JP2007224862A - 異常燃焼予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレイグニッションのような異常燃焼の予測精度を向上させること。
【解決手段】この異常燃焼予測装置３０は、運転条件判定部３１と、堆積時間推定部３２と、異常燃焼判定部３３と、洗浄制御部３４とを備える。運転条件判定部３１は、燃焼残渣が前記燃焼室内に堆積しやすい運転条件を判定する。堆積時間推定部３２は、内燃機関の潤滑油の劣化度合いに基づいて、前記運転条件における内燃機関の運転時間を補正するとともに、補正して得られた運転時間を累積した累積運転時間を求める。異常燃焼判定部３３は、得られた累積運転時間が所定の閾値以上になった場合には、内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定する。この場合、洗浄制御部３４は、内燃機関の燃焼室を洗浄する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、内燃機関に関し、特に内燃機関の異常燃焼を予測することに関する。

いわゆるレシプロエンジンやロータリーエンジン等の内燃機関は、機関内部の燃焼室で燃料と空気との混合気を圧縮して燃焼させることにより動力を得る。内燃機関は、運転条件や燃焼室内部の状態によっては、混合気が異常燃焼を起こすことがある。例えば、被花点火式の内燃機関においては、燃焼室内に堆積した燃料や潤滑油の成分がヒートスポットとなって、点火プラグによる点火よりも早く自然燃焼を起こしてしまう、いわゆるプレイグニッションと呼ばれる異常燃焼が知られている。

内燃機関で異常燃焼が発生すると、シリンダ内の温度を上昇させて耐久性を低下させたり、運転不調を引き起こしたりする。したがって、内燃機関において、異常燃焼の発生は極力抑える必要がある。特許文献１には、液体燃料と気体燃料とを用いる内燃機関において、気体燃料を用いる運転が所定時間上継続した場合には、液体燃料を用いて運転することによって燃焼室内の堆積物を洗浄し、異常燃焼を未然に回避する技術が開示されている。そして、特定の運転領域（低負荷、低回転）において気体燃料を用いて運転した時間を累積して得られた累積運転時間に基づいて、燃焼室内の堆積物を液体燃料で運転することにより洗浄する。

特開２００４−２３９２１３号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術は、内燃機関の潤滑油の劣化を考慮していない。その結果、気体燃料の運転時間のみでは、燃燃焼室内部に堆積する燃焼残渣の量の推定精度が不十分となり、気体燃料を用いる運転の累積運転時間が所定の時間に到達する前に異常燃焼が発生するおそれがある。このように、特許文献１に開示されている技術は、異常燃焼を予測することに対して改善の余地がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる異常燃焼予測装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、この発明に係る異常燃焼予測装置は、内燃機関が運転された時間を、前記内燃機関の潤滑に用いられる潤滑油の劣化度合いに基づいて補正することによって修正運転時間を求め、この修正運転時間を累積した累積運転時間を求める堆積時間推定部と、前記累積運転時間が予め定めた所定の累積運転時間閾値以上になった場合には、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定する異常燃焼判定部と、を含むことを特徴とする。

この異常燃焼予測装置によれば、燃焼異常の判定に用いる累積運転時間と燃焼室内部に堆積する燃焼残渣との相関がより高くなる。その結果、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、さらに、前記潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が前記燃焼室内に堆積しやすい運転条件で前記内燃機関が運転されているか否かを判定する運転条件判定部を備え、前記堆積時間推定部は、前記潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が前記燃焼室内に堆積しやすい運転条件で前記内燃機関が運転された時間を、前記潤滑油の劣化度合いに基づいて補正することによって前記修正運転時間を求めることを特徴とする。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、前記堆積時間推定部は、前記内燃機関に異常燃焼が発生した場合には、異常燃焼が発生する前よりも前記累積運転時間閾値の値を小さくすることを特徴とする。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、前記堆積時間推定部は、前記潤滑油の劣化が進行するにしたがって、前記内燃機関が運転された実際の時間よりも、前記修正運転時間が大きくなるように補正することを特徴とする。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合には、前記燃焼室の洗浄を促す洗浄制御部を備えることを特徴とする。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、前記内燃機関が液化石油ガスを燃料とする場合、前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合には、前記液化石油ガスの供給時期を、前記内燃機関の吸気時期と同期させる洗浄制御部を備えることを特徴とする。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、前記内燃機関が液体燃料と気体燃料とを燃料とする場合、前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合には、前記内燃機関に前記液体燃料を供給する洗浄制御部を備えることを特徴とする。

次の本発明に係る異常燃焼予測装置は、前記異常燃焼予測装置において、前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合、前記内燃機関の前記燃焼室に洗浄剤を供給する洗浄制御部を備えることを特徴とする。

本発明に係る異常燃焼予測装置は、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態及び実施例（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、燃焼室に堆積する燃焼残渣に起因した燃焼異常が発生するおそれのある内燃機関全般に対して適用できる。特に、気体燃料を用いる内燃機関や、気体燃料と液体燃料とを併用する内燃機関に対して好適に適用できる。また、本発明は、乗用車、トラック、バスその他の車両に搭載されて動力源となる内燃機関に対して好適に適用できるが、本発明の適用対象はこのような内燃機関に限定されるものではない。なお、本発明に係る異常燃焼予測には、内燃機関の異常燃焼を予測することの他、異常燃焼の発生が予測された場合には、その発生を未然に回避することも含まれる。

本発明は、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）や水素等の気体燃料、ＬＰＧ（Liquid Propane Gas：液化石油ガス）を燃料として用いる内燃機関、あるいは気体燃料とガソリンや軽油等の液体燃料とを併用する内燃機関に対して適用される。内燃機関を運転すると、燃料（液体燃料）に含まれる炭素や、潤滑油（いわゆるエンジンオイル）に含まれるＣａ、Ｍｇ等の鉱物成分等が燃焼残渣として内燃機関の燃焼室内部やピストンに堆積する。

内燃機関の燃焼室内部やピストンに堆積した燃焼残渣は、いわゆるプレイグニッションの原因となる。一般に、ガソリンや軽油等の液体燃料を用いる内燃機関は、燃焼室内部に発生した燃焼残渣を液体燃料が洗浄する作用があるため、燃焼室内部やピストンに燃焼残渣は体積しにくい。しかし、気体燃料を用いる内燃機関では液体燃料による洗浄作用はないため、燃焼室内部やピストンに燃焼残渣が堆積しやすくなる。そして、燃焼室内部等に堆積した燃焼残渣が原因（ヒートスポット）となって、内燃機関の運転中にプレイグニッションその他の燃焼異常を引き起こすおそれがある。

気体燃料から燃焼残渣はほとんど発生しないので、気体燃料を用いる内燃機関において燃焼室内部等に堆積する燃焼残渣は、潤滑油に起因するものである。潤滑油は使用によって次第に劣化（酸化）していく。劣化（酸化）は内燃機関の運転時間の経過とともに進行するため、燃焼残渣が燃焼室内部やピストンに堆積するのも、潤滑油の劣化度合いに応じて進行する。したがって、潤滑油に起因する燃焼残渣の堆積を予測するには、潤滑油の劣化度合いを考慮することが重要である。

本発明は、潤滑油の劣化が進行すると、燃焼室内部やピストンに対する燃焼残渣の堆積が促進する点に着目して完成されたものであり、次の点に特徴がある。すなわち、内燃機関が運転される時間を、内燃機関の潤滑に用いられる潤滑油の劣化度合いを用いて補正することによって修正運転時間を求め、さらにこの修正運転時間を累積した累積運転時間を求める。

そして、この累積運転時間が、内燃機関の燃焼室内に燃焼残渣が堆積した時間であると推定し、累積運転時間が所定の閾値以上になった場合には、内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定する。すなわち、累積運転時間を、燃焼室内に堆積した燃焼残渣の量の指標として用いる。このように、燃料残渣の発生量に強い相関をもつ潤滑油の劣化を考慮することによって、燃焼異常の判定に用いる累積運転時間と燃焼室内部に堆積する燃焼残渣との相関がより高くなる。その結果、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。

ここで、修正運転時間は、潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が堆積しやすい運転条件（負荷領域や機関回転数領域）で内燃機関が運転された時間を、潤滑油の劣化度合いで補正することによって求める。このように、潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が堆積しやすい運転条件を用いて異常燃焼を予測することで、異常燃焼の予測精度をより向上させることができる。次に、本発明の実施例を説明する。

