JP2011163322A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ECU40は、プレイグニッション検出装置36を備える。そして、プレイグニッションを検出した場合には、エンジン回転数に応じてプレイグニッションの発生要因が異なることを利用して、エンジン回転数に基いて個々の発生要因に応じた制御を実行する。即ち、低回転領域では、プレイグニッションの発生要因であるオイルの自着火を低減するための制御を実行する。中回転領域では、点火プラグ24の電極部での熱面着火を低減するための制御を実行する。また、高回転領域では、点火プラグ24のポケット内での熱面着火を低減するための制御を実行する。これらの制御により、各種の運転状態において、プレイグニッションを効果的に抑制することができる。
【選択図】図8
Description
内燃機関の燃焼室内で発生するプレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、
前記プレイグニッション検出手段によりプレイグニッションが検出された場合に、前記機関回転数に基いてプレイグニッションの発生要因を推定する発生要因推定手段と、
プレイグニッションが検出された場合に、前記発生要因推定手段により推定した発生要因に基いて個々の発生要因に応じた制御を実行し、プレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の低回転判定値以下であると判定された場合に、前記燃料噴射手段により圧縮行程で燃料を噴射する圧縮行程燃料噴射手段を備える構成としている。
前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の低回転判定値よりも高く、かつ所定の高回転判定値以下であると判定された場合に、前記気流発生手段により前記燃焼室内に気流を発生させる気流制御手段を備える構成としている。
前記回転数制御手段は、前記調整手段により一定の出力を維持しつつ前記機関回転数を変化させる構成としている。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図8を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン10を備えており、エンジン10の各気筒には、ピストン12の往復動作により拡大,縮小する燃焼室14が設けられている。ピストン12は、エンジンの出力軸であるクランク軸16に連結されている。また、各気筒には、燃焼室14に開口する吸気ポート18及び排気ポート20が設けられている。吸気ポート18には、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路が接続され、この吸気通路には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ等が設けられている。また、排気ポート20には、各気筒から排気ガスを排出する排気通路が接続されている。なお、吸気通路、排気通路及びこれらの通路に配置される構造物については、図示を省略している。
本実施の形態では、プレイグニッションを検出した場合に、エンジン回転数に基いてプレイグニッションの発生要因を推定し、個々の発生要因に応じた制御を実行する。より具体的に述べると、本願発明者は、プレイグニッションがエンジン回転数に応じて異なる要因で発生することを見出した。特に、過給機を備えたエンジンでは、筒内の状況に応じてプレイグニッションの発生要因が多様化する傾向がある。このため、本実施の形態では、プレイグニッションの発生要因がそれぞれ異なる複数の回転数領域を予め設定しておき、エンジン回転数が何れの回転数領域に属するかを判定することにより、プレイグニッションの発生要因を推定する。これらの回転数領域は、ECU40に予め記憶された回転判定値N1,N2に基いて区分されるものである。
低回転領域では、図3(1)に示すように、筒内に流入したオイルが点火前に自着火することにより、プレイグニッションが誘発されることが多い。即ち、この領域では回転数が低いので、筒内に流入したオイルが熱を吸収して化学反応を起こす時間が十分にあり、オイルの自着火が生じ易い。このオイルの自着火に対処する方法としては、例えばプレイグニッションが生じた場合にエンジン回転数を上昇させ、オイルが筒内で反応する時間を短縮することが有効となる。そこで、本実施の形態では、低回転領域でプレイグニッションが発生した場合に、エンジン回転数を上昇させる回転数制御(低回転領域の回転数制御)を実行する。この回転数制御によれば、低回転領域では、筒内でのオイルの自着火を低減し、プレイグニッションの発生を効果的に抑制することができる。
中回転領域では、点火プラグ24の電極部、特に筒内に突出した接地電極24dの温度が上昇し易い。この状態では、図3(2)に示すように、筒内の混合気が接地電極24dと接触して熱面着火することにより、プレイグニッションが発生することが多い。この熱面着火に対処する方法としては、例えばプレイグニッションが生じた場合にエンジン回転数を上昇させ、筒内でのガスの流れ(ガス流動)を強くすることにより、プラグの電極温度を低下させることが有効となる。そこで、本実施の形態では、中回転領域でプレイグニッションが発生した場合に、エンジン回転数を上昇させる回転数制御(中回転領域の回転数制御)を実行する。この回転数制御によれば、中回転領域では、筒内でのガス流動によりプラグの電極部を効率よく冷却し、電極部での熱面着火を低減することができる。従って、プレイグニッションの発生を効果的に抑制することができる。なお、上述した中回転領域の回転数制御においても、低回転領域の場合と同様に、図4中の等出力線に沿って一定の出力を維持しつつエンジン回転数を変化させる制御を実施する。
高回転領域では、図3(3)に示すように、点火プラグ24のポケット(ハウジング24aと絶縁碍子24bとの間に形成された環状の隙間)内で混合気が熱面着火し、プレイグニッションが発生することが多い。より詳しく述べると、高回転領域では、筒内のガス流動が非常に速くなるので、プラグの電極部では熱面着火が生じ難い。これに対し、ポケットの内部は比較的高温である上に混合気が滞留し易いので、混合気の熱面着火がポケット内で発生することが多い。この熱面着火に対処する方法としては、例えばプレイグニッションが生じた場合にエンジン回転数を低下させ、点火プラグ24の温度(特に、ポケット内の絶縁碍子24bの温度)を低下させることが有効となる。
