慮して、連続して点火される気筒の各々が前記強制的なノッキング対象として選択されないように、前記複数の気筒を選択する、内燃機関の制御装置。
各々が点火プラグを燃焼室に有する複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記複数の気筒の前記点火プラグの点火時期をそれぞれ独立に制御する点火制御装置と、
前記複数の気筒の少なくとも１つにおける前記燃焼室での堆積物付着を検知する堆積物検知手段と、
前記デポジット堆積手段が前記堆積物付着を検知したときに、所定の制御期間中、前記複数の気筒のうちの一部ずつを強制的なノッキング対象として順次選択する気筒選択手段と、
前記制御期間中、気筒選択手段によって選択されている気筒の点火時に、ノッキングが発生する領域まで点火時期を進角させる指令を前記点火制御装置へ発する強制ノッキング指令手段と、
前記制御期間中において、前記気筒選択手段により非選択である気筒について、該気筒の発生音を低減するために運転条件の変更を行なう発生音低減手段とを備える、内燃機関の制御装置。
前記発生音低減手段は、前記制御期間中において、気筒選択手段によって非選択とされている気筒の点火時期を所定量遅角させる指令を前記点火制御装置へ発する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
前記発生音低減手段は、前記制御期間中において、気筒選択手段によって非選択とされている気筒の空燃比設定値を通常の設定値より低く修正する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
前記気筒選択手段は、前記複数の気筒の点火順序を考慮して、連続して点火される気筒の各々が前記強制的なノッキング対象として選択されないように、前記複数の気筒を選択する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
前記強制ノッキング指令手段による進角量は、前記内燃機関の回転数および負荷率に応じて設定される、請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。