実施例１は、次の点に特徴がある。すなわち、気体燃料を用いて運転される内燃機関において、潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が堆積しやすい負荷領域及び機関回転数領域で内燃機関が運転された時間（運転時間）Ｔ１に、潤滑油の劣化度合いを考慮した潤滑油劣化係数Ｂを乗じて得られる修正運転時間（Ｔ１×Ｂ）を算出する。そして、修正運転時間を累積した累積運転時間Ｔ＝Σ（Ｔ１×Ｂ）が予め定めた閾値（累積運転時間閾値）Ｔ
＿ｌを超えた場合に、燃焼室に堆積した燃焼残渣によってプレイグニッションのような異常燃焼が発生するおそれがあると判定する。

図１は、実施例１に係る内燃機関の構成を示す説明図である。図１では、シリンダを直列に配列した内燃機関を、クランク軸と平行な方向から見た場合の断面を示している。この実施形態において、内燃機関のシリンダ配列は直列に限定されるものではなく、Ｖ型、水平対向その他の配列であってもよい。また、シリンダの数は限定されるものではない。

この内燃機関１は、ピストン２がシリンダ１Ｓ内を往復する、いわゆるレシプロ式の内燃機関であり、燃料にはＣＮＣや水素ガスのような気体燃料Ｇが用いられる。この内燃機関１は、いわゆるポート噴射によって燃料が供給される。すなわち、吸気通路を構成する第２空気通路６ｉｂの内部に気体燃料Ｇを噴射する気体燃料噴射弁１０が気体燃料Ｇを供給する。なお、内燃機関１は、シリンダ１Ｓ内の燃焼室１Ｂへ気体燃料Ｇを直接噴射する、いわゆる直噴の内燃機関であってもよい。また、ポート噴射と直噴とを組み合わせてもよい。

ピストン２は、シリンダ１Ｓ内を往復運動する。ピストン２はコネクティングロッド３によってクランク軸４と連結されており、ピストン２の往復運動は、クランク軸４によって回転運動に変換される。なお、クランク軸４は、シリンダ１Ｓと連結するクランクケース１Ｃに格納される。クランク軸４の近傍にはクランク角度センサ４１が取り付けられており、点火時期の制御や機関回転数ＮＥの取得に用いられる。

クランクケース１Ｃの底部にはオイルパン１Ｐが備えられている。ピストン２とシリンダ１Ｓとの間やクランク軸４とコネクティングロッド３との連結部等の摺動部は、潤滑油Ｌによって潤滑される。内燃機関１の各摺動部分を潤滑した潤滑油Ｌは、一旦オイルパン１Ｐに集められた後、オイルポンプによって内燃機関１の各摺動部へ送られる。オイルパン１Ｐには潤滑油Ｌの劣化度合いを測定するための潤滑油劣化検出手段として潤滑油劣化検出センサ４０が設けられている。

潤滑油Ｌは、内燃機関１の運転によって劣化（酸化）するが、この潤滑油劣化検出センサ４０によって、潤滑油Ｌの劣化度合いを測定することができる。この実施例において、潤滑油劣化検出センサ４０は、潤滑油ＬのｐＨを測定することによって潤滑油Ｌの劣化度合いを測定するものであるが、潤滑油Ｌの劣化度合いを測定する手法、及び潤滑油劣化検出センサ４０の種類は問わない。

内燃機関１には、燃焼室１Ｂに空気Ａが供給される。この空気Ａは、燃料と混合して燃焼用の混合気を形成し、燃焼室１Ｂ内で燃焼してピストン２を駆動する。燃焼室１Ｂに空気Ａを供給するため、空気通路６ｉａ、６ｉｂが内燃機関１のシリンダヘッド１Ｈに設けられる吸気口５ｉに接続される。ここで、便宜上、空気通路６ｉａを第１の空気通路といい、空気通路６ｉｂを第２の空気通路という（以下同様）。

第１の空気通路６ｉａの入口には、燃焼室１Ｂに導入する空気Ａから塵や埃を取り除くためのエアークリーナー９が設けられる。エアークリーナー９を通過した空気Ａは、第１の空気通路６ｉａに取り付けられるエアフローメータ４２によって流量が計測される。エアフローメータ４２によって計測された空気Ａの流量は、機関ＥＣＵ５０に取り込まれ、内燃機関１の制御に用いられる。

また、第１の空気通路６ｉａには、燃焼室１Ｂに導入する空気Ａの量を調整するスロットル弁６０が設けられる。スロットル弁６０の開度を調整することによって、燃焼室１Ｂへ導入する空気Ａの量を制御する。この実施例においては、機関ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が、スロットル用アクチュエータ６１を駆動することによってスロットル弁６０の開度を制御する方式、すなわち、いわゆるアクセルバイワイヤ方式を用いる。スロットル弁６０にはスロットル開度センサ４３が取り付けられており、機関ＥＣＵ５０は、スロットル開度センサ４３が検出したスロットル弁６０の開度情報を、スロットル用アクチュエータ６１の制御や、内燃機関１の運転制御に用いる。

スロットル弁６０と燃焼室１Ｂとは、第２の空気通路６ｉｂによって接続される。第２の空気通路６ｉｂには、内燃機関１へ気体燃料Ｇを供給するための気体燃料噴射弁１０が取り付けられている。気体燃料噴射弁１０の動作は機関ＥＣＵ５０によって開弁時期及び開弁時間が制御される。気体燃料噴射弁１０から噴射された気体燃料Ｇは、第１の空気通路６ｉａ及び第２の空気通路６ｉｂを流れる空気Ａと混合気を形成する。この混合気は、吸気口５ｉから内燃機関１の燃焼室１Ｂ内へ流入する。

内燃機関１のシリンダヘッド１Ｈには、点火プラグ７が取り付けられている。このように、内燃機関１は火花点火式の内燃機関である。点火プラグ７は、機関ＥＣＵ５０からの指令によって放電し、燃焼室１Ｂ内へ導入されてピストン２によって圧縮された混合気に点火する。これによって混合気は燃焼して高温、高圧の燃焼ガスとなり、ピストン２を駆動する。内燃機関１の運転中には、内燃機関１は熱を発生する。この熱は、冷却水によって冷却される。内燃機関１を冷却する冷却水の温度（冷却水温度）は、冷却水温度計４７によって測定される。

この実施例では、燃焼室１Ｂ内の燃焼状態を検出するため、内燃機関１は、燃焼状態検出手段を備える。この実施例では、点火プラグ７を利用して燃焼室１Ｂ内の燃焼イオン電流を検出し、検出した燃焼イオン電流に基づいて燃焼室１Ｂ内の燃焼状態を検出する。このため、点火プラグ７には、点火プラグ７の電極間に流れる燃焼イオン電流を検出する燃焼イオン電流検出回路４６が接続されている。そして、点火プラグ７と燃焼イオン電流検出回路４６とで、燃焼状態検出手段が構成される。なお、燃焼状態検出手段として、例えば燃焼圧力センサを用いて燃焼室１Ｂ内の燃焼圧力を測定し、これに基づいて燃焼状態を検出してもよい。

内燃機関１のシリンダヘッド１Ｈには、ピストン２を駆動した後の燃焼ガス（排ガス）Ｅｘを、燃焼室１Ｂの外へ排出するための排気口５ｅが設けられている。排気口５ｅには排気通路６ｅが取り付けられており、排気口５ｅから排出された排ガスＥｘを浄化触媒８に導く。浄化触媒８に導入された排ガスＥｘは、ここで浄化される。

第２空気通路６ｉｂに設けられる気体燃料噴射弁１０には、デリバリパイプ１０Ｄが取り付けられており、デリバリパイプ１０Ｄを通して気体燃料Ｇが供給される。なお、デリバリパイプ１０Ｄには、複数の燃焼室１Ｂにそれぞれ気体燃料Ｇを供給する複数の気体燃料噴射弁１０が取り付けられている。また、デリバリパイプ１０Ｄには、燃料供給通路１２を介して気体燃料ボンベ１１から気体燃料Ｇが供給される。