プレイグニッションが一度発生した運転領域を使用すると、発生時と同じ筒内環境が再現されることによりプレイグニッションが再発し易い。このため、本実施の形態では、プレイグニッションの発生履歴がある運転領域で再び運転が行われるのを回避するプレイグニッション再発回避制御を実行する。図7は、プレイグニッション再発回避制御の内容を説明するための説明図である。この再発回避制御では、まず、プレイグニッションが発生したときに、例えばエンジントルクとエンジン回転数とに基いて設定される運転領域全体のうち、何れの運転領域でプレイグニッションが発生したのかを記憶する。
図8は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図8に示すルーチンでは、まず、プレイグニッション検出装置36の出力に基いて、何れかの気筒でプレイグニッションが発生したか否かを判定する(ステップ100)。この判定成立時には、エンジン回転数Neが低回転判定値N1以下であるか否かを判定し、またエンジン回転数Neが高回転判定値N2以下であるか否かを判定する(ステップ102,104)。ステップ102,104の判定結果により、エンジン回転数Neが低回転領域、中回転領域及び高回転領域の何れに属しているかを判定することができる。
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気ポート
20 排気ポート
22 燃料噴射弁(燃料噴射手段)
24 点火プラグ
26 吸気バルブ
28 排気バルブ
30 タンブルコントロールバルブ(気流発生手段)
32 過給機
34 クランク角センサ(回転数取得手段)
36 プレイグニッション検出装置
38 警報ランプ
40 ECU
50 車両
52 電動モータ
54 動力分割機構(調整手段)
56 伝達機構
58 車輪
Claims (11)
- 内燃機関の機関回転数を取得する回転数取得手段と、
内燃機関の燃焼室内で発生するプレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、
前記プレイグニッション検出手段によりプレイグニッションが検出された場合に、前記機関回転数に基いてプレイグニッションの発生要因を推定する発生要因推定手段と、
プレイグニッションが検出された場合に、前記発生要因推定手段により推定した発生要因に基いて個々の発生要因に応じた制御を実行し、プレイグニッションを抑制するプレイグニッション抑制手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記発生要因推定手段は、プレイグニッションの発生要因がそれぞれ異なる領域として設定された複数の回転数領域を備え、前記機関回転数が何れの回転数領域に属するかを判定することにより前記発生要因を推定する構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の低回転判定値以下であると判定された場合に、前記機関回転数を上昇させる低回転領域の回転数制御手段を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備え、
前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の低回転判定値以下であると判定された場合に、前記燃料噴射手段により圧縮行程で燃料を噴射する圧縮行程燃料噴射手段を備えてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の低回転判定値よりも高く、かつ所定の高回転判定値以下であると判定された場合に、前記機関回転数を上昇させる中回転領域の回転数制御手段を備えてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼室内に気流を発生させる気流発生手段を備え、
前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の低回転判定値よりも高く、かつ所定の高回転判定値以下であると判定された場合に、前記気流発生手段により前記燃焼室内に気流を発生させる気流制御手段を備えてなる請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の高回転判定値よりも高いと判定された場合に、前記機関回転数を低下させる高回転領域の回転数制御手段を備えてなる請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記プレイグニッション抑制手段は、前記発生要因推定手段により前記機関回転数が所定の高回転判定値よりも高いと判定された場合に、燃料噴射量を増量させる噴射増量手段を備えてなる請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 内燃機関の出力を一定とした状態でトルクと機関回転数との比率を調整することが可能な調整手段を備え、
前記回転数制御手段は、前記調整手段により一定の出力を維持しつつ前記機関回転数を変化させる構成としてなる請求項3,5,7のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - プレイグニッションの発生履歴がある運転領域で再び運転が行われるのを回避するプレイグニッション再発回避手段を備えてなる請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- プレイグニッションが発生したことを報知する報知手段を備えてなる請求項1乃至10のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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