気体燃料ボンベ１１には、圧縮された気体燃料（この実施形態では天然ガス）Ｇが充填されており、この気体燃料Ｇは、燃料供給通路１２に取り付けられるレギュレータ１３で一定の圧力に調整されてデリバリパイプ１０Ｄへ供給される。また、燃料供給通路１２には、燃料圧力センサ４４及び燃料温度計４５が取り付けられており、気体燃料ボンベ１１内に充填されている気体燃料Ｇの残量検知等に用いられる。

内燃機関１を制御する機関ＥＣＵ５０には、この実施例に係る異常燃焼予測装置３０が組み込まれている。また、機関ＥＣＵ５０には、内燃機関１が搭載される車両の計器パネル７０に設けられる警告灯７１、及びリセットボタン７２が接続されている。警告灯７１は、燃焼残渣の堆積が増加して異常燃焼を引き起こすおそれが高くなった場合に点灯して、内燃機関１の燃焼室１Ｂ内の洗浄を促す。リセットボタン７２は、前記洗浄をした後に押すことによって、燃焼残渣の堆積を判定するために用いたデータをリセットする。次にこの実施例に係る異常燃焼予測装置３０を説明する。

図２は、実施例１に係る異常燃焼予測装置の構成を示す概念図である。図２に示すように、異常燃焼予測装置３０は、ＥＣＵ５０に組み込まれている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）５０ｐと、記憶部５０ｍと、入力ポート５５と、出力ポート５６と、入力インターフェース５７と、出力インターフェース５８とから構成される。

なお、ＥＣＵ５０とは別個に、この実施形態に係る異常燃焼予測装置３０を用意し、これをＥＣＵ５０に接続してもよい。そして、この実施例に係る異常燃焼予測を実現するにあたっては、ＥＣＵ５０が備えている内燃機関１に対する制御機能を、前記異常燃焼予測装置３０が利用できるように構成してもよい。

異常燃焼予測装置３０は、運転条件判定部３１と、堆積時間推定部３２と、異常燃焼判定部３３と、洗浄制御部３４とを含んで構成される。これらが、この実施形態に係る異常燃焼予測制御を実行する部分となる。この実施形態において、異常燃焼予測装置３０は、ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ５０ｐの一部として構成される。ＣＰＵ５０ｐと、記憶部５０ｍとは、バス５４₁〜５４₃、入力ポート５５及び出力ポート５６を介して接続される。

これにより、異常燃焼予測装置３０を構成する運転条件判定部３１と堆積時間推定部３２と異常燃焼判定部３３と洗浄制御部３４とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、異常燃焼予測装置３０は、ＥＣＵ５０が有する内燃機関１の運転制御データを取得し、これを利用することができる。また、異常燃焼予測装置３０は、この実施例に係る異常燃焼予測制御を、ＥＣＵ５０が予め備えている内燃機関１の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。

入力ポート５５には、入力インターフェース５７が接続されている。入力インターフェース５７には、潤滑油劣化検出センサ４０、クランク角度センサ４１、エアフローメータ４２、燃焼イオン電流検出回路４６、冷却水温度計４７その他の、異常燃焼予測制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェース５７内のＡ／Ｄコンバータ５７ａやディジタル入力バッファ５７ｄにより、ＣＰＵ５０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート５５へ送られる。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、内燃機関１の運転制御や、この実施例に係る異常燃焼予測制御に必要な情報を取得することができる。

出力ポート５６には、出力インターフェース５８が接続されている。出力インターフェース５８には、気体燃料噴射弁１０、警告灯７１、リセットボタン７２その他の、異常燃焼予測における制御対象が接続されている。なお、図２では、ＬＰＧ燃料噴射弁１０ａ、液体燃料噴射弁２０、ＬＰＧ燃料供給ポンプ１５、液体燃料供給ポンプ１８、洗浄剤供給ポンプ２２も制御対象として出力インターフェース５８に接続されている。これらの制御対象については実施例２以降で説明する。出力インターフェース５８は、制御回路５８₁、５８₂等を備えており、ＣＰＵ５０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。

記憶部５０ｍには、この実施形態に係る異常燃焼予測制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいはこの実施形態に係る異常燃焼予測制御に用いる、制御データマップ等が格納されている。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムと組み合わせることによって、この実施形態に係る異常燃焼予測制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この異常燃焼予測装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、運転条件判定部３１、堆積時間推定部３２、異常燃焼判定部３３及び洗浄制御部３４との機能を実現するものであってもよい。次に、この実施形態に係る異常燃焼予測を説明する。次の説明では、適宜図１、図２を参照されたい。

図３は、実施例１に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。図４は、燃焼残渣が体積しやすい運転条件を示す説明図である。図５は、実施例１に係る異常燃焼予測制御で用いる潤滑油劣化係数を記述した潤滑油劣化係数マップの一例を示す説明図である。この実施例に係る異常燃焼予測制御を実行するにあたって、異常燃焼予測装置３０の運転条件判定部３１は、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納されている累積運転時間Ｔを取得する（ステップＳ１０１）。この累積運転時間Ｔは、異常燃焼予測制御開始時点において記憶部５０ｍに格納されている値である。

累積運転時間Ｔは、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転された時間を、潤滑油の劣化度合いに基づいて補正した修正運転時間を求め、この修正運転時間を累積した値であり、通常、異常燃焼予測制御の開始時が異なれば異なる値となる。累積運転時間Ｔは、潤滑油に由来する燃焼残渣が燃焼室１Ｂ内に堆積した量を推定するための指標となる。このため、累積運転時間Ｔが所定の閾値（累積運転時間閾値）以上になった場合には、燃焼室１Ｂ内に堆積した潤滑油に由来する燃焼残渣が増加することにより、プレイグニッションのような異常燃焼が発生するおそれがあると判断することができる。なお、内燃機関１に異常燃焼が発生すると判定された場合、内燃機関１は洗浄剤の投入等によって洗浄されるが、内燃機関が洗浄された場合、累積運転時間Ｔは０にリセットされる。

累積運転時間Ｔを取得したら、運転条件判定部３１は、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。燃焼残渣が堆積しやすい運転条件は、例えば、負荷（あるいは負荷率）と機関回転数とに基づいて決定することができる。この実施例では、負荷率ＫＬと機関回転数ＮＥとに基づいて、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件を決定する。ここで負荷率ＫＬとは、内燃機関１の吸入空気量が、当該内燃機関１の排気量と等しいときの負荷率を１００％としたときにおける、相対的な負荷の大きさをいう。

図４は、内燃機関１の負荷率ＫＬと機関回転数ＮＥとの関係で燃焼残渣が堆積しやすい運転条件の領域（Ｄで示す領域）を表している。ＫＬｐは燃焼残渣が堆積しやすい負荷率ＫＬの上限値であり、ＮＥｐは燃焼残渣が堆積しやすい機関回転数ＮＥの上限である。また、ＮＥｐは、アイドリング時の機関回転数である。燃焼残渣が堆積しやすい運転条件は、例えば、ＷＯＴ領域（Wide Open Throttle：高負荷領域であり、負荷率でおよそ７５％以上）ではなく、かつ、機関回転数ＮＥが中速程度までの領域である。より具体的には、負荷率ＫＬは６０％程度までの領域であり、機関回転数ＮＥは、許容回転数の２／３程度までの領域である。

ＷＯＴ領域ではなく、かつ機関回転数が中速程度までの領域では、燃焼室１Ｂ内の温度が高負荷かつ高回転の領域ほど高くはないため、潤滑油に由来する燃焼残渣が燃焼室１Ｂ内に堆積しやすい。また、ＷＯＴ領域ではなく、かつ機関回転数が中速程度までの領域では、排気流動も高負荷かつ高回転の領域ほど高くはないため、潤滑油に由来する燃焼残渣が排気によって燃焼室１Ｂ外に排出されにくく、その結果、燃焼残渣が燃焼室１Ｂに堆積しやすくなる。さらに、ＷＯＴ領域ではなく、かつ機関回転数が中速程度までの領域では燃焼室１Ｂ内の圧力変化が大きいため、オイル上がりやオイル下がりによって燃焼室１Ｂ内に流入する潤滑油の量が増加する結果、燃焼残渣が燃焼室１Ｂに堆積しやすくなる。

燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されていない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は内燃機関１の運転状態の監視を継続する。燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されている場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、異常燃焼予測装置３０の堆積時間推定部３２は、内燃機関１の運転時間Ｔ１を計測する（ステップＳ１０３）。ここで、運転時間Ｔ１は、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されていると判定された時点から、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されていないと判定された時点までの時間である。

次に、堆積時間推定部３２は、潤滑油の劣化度合いを測定し（ステップＳ１０４）、測定した劣化度合いに基づいて潤滑油劣化係数Ｂを設定する（ステップＳ１０５）。潤滑油劣化係数Ｂは、実験や解析等に基づいて定めた経験値であり、潤滑油の劣化度合いに応じて設定されている。潤滑油の劣化度合いは、潤滑油のｐＨ値から判定し、これは潤滑油劣化検出センサ４０によって測定する。潤滑油劣化係数Ｂは、図５に示す潤滑油劣化係数マップ８０を用いて設定する。潤滑油劣化係数マップ８０のＫは潤滑油のｐＨであり、未使用の潤滑油の値を初期値Ｋ１とする。

ここで、初期値Ｋ１は一定としてもよいが、内燃機関１の潤滑油を、未使用の潤滑油と入れ替えたときにおける値を初期値Ｋ１としてもよい。すなわち、内燃機関１の潤滑油を未使用の潤滑油に全交換したときの潤滑油のｐＨを測定して、その値を初期値Ｋ１に置き換えてもよい。この場合、潤滑油を全交換する毎に初期値Ｋ１が再設定されることになる。このようにすれば、異なる種類（鉱物油、化学合成油の違いや粘土の違い）の潤滑油に入れ替えたときや異なる銘柄の潤滑油に入れ替えたときにも、適切な初期値Ｋ１を設定することができる。その結果、燃焼残渣の堆積量をより精度よく推定することができる。

この潤滑油劣化係数マップ８０は、潤滑油のｐＨの初期値Ｋ１において、潤滑油劣化係数ＢはＢ０（＝１）に設定される。そして、この潤滑油劣化係数マップ８０では、内燃機関１の使用によって潤滑油の劣化（酸化）が進行するにしたがって、すなわち、潤滑油のｐＨ（Ｋ）が小さくなるにしたがって、潤滑油劣化係数Ｂは大きくなるように設定される。すなわちＢ０（＝１）＜Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３＜Ｂ４＜Ｂ５＜Ｂ６である。この実施例では、潤滑油のｐＨの値そのもので潤滑油の劣化の度合いを推定するのではなく、潤滑油のｐＨの初期値Ｋ１からの変化によって潤滑油の劣化の度合いを推定する。なお、潤滑油のｐＨの値そのものを用いて潤滑油の劣化の度合いを推定してもよい。

潤滑油劣化係数Ｂを設定したら（ステップＳ１０５）、堆積時間推定部３２は、累積運転時間Ｔ（＝Σ（Ｔ１×Ｂ））を計算する（ステップＳ１０６）。この実施例では、累積運転時間Ｔは、式（１）で決定する。
Ｔ＝Ｔ１×Ｂ＋Ｔ・・・（１）
ここで、右辺のＴは、ステップＳ１０６で新たに累積運転時間Ｔを計算するまでの累積運転時間である。またＴの初期値は０である。

堆積時間推定部３２が求めた累積運転時間Ｔは、内燃機関１の燃焼室１Ｂ内に燃焼残渣が堆積したと推定される時間である。式（１）からわかるように、累積運転時間Ｔは、ステップＳ１０３で求めた運転時間Ｔ１に、潤滑油の劣化度合いに基づいて求めた潤滑油劣化係数Ｂを乗じて求めた修正運転時間（Ｔ１×Ｂ）を累積して求められる。潤滑油劣化係数Ｂは、潤滑油の劣化が進行すると大きくなるように設定されている。したがって、潤滑油の劣化が進行するにしたがって運転時間Ｔ１よりも修正運転時間（Ｔ１×Ｂ）は大きくなるので、潤滑油の劣化が進行するにしたがって累積運転時間Ｔの増加割合は大きくなる。これによって、潤滑油の劣化度合いが燃焼異常の判定に用いる累積運転時間Ｔに反映されるので、累積運転時間Ｔと燃焼室内部に堆積する燃焼残渣との相関がより高くなる。その結果、潤滑油に由来する燃料残渣の堆積による異常燃焼の予測精度が向上する。

堆積時間推定部３２が累積運転時間Ｔを求めたら（ステップＳ１０６）、異常燃焼判定部３３は、ステップＳ１０６で求めた累積運転時間Ｔと、予め定めた累積運転時間閾値Ｔ＿ｌとを比較する（ステップＳ１０７）。累積運転時間閾値Ｔ＿ｌは、燃料残渣の堆積により、プレイグニッションのような異常燃焼のおそれが発生する時間である。累積運転時間閾値Ｔ＿ｌは、実験や解析等によって予め求めておく。

Ｔ＜Ｔ＿ｌである場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、堆積時間推定部３２は、ステップＳ１０６で求めた累積運転時間Ｔを記憶部５０ｍに格納する。その後、ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は内燃機関１の運転状態の監視を継続する。Ｔ≧Ｔ＿ｌである場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、異常燃焼判定部３３は、プレイグニッションのような異常燃焼が発生するおそれがあると判定する（ステップＳ１０８）。

この場合、例えば、異常燃焼予測装置３０の洗浄制御部３４は、警告灯７１によって異常燃焼が発生するおそれが高いことを運転者に対して警告する。警告を受けた運転者は、例えば燃料供給通路１２を介して洗浄剤を内燃機関１の燃焼室１Ｂに投入して、燃焼室１Ｂに堆積した燃焼残渣を洗浄する。そして、燃焼室１Ｂを洗浄したら、運転者はリセットボタン７２を押して、累積運転時間Ｔを０にリセットする。

以上、実施例１では、内燃機関が運転される時間を、内燃機関の潤滑に用いられる潤滑油の劣化度合いを用いて補正することによって修正運転時間を求め、さらにこの修正運転時間を累積した累積運転時間を求める。そして、この累積運転時間が、内燃機関の燃焼室内に燃焼残渣が堆積した時間であると推定し、累積運転時間が所定の閾値以上になった場合には、内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定する。

これによって、燃料残渣の発生量に強い相関をもつ潤滑油の劣化を考慮することができるので、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。なお、この実施例で開示した構成は、以下の実施例に対しても適用することができる。また、この実施例で開示した構成と同様の構成を備えるものは、この実施例と同様の作用、効果を奏する。

実施例２は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、燃料にＬＰＧを用い、燃料残渣の堆積により、プレイグニッションのような異常燃焼のおそれが高くなった場合には、吸気同期のタイミングで燃料を内燃機関に供給して、燃焼室に堆積した燃焼残渣を洗浄する点が異なる。他の構成は実施例１と同様である。

図６は、実施例２に係る内燃機関の構成を示す説明図である。図７は、実施例２に係る内燃機関にＬＰＧ燃料を供給するＬＰＧ燃料噴射弁の配置を示す平面図である。実施例２に係る内燃機関１ａは、第２空気通路６ｉｂにＬＰＧ燃料噴射弁１０ａを備えている。そして、ＬＰＧ燃料噴射弁１０ａから第２空気通路６ｉｂ内へＬＰＧ燃料を噴射する。

図７に示すように、この内燃機関１ａは、複数のシリンダ１Ｓ内の燃焼室にそれぞれ接続される複数の空気通路（第２空気通路６ｉｂ）に、それぞれＬＰＧ燃料噴射弁１０ａが設けられる。このように、内燃機関１ａは、いわゆるＭＰＩ（Multi Point Injection）方式によってＬＰＧ燃料が供給される。それぞれのＬＰＧ燃料噴射弁１０ａにはデリバリパイプ１０Ｄａが取り付けられており、デリバリパイプ１０Ｄａを通してＬＰＧ燃料が供給される。

ＬＰＧ燃料は、ＬＰＧ燃料供給通路１６Ｓの途中に設けられるＬＰＧ燃料供給ポンプ１５によってＬＰＧ燃料タンク１４から送り出され、デリバリパイプ１０Ｄａに供給される。デリバリパイプ１０Ｄａの余剰のＬＰＧは、ＬＰＧ燃料リターン通路１６ＲからＬＰＧ燃料タンク１４へ戻される。なお、ＬＰＧ燃料供給ポンプ１５の動作は、機関ＥＣＵ５０によって制御される。次に、実施例２に係る異常燃焼予測制御の手順を説明する。なお、実施例２に係る異常燃焼予測制御は、実施例１に係る異常燃焼予測装置３０（図２参照）を用いて実行することができる。次の説明では、適宜図２、図６を参照されたい。

図８は、実施例２に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。実施例２では、ＬＰＧ燃料噴射弁１０ａから噴射したＬＰＧ燃料と空気との混合やエミッション等を考慮して、通常は吸気非同期噴射としている。ここで、吸気非同期噴射とは、吸気口５ｉが閉じているとき（例えば排気行程）に燃料噴射弁からＬＰＧ燃料を噴射することである。実施例２に係る異常燃焼予測制御のステップＳ２０１〜ステップＳ２０７までは、実施例１に係る異常燃焼予測制御のステップＳ１０１からステップＳ１０７と同様なので（図８、図３参照）、説明を省略する。

ステップＳ２０７において、異常燃焼判定部３３が累積運転時間Ｔと累積運転時間閾値Ｔ＿ｌとを比較した結果、Ｔ＜Ｔ＿ｌである場合には（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、堆積時間推定部３２は、ステップＳ２０６で求めた累積運転時間Ｔを記憶部５０ｍに格納する。その後、ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は内燃機関１ａの運転状態の監視を継続する。

Ｔ≧Ｔ＿ｌである場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、プレイグニッションのような異常燃焼が発生するおそれが高くなると推定することができる。この場合、異常燃焼を未然に回避するため、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃料残渣を洗浄する。当該洗浄にあたって、運転条件判定部３１は、吸気同期噴射へ切り替え可能か否かを判定する（ステップＳ２０８）。ここで、吸気同期噴射とは、内燃機関１の吸気口５ｉが開いているときにＬＰＧ燃料噴射弁１０ａからＬＰＧ燃料を噴射することである。例えば、吸気非同期で燃料噴射中のＬＰＧ燃料噴射弁１０ａは、その時点では吸気同期噴射は不可能であると判定する。このようなＬＰＧ燃料噴射弁１０ａは、次のＬＰＧ燃料の噴射から吸気同期噴射とする。

吸気同期噴射へ切り替えできない場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、吸気同期噴射が可能となるタイミングになるまで待機する。吸気同期噴射へ切り替え可能である場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、洗浄制御部３４は、ＬＰＧ燃料の噴射を吸気同期噴射へ切り替える（ステップＳ２０９）。そして、洗浄制御部３４は、所定の洗浄時間Ｔ＿Ｃが経過するまで、吸気同期噴射でＬＰＧ燃料噴射弁１０ａからＬＰＧ燃料を噴射する（ステップＳ２１０：Ｎｏ）。

吸気同期噴射によってＬＰＧ燃料を噴射すれば、ある程度の量のＬＰＧは液体の状態で燃焼室１Ｂ内に到達するので、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣を洗浄することができる。なお、一般的に、ガソリン等の液体燃料を用いた場合、吸気同期噴射は燃料と空気との混合やエミッションといった観点で、吸気非同期噴射と比較して不利になる。しかし、ＬＰＧは気化しやすいので、前記不利な点は緩和される。

洗浄時間Ｔ＿Ｃは、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣の洗浄が完了するまでの時間に設定する。洗浄時間Ｔ＿Ｃは、実験や解析等によって予め定めておく。所定の洗浄時間Ｔ＿Ｃが経過したら（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、洗浄制御部３４は、吸気同期噴射を解除して（ステップＳ２１１）、通常の噴射、すなわち吸気非同期噴射とする。その後、堆積時間推定部３２は累積運転時間Ｔを０にリセットして（ステップＳ２１２）、その値を記憶部５０ｍに格納する。

なお、ステップＳ２１２において累積運転時間Ｔをリセットする際には、吸気同期噴射によって燃焼室１Ｂの洗浄をした回数に応じて、累積運転時間Ｔを変更してもよい。例えば、燃焼室１Ｂの洗浄をした回数が増加するにしたがって、累積運転時間Ｔも増加させる。より具体的には、燃焼室１Ｂの洗浄をした回数が１回目のときには累積運転時間ＴをＴ１（≠０）とし、燃焼室１Ｂの洗浄をした回数が２回目のときには累積運転時間ＴをＴ２（＞Ｔ１）とする。

ＬＰＧ燃料を吸気同期で供給して燃焼室１Ｂ内を洗浄しても、燃焼残渣を完全に取り除くことはできない。このため、上述したように、燃焼室１Ｂの洗浄回数に応じて累積運転時間Ｔの初期値を変更すれば、洗浄によって除去しきれずに燃焼室１Ｂ内に堆積する燃焼残渣の影響を、累積運転時間Ｔに反映させることになる。その結果、プレイグニッションのような異常燃焼の予測精度をより向上させることができる。

以上、実施例２でも、実施例１と同様の構成を備えるので、実施例１と同様に、異常燃焼の予測においては、燃料残渣の発生量に強い相関をもつ潤滑油の劣化を考慮して、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。また、ＬＰＧ燃料を洗浄に利用することにより、洗浄剤を用いなくとも燃焼残渣を洗浄し、除去することができるので、装置構成を簡略化できる。なお、この実施例で開示した構成は、以下の実施例に対しても適用することができる。また、この実施例で開示した構成と同様の構成を備えるものは、この実施例と同様の作用、効果を奏する。

実施例３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、燃料に気体燃料とガソリンのような液体燃料とを用い、燃料残渣の堆積により、プレイグニッションのような異常燃焼のおそれが高くなった場合には、液体燃料で内燃機関を運転して、燃焼室に堆積した燃焼残渣を洗浄する点が異なる。他の構成は実施例１と同様である。

図９は、実施例３に係る内燃機関の構成を示す説明図である。実施例３に係る内燃機関１ｂは、第２空気通路６ｉｂに気体燃料噴射弁１０と、液体燃料噴射弁２０とを備えている。実施例３において、液体燃料Ｌにはガソリンを用いる。実施例３において、液体燃料噴射弁２０は、気体燃料噴射弁１０よりも内燃機関１ｂの吸気口５ｉ側に設けられる。

この実施例に係る内燃機関１ｂは、液体燃料Ｌで運転することによって燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣を除去する。このため、液体燃料噴射弁２０の吐出口と吸気口５ｉとの距離を短くして、液体燃料Ｌの気化する量が少ない状態で燃焼室１Ｂに液体燃料Ｌを送り込む。これによって、燃焼残渣の洗浄効果を向上させる。なお、気体燃料噴射弁１０を液体燃料噴射弁２０よりも吸気口５ｉ側に配置する構成を除外するものではない。

液体燃料噴射弁２０には、デリバリパイプ２０Ｄが取り付けられており、デリバリパイプ２０Ｄを通して液体燃料Ｌが供給される。なお、デリバリパイプ２０Ｄには、複数の燃焼室１Ｂにそれぞれ気体燃料Ｇを供給する複数の気体燃料噴射弁１０が取り付けられている。液体燃料Ｌは、液体燃料供給通路１９の途中に設けられる液体燃料供給ポンプ１８によって液体燃料タンク１７から送り出され、デリバリパイプ２０Ｄに供給される。ここで、液体燃料供給ポンプ１８の動作は、機関ＥＣＵ５０によって制御される。次に、実施例３に係る異常燃焼予測制御の手順を説明する。なお、実施例３に係る異常燃焼予測制御は、実施例１に係る異常燃焼予測装置３０（図２参照）を用いて実行することができる。次の説明では、適宜図２、図９を参照されたい。

図１０は、実施例３に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。図１１は、液体燃料Ｌによる燃料残渣を洗浄する効果が大きい領域を示す説明図である。実施例３に係る異常燃焼予測制御を実行するにあたり、運転条件判定部３１は、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納されている、異常燃焼予測制御開始時点における累積運転時間Ｔを取得する（ステップＳ３０１）。次に、運転条件判定部３１は、内燃機関１ｂが気体燃料Ｇで運転されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

内燃機関１ｂが気体燃料Ｇで運転されている場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、運転条件判定部３１は、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されているか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３〜ステップＳ３０８までは、実施例１に係る異常燃焼予測制御のステップＳ１０２からステップＳ１０７と同様なので（図１０、図３参照）、説明を省略する。

ステップＳ３０８において、異常燃焼判定部３３が累積運転時間Ｔと累積運転時間閾値Ｔ＿ｌとを比較した結果、Ｔ＜Ｔ＿ｌである場合には（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、堆積時間推定部３２は、ステップＳ３０７で求めた累積運転時間Ｔを記憶部５０ｍに格納する。その後、ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は内燃機関１ｂの運転状態の監視を継続する。

Ｔ≧Ｔ＿ｌである場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、プレイグニッションのような異常燃焼が発生するおそれが高くなると推定することができる。このときには、異常燃焼を未然に回避するため、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃料残渣を洗浄する。運転条件判定部３１は、液体燃料Ｌに切り替えて内燃機関１ｂを運転できるか否かを判定する（ステップＳ３０９）。

液体燃料Ｌに切り替えて内燃機関１ｂを運転できない場合（ステップＳ３０９：Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻り、液体燃料Ｌに切り替えて内燃機関１ｂを運転できるようになるまで待機する。液体燃料Ｌに切り替えて内燃機関１ｂを運転できる場合（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、洗浄制御部３４は、内燃機関１ｂに供給する燃料を液体燃料Ｌに切り替える（ステップＳ３１０）。すなわち、洗浄制御部３４は、気体燃料噴射弁１０からの気体燃料Ｇの噴射を停止するとともに、液体燃料噴射弁２０から液体燃料Ｌを噴射する。これによって、液体燃料Ｌの洗浄効果を利用して、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣を洗浄する。

液体燃料噴射弁２０から液体燃料Ｌの噴射を開始したら、洗浄制御部３４は、第１の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ１を計測する（ステップＳ３１１）。ここで、第１の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ１は、気体燃料Ｇでの運転から液体燃料Ｌでの運転に切り替えてから、液体燃料Ｌで内燃機関１ｂを運転した時間である。次に、堆積時間推定部３２は、第１の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ１に予め定めた所定の第１の換算係数Ｂ＿Ｌ１を乗じた値（Ｔ＿Ｌ１×Ｂ＿Ｌ１）を求める。そして、堆積時間推定部３２は、ステップＳ３０８で求めた累積運転時間Ｔから（Ｔ＿Ｌ１×Ｂ＿Ｌ１）を減算した値を、新たな累積運転時間Ｔ（＝Ｔ−Ｔ＿Ｌ１×Ｂ＿Ｌ１）とする（ステップＳ３１２）。

液体燃料Ｌは、燃焼残渣の洗浄効果があるため、液体燃料Ｌで内燃機関１ｂを運転すれば、気体燃料Ｇで内燃機関１ｂを運転することによって燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣を洗浄して除去することができる。ここで、累積運転時間Ｔは、潤滑油に由来する燃焼残渣が燃焼室１Ｂ内に堆積した量を推定するための指標であるので、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣が除去されて減少することは、累積運転時間Ｔが減少することに相当する。

液体燃料Ｌで内燃機関１ｂを運転すると燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣は除去されるので、除去された燃焼残渣に相当する分、累積運転時間Ｔは減少する。この実施例では、液体燃料Ｌで内燃機関１ｂを運転することによって燃焼室１Ｂから除去された燃焼残渣の量に相当する分を、第１の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ１と所定の第１の換算係数Ｂ＿Ｌ１との積（Ｔ＿Ｌ１×Ｂ＿Ｌ１）で表す。そして、気体燃料Ｇでの運転から液体燃料Ｌでの運転に切り替えた時点における累積運転時間Ｔから（Ｔ＿Ｌ１×Ｂ＿Ｌ１）を減算して得られた新たな累積運転時間Ｔによって、液体燃料Ｌでの運転に切り替えてからの燃焼室１Ｂ内に堆積している燃焼残渣の量を推定できる。

ステップＳ３１２で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になれば、液体燃料Ｌで内燃機関１ｂを運転することによって燃焼室１Ｂ内に堆積する燃焼残渣がすべて除去されたと推定できる。洗浄制御部３４は、ステップＳ３１２で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になるまで液体燃料Ｌでの運転を継続する（ステップＳ３１３：Ｎｏ）。

ステップＳ３１２で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になったら（ステップＳ３１３：Ｙｅｓ）、洗浄制御部３４は、内燃機関１ｂの運転を液体燃料Ｌでの運転から気体燃料Ｇでの運転に切り替える（ステップＳ３１４）。そして、堆積時間推定部３２は、累積運転時間Ｔを０に設定して記憶部５０ｍに格納する。なお、累積運転時間Ｔの最小値は０なので、累積運転時間Ｔは０よりも小さくはならない（以下同様）。

内燃機関１ｂが気体燃料Ｇで運転されていない場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、すなわち、内燃機関１ｂが液体燃料Ｌで運転されている場合、運転条件判定部３１は、液体燃料Ｌで燃焼室１Ｂ内に堆積した燃料残渣を洗浄して除去する効果が大きい運転条件で内燃機関１ｂが運転されているか否かを判定する（ステップＳ３１５）。

液体燃料Ｌによる燃料残渣の洗浄効果が大きい運転条件は、例えば、図１１のＦで示す高負荷の領域（負荷率がＫＬｈ以上ＫＬｍ以下の領域）である。ここで、高負荷の領域とは、例えば、いわゆるＷＯＴの領域であり、負荷率でおよそ７５％以上の領域である。高負荷の領域では、液体燃料Ｌの供給量も多くなるので、液体燃料Ｌの未揮発分が存在する機会が多くなる。このため、液体燃料Ｌによる燃料残渣の洗浄効果は大きくなる。ここで、ＷＯＴの領域か否かは、エアフローメータ４２で測定した吸入空気量に基づいて求められる内燃機関１ｂの負荷から判断することができる。

また、内燃機関１ｂの冷却水温度や潤滑油の温度が低い運転条件（内燃機関１ｂの暖機中）も、液体燃料Ｌによる燃料残渣の洗浄効果が大きくなる。このような運転条件では、冷却水温度や潤滑油の温度が所定の温度に到達したときと比較して、液体燃料Ｌの供給量が多くなるとともに液体燃料Ｌの温度も低くなる。その結果、液体燃料Ｌの未揮発分が多く存在するので、燃料残渣の洗浄効果が大きくなる。ここで、内燃機関１ｂの冷却水温度は冷却水温度計４７によって測定することができる。

液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件である場合（ステップＳ３１５:Ｙｅｓ）、洗浄制御部３４は、第２の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ２を計測する（ステップＳ３１６）。ここで、第２の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ２は、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件で内燃機関１ｂを運転した時間である。次に、堆積時間推定部３２は、第２の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ２に予め定めた所定の第２の換算係数Ｂ＿Ｌ２を乗じた値（Ｔ＿Ｌ２×Ｂ＿Ｌ２）を求める。そして、ステップＳ３０８で求めた累積運転時間Ｔから（Ｔ＿Ｌ２×Ｂ＿Ｌ２）を減算した値を、新たな累積運転時間Ｔ（＝Ｔ−Ｔ＿Ｌ２×Ｂ＿Ｌ２）とする（ステップＳ３１７）。新たな累積運転時間Ｔ（＝Ｔ−Ｔ＿Ｌ２×Ｂ＿Ｌ２）とする理由については、上述した通りである。

次に、洗浄制御部３４は、ステップＳ３１７で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になるまで液体燃料Ｌでの運転を継続する（ステップＳ３２０：Ｎｏ）。ステップＳ３１７で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になったら（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、堆積時間推定部３２は、累積運転時間Ｔを０に設定して記憶部５０ｍに格納する。その後ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は、内燃機関１ｂの監視を継続する。

液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件でない場合（ステップＳ３１５:Ｎｏ）、洗浄制御部３４は、第３の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ３を計測する（ステップＳ３１８）。ここで、第３の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ３は、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件以外の運転条件で内燃機関１ｂを運転した時間である。次に、堆積時間推定部３２は、第３の液体燃料運転時間Ｔ＿Ｌ３に予め定めた所定の第３の換算係数Ｂ＿Ｌ３を乗じた値（Ｔ＿Ｌ３×Ｂ＿Ｌ３）を求める。そして、ステップＳ３０８で求めた累積運転時間Ｔから（Ｔ＿Ｌ３×Ｂ＿Ｌ３）を減算した値を、新たな累積運転時間Ｔ（＝Ｔ−Ｔ＿Ｌ３×Ｂ＿Ｌ３）とする（ステップＳ３１９）。新たな累積運転時間Ｔ（＝Ｔ−Ｔ＿Ｌ３×Ｂ＿Ｌ３）とする理由については、上述した通りである。

次に、洗浄制御部３４は、ステップＳ３１９で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になるまで液体燃料Ｌでの運転を継続する（ステップＳ３２０：Ｎｏ）。ステップＳ３１９で求めた新たな累積運転時間Ｔが０になったら（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、堆積時間推定部３２は、累積運転時間Ｔを０に設定して記憶部５０ｍに格納する。その後ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は、内燃機関１ｂの監視を継続する。

液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件と、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件以外の運転条件とでは、内燃機関１ｂの運転時間が同じであれば、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件の方が、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件以外の運転条件よりも多くの燃料残渣を除去できる。したがって、この実施例では、液体燃料Ｌの洗浄効果の大小に応じて、液体燃料Ｌでの運転により燃焼室１Ｂから除去された燃焼残渣の見積もりを変更する。これによって、新たな累積運転時間Ｔを求める際における、累積運転時間Ｔの減少割合を変更する。

液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件における燃料残渣の除去時間の指標は（Ｔ＿Ｌ２×Ｂ＿Ｌ２）であり、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件以外の運転条件における燃料残渣の除去時間の指標は（Ｔ＿Ｌ３×Ｂ＿Ｌ３）である。ここで、第２の換算係数Ｂ＿Ｌ２、第３の換算係数Ｂ＿Ｌ３は、異なる運転条件下で内燃機関１ｂを液体燃料Ｌで運転した場合において、燃焼室１Ｂ内部に堆積した燃焼残渣を除去できる時間を示す尺度となる。

Ｔ＿Ｌ２＝Ｔ＿Ｌ３であれば、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件における燃料残渣の除去量の方が、液体燃料Ｌの洗浄効果が大きい運転条件以外の運転条件における燃料残渣の除去量よりも大きくなる。したがって、第２の換算係数Ｂ＿Ｌ２は、第３の換算係数Ｂ＿Ｌ３よりも大きくしてある。これによって、より正確に、燃焼室１Ｂに堆積した燃料残渣の除去するために要する時間を推定することができるので、より確実に燃料残渣を燃焼室１Ｂから除去することができる。

以上、実施例３では、実施例１と同様の構成を備えるので、実施例１と同様に、異常燃焼の予測においては、燃料残渣の発生量に強い相関をもつ潤滑油の劣化を考慮して、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。また、液体燃料と気体燃料とを併用するとともに、液体燃料を洗浄に利用する。そして、燃燃焼室内部に堆積する燃焼残渣がなくなると予測されるまで液体燃料による洗浄を継続するので、異常燃焼が発生するおそれを極めて低減できる。また、液体燃料を洗浄に利用することによって、洗浄剤を用いなくとも燃焼残渣を洗浄し、除去することができるので、装置構成を簡略化できる。なお、この実施例で開示した構成は、以下の実施例に対しても適用することができる。また、この実施形態で開示した構成と同様の構成を備えるものは、この実施例と同様の作用、効果を奏する。

実施例４は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、燃焼残渣の洗浄剤を燃焼室に対して供給する手段を備え、燃料残渣の堆積により、プレイグニッションのような異常燃焼のおそれが高くなった場合には、洗浄剤を燃焼室１Ｂに投入して燃焼室に堆積した燃焼残渣を洗浄する点が異なる。他の構成は実施例１と同様である。

図１２は、実施例４に係る内燃機関の構成を示す説明図である。実施例４に係る内燃機関１ｃは、気体燃料噴射弁１０に気体燃料Ｇを供給するデリバリパイプ１０Ｄ内に、燃焼残渣を洗浄するための洗浄剤Ｄが供給される。これによって、洗浄剤Ｄは気体燃料Ｇとともに内燃機関１ｃの燃焼室１Ｂ内に到達して、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣を洗浄する。

洗浄剤Ｄは、洗浄剤タンク２１内に貯蔵されており、洗浄剤Ｄは、洗浄剤供給ポンプ２２から送り出された後、洗浄剤供給通路２３を通ってデリバリパイプ１０Ｄへ送られる。ここで、洗浄剤供給ポンプ２２の動作は、機関ＥＣＵ５０によって制御される。次に、実施例４に係る異常燃焼予測制御の手順を説明する。なお、実施例４に係る異常燃焼予測制御は、実施例１に係る異常燃焼予測装置３０（図２参照）を用いて実行することができる。次の説明では、適宜図２、図１２を参照されたい。

図１３は、実施例３に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。実施例４に係る異常燃焼予測制御のステップＳ４０１〜ステップＳ４０７までは、実施例１に係る異常燃焼予測制御のステップＳ１０１からステップＳ１０７と同様なので（図８、図３参照）、説明を省略する。

ステップＳ４０７において、異常燃焼判定部３３が累積運転時間Ｔと累積運転時間閾値Ｔ＿ｌとを比較した結果、Ｔ＜Ｔ＿ｌである場合には（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、堆積時間推定部３２は、ステップＳ４０６で求めた累積運転時間Ｔを記憶部５０ｍに格納する。その後、ＳＴＡＲＴに戻り、運転条件判定部３１は内燃機関１ｃの運転状態の監視を継続する。

Ｔ≧Ｔ＿ｌである場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、プレイグニッションのような異常燃焼が発生するおそれが高くなると推定できる。この場合、異常燃焼を未然に回避するため、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃料残渣を洗浄する。洗浄制御部３４は、例えば、計器パネル７０の表示装置７３（図１２参照）を用いて、内燃機関１ｃが搭載される車両を停止させるとともに、内燃機関１ｃをアイドリング状態としたまま放置することを運転者に要求する（ステップＳ４０８）。洗浄剤Ｄを内燃機関１ｃに供給すると、燃焼が不安点になるからである。

車両停止させ、かつアイドリング状態としたまま内燃機関１ｃが放置されたら、洗浄制御部３４は、洗浄剤供給ポンプ２２を駆動して、デリバリパイプ１０Ｄへ洗浄剤Ｄを供給する（ステップＳ４０９）。これによって、洗浄剤Ｄは気体燃料噴射弁１０から内燃機関１ｃの燃焼室１Ｂへ導入され、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣を洗浄し、除去する。

洗浄制御部３４は、所定の洗浄時間Ｔ＿Ｃが経過するまで、洗浄剤Ｄを内燃機関１ｃに供給する（ステップＳ４１０：Ｎｏ）。洗浄時間Ｔ＿Ｃは、燃焼室１Ｂ内に堆積した燃焼残渣の洗浄が完了するまでの時間に設定する。なお、洗浄時間Ｔ＿Ｃは、実験や解析等によって予め定めておく。

所定の洗浄時間Ｔ＿Ｃが経過したら（ステップＳ４１０：Ｙｅｓ）、洗浄制御部３４は、洗浄剤Ｄの供給を停止し、堆積時間推定部３２は累積運転時間Ｔを０にリセットして（ステップＳ４１１）、その値を記憶部５０ｍに格納する。その後、洗浄制御部３４は、例えば、計器パネル７０の表示装置７３（図１２参照）を通して、通常に運転可能であることを運転者に通知する（ステップＳ４１２）。

以上、実施例４では、実施例１と同様の構成を備えるので、実施例１と同様に、異常燃焼の予測においては、燃料残渣の発生量に強い相関をもつ潤滑油の劣化を考慮して、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。また、洗浄剤を用いて、燃燃焼室内部に堆積する燃焼残渣がなくなると予測されるまで洗浄を継続するので、異常燃焼が発生するおそれを極めて低減できる。なお、この実施例で開示した構成は、以下の実施例に対しても適用することができる。また、この実施形態で開示した構成と同様の構成を備えるものは、この実施例と同様の作用、効果を奏する。

実施例５は、潤滑油の劣化度合いを考慮してプレイグニッションのような異常燃焼の発生を予測し、かつ、プレイグニッションのような異常燃焼を監視し、異常燃焼が発生した場合には、予め定めた累積運転時間閾値を、異常燃焼が発生する前よりも小さくする点に特徴がある。実施例５は、上記実施例１〜実施例４のすべてに対して適用できるが、実施例１に対して実施例５を適用した例を説明する。なお、実施例５に係る異常燃焼予測制御は、実施例１に係る異常燃焼予測装置３０（図２参照）によって実現できる。次の説明では、適宜図１、図２を参照されたい。

図１４は、実施例４に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。実施例４に係る異常燃焼予測制御を実行するにあたり、運転条件判定部３１は、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納されている、異常燃焼予測制御開始時点における累積運転時間Ｔを取得する（ステップＳ５０１）。次に、運転条件判定部３１は、内燃機関１（図１参照）にプレイグニッションのような異常燃焼が発生しているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

この実施例においては、燃焼室１Ｂ内の燃焼イオン電流を、点火プラグ７及び燃焼イオン電流検出回路４６を用いて検出し、検出した燃焼イオン電流の時間変化に基づいて異常燃焼判定部３３が異常燃焼の有無を判定する。異常燃焼が発生した場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、内燃機関制御部５３ｈは、異常燃焼を回避する処理を実行する（ステップＳ５１０）。異常燃焼を回避する処理には、例えば、点火時期を遅角させる、燃料噴射量を低減する等の手法がある。

異常燃焼を回避する処理を実行したら、堆積時間推定部３２は、異常燃焼が発生するおそれを判定する際に用いる予め定めた累積運転時間閾値Ｔ＿ｌを変更する。具体的には、現在のＴ＿ｌに所定の修正係数Ｓ（Ｓ＜１）を乗じた値を新たな累積運転時間閾値Ｔ＿ｌとし（ステップＳ５１１）、堆積時間推定部３２は、新たな累積運転時間閾値Ｔ＿ｌを記憶部５０ｍに格納する。そして、以後の異常燃焼予測制御では、ステップＳ５１１で設定した新たな累積運転時間閾値Ｔ＿ｌを用いる。

これによって、新たな累積運転時間閾値Ｔ＿ｌは、異常燃焼が発生する前の累積運転時間閾値Ｔ＿ｌよりも小さくなる。その結果、異常燃焼が発生する前と比較して、より早い時期に異常燃焼が発生するおそれが高くなると判定されるので、プレイグニッションのような異常燃焼の再発を抑制できる。

異常燃焼が発生しない場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、運転条件判定部３１は、燃焼残渣が堆積しやすい運転条件で内燃機関１が運転されているか否かを判定する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３〜ステップＳ５０９は、実施例１に係る異常燃焼予測制御のステップＳ１０２〜ステップＳ１０８と同様である。なお、ステップＳ５０８において、すでに異常燃焼が発生している場合は、ステップＳ５１１で設定した、新たな累積運転時間閾値Ｔ＿ｌを用いる。また、異常燃焼が発生していない場合には、予め設定され、記憶部５０ｍに格納されている累積運転時間閾値Ｔ＿ｌの初期値を用いる。

以上、実施例５では、実施例１と同様の構成を備えるので、実施例１と同様に、異常燃焼の予測においては、燃料残渣の発生量に強い相関をもつ潤滑油の劣化を考慮して、内燃機関の異常燃焼の予測精度を向上させることができる。また、異常燃焼が発生した場合には、異常燃焼が発生するおそれを判定するために用いる所定の閾値をより小さく設定する。これによって、異常燃焼が発生した後では、より早い時期に異常燃焼のおそれがあると判定できるので、異常燃焼の発生をより確実に回避できる。なお、この実施形態で開示した構成と同様の構成を備えるものは、この実施例と同様の作用、効果を奏する。

以上のように、本発明に係る異常燃焼予測装置は、プレイグニッションのような異常燃焼の予測に有用であり、特に、異常燃焼の予測精度を向上させることに適している。

実施例１に係る内燃機関の構成を示す説明図である。 実施例１に係る異常燃焼予測装置の構成を示す概念図である。 実施例１に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。 燃焼残渣が体積しやすい運転条件を示す説明図である。 実施例１に係る異常燃焼予測制御で用いる潤滑油劣化係数を記述した潤滑油劣化係数マップの一例を示す説明図である。 実施例２に係る内燃機関の構成を示す説明図である。 実施例２に係る内燃機関にＬＰＧ燃料を供給するＬＰＧ燃料噴射弁の配置を示す平面図である。 実施例２に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関の構成を示す説明図である。 実施例３に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。 液体燃料による燃料残渣を洗浄する効果が大きい領域を示す説明図である。 実施例４に係る内燃機関の構成を示す説明図である。 実施例３に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。 実施例４に係る異常燃焼予測制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 内燃機関
１Ｈ シリンダヘッド
１Ｃ クランクケース
１Ｐ オイルパン
１Ｓ シリンダ
１Ｂ 燃焼室
２ ピストン
３ コネクティングロッド
４ クランク軸
５ｉ 吸気口
５ｅ 排気口
６ｉａ 第１空気通路
６ｉｂ 第２空気通路
６ｅ 排気通路
７ 点火プラグ
１０ 気体燃料噴射弁
１０ａ ＬＰＧ燃料噴射弁
１０Ｄ、１０Ｄａ デリバリパイプ
１１ 気体燃料ボンベ
１２ 燃料供給通路
１４ ＬＰＧ燃料タンク
１５ ＬＰＧ燃料供給ポンプ
１６Ｒ ＬＰＧ燃料リターン通路
１６Ｓ ＬＰＧ燃料供給通路
１７ 液体燃料タンク
１８ 液体燃料供給ポンプ
１９ 液体燃料供給通路
２０ 液体燃料噴射弁
２０Ｄ デリバリパイプ
２１ 洗浄剤タンク
２２ 洗浄剤供給ポンプ
２３ 洗浄剤供給通路
３０ 異常燃焼予測装置
３１ 運転条件判定部
３２ 堆積時間推定部
３３ 異常燃焼判定部
３４ 洗浄制御部
４０ 潤滑油劣化検出センサ
４１ クランク角度センサ
４２ エアフローメータ
４３ スロットル開度センサ
４４ 燃料圧力センサ
４７ 冷却水温度計
５０ 機関ＥＣＵ
７０ 計器パネル
７１ 警告灯
７２ リセットボタン
７３ 表示装置
８０ 潤滑油劣化係数マップ

Claims (8)

1. 内燃機関が運転された時間を、前記内燃機関の潤滑に用いられる潤滑油の劣化度合いに基づいて補正することによって修正運転時間を求め、この修正運転時間を累積した累積運転時間を求める堆積時間推定部と、
   前記累積運転時間が予め定めた所定の累積運転時間閾値以上になった場合には、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定する異常燃焼判定部と、
   を含むことを特徴とする異常燃焼予測装置。
2. さらに、前記潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が前記燃焼室内に堆積しやすい運転条件で前記内燃機関が運転されているか否かを判定する運転条件判定部を備え、
   前記堆積時間推定部は、前記潤滑油に起因して発生する燃焼残渣が前記燃焼室内に堆積しやすい運転条件で前記内燃機関が運転された時間を、前記潤滑油の劣化度合いに基づいて補正することによって前記修正運転時間を求めることを特徴とする請求項１に記載の異常燃焼予測装置。
3. 前記堆積時間推定部は、
   前記内燃機関に異常燃焼が発生した場合には、異常燃焼が発生する前よりも前記累積運転時間閾値の値を小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の異常燃焼予測装置。
4. 前記堆積時間推定部は、
   前記潤滑油の劣化が進行するにしたがって、前記内燃機関が運転された実際の時間よりも、前記修正運転時間が大きくなるように補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の異常燃焼予測装置。
5. 前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合には、前記燃焼室の洗浄を促す洗浄制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常燃焼予測装置。
6. 前記内燃機関が液化石油ガスを燃料とする場合、
   前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合には、前記液化石油ガスの供給時期を、前記内燃機関の吸気時期と同期させる洗浄制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常燃焼予測装置。
7. 前記内燃機関が液体燃料と気体燃料とを燃料とする場合、
   前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合には、前記内燃機関に前記液体燃料を供給する洗浄制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常燃焼予測装置。
8. 前記異常燃焼判定部が、前記内燃機関に異常燃焼が発生するおそれがあると判定した場合、
   前記内燃機関の前記燃焼室に洗浄剤を供給する洗浄制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常燃焼予測装置。

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