JP2013253523A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ピストンの頂面にデポジットが付着した状態でプレイグニッション領域に移行する場合も含めて、プレイグニッションを安定的に抑制することを目的とする。
【解決手段】エンジン１０は、ピストン１２に向けてオイルを噴射するオイルジェット４２を備える。ＥＣＵ６０は、非プレイグニッション領域からプレイグニッション領域に移行する領域移行運転が行われるときに、プレイグニッション抑制制御と、オイル噴射を禁止してピストン頂面のデポジット付着量を抑制するデポジット付着抑制制御とを所定の実行時間だけ実行する。これにより、仮にデポジット付着抑制制御によりピストンから剥離したデポジットが着火源となり得る状態でも、このデポジットによりプレイグニッションが発生するのをプレイグニッション抑制制御により抑制しつつ、デポジットの除去を安定的に進めることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、ピストンを冷却するオイルジェットの停止機能を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来技術として、例えば特許文献１（特開平１０−６８３１９号公報）に開示されているように、オイルジェットの停止機能を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、低負荷領域において、オイルジェットによるオイルの噴射を停止することにより、ピストンの冷却を抑制し、ピストンの頂面に対するデポジットの付着を抑制する構成としている。

特開平１０−６８３１９号公報 特開２００３−９７２６９号公報

上述した従来技術では、ピストンの頂面にデポジットが既に付着している場合に、オイルジェットの停止が有効に機能しないという問題がある。即ち、この場合には、オイルジェットを停止しても、既に付着したデポジットが残存しているので、エンジンの運転領域がプレイグニッションの発生し易い領域（プレイグニッション領域）に移行すると、デポジットが熱源（着火源）となってプレイグニッションが発生する虞れがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ピストンの頂面にデポジットが付着した状態でプレイグニッション領域に移行する場合も含めて、プレイグニッションを安定的に抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

第１の発明は、内燃機関のピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、
プレイグニッションが発生し易い運転領域であるプレイグニッション領域を基準として、内燃機関の運転状態が非プレイグニッション領域からプレイグニッション領域に移行する領域移行運転が行われるときに、前記オイルジェットの作動を禁止するオイルジェット制御手段と、
前記領域移行運転が行われるときに、プレイグニッションを抑制する抑制制御を実行し、前記抑制制御の開始から所定の実行期間が経過した後に当該抑制制御を終了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。

第２の発明によると、前記実行期間は、前記ピストンに付着したデポジットの付着量がプレイグニッションの発生を抑制可能な量まで減少する期間に応じて設定している。

第３の発明は、プレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出手段と、
前記抑制制御を終了すべき時点におけるプレイグニッションの発生状態に基いて前記実行期間を補正する補正手段であって、前記ピストンに付着したデポジットの量がプレイグニッションの発生を抑制可能な量まで減少する期間と前記実行期間とが一致するように、当該実行期間を補正する制御期間補正手段と、を備える。

第４の発明によると、前記プレイグニッション検出手段は、プレイグニッションの発生状態が反映される検出パラメータを取得し、前記検出パラメータに含まれるプレイグニッションの発生頻度に関する情報に基いて、前記ピストンの頂面に付着したデポジットに起因するプレイグニッションの発生を検出する構成としている。

第１の発明によれば、領域移行運転時には、プレイグニッションの抑制制御と、オイル噴射を禁止してデポジットの付着を抑制する制御とを組合わせて所定の実行期間だけ実行することができる。これにより、プレイグニッションの発生を抑制しつつ、デポジットの付着量を安定的に減少させることができる。即ち、仮にデポジットの付着を抑制する制御によりピストンから剥離したデポジットが着火源となり得る状態でも、このデポジットによりプレイグニッションが発生するのを抑制制御により抑制することができる。従って、デポジットの除去を安定的に進めることができる。また、実行期間の長さを必要最小限に設定することができるので、抑制制御がエンジン性能や運転性に与える影響を最小限に抑えることができる。

第２の発明によれば、抑制制御の実行期間は、ピストンに付着したデポジットの付着量がプレイグニッションの発生を抑制可能な量まで減少する期間に応じて設定することができる。これにより、実行期間の経過後には、デポジットの付着量をプレイグニッションが発生しない程度に減少させることができ、プレイグニッションを安定的に抑制することができる。

第３の発明によれば、抑制制御を終了すべき時点におけるプレイグニッションの発生状態に基いて、抑制制御の実行期間を延長することができる。これにより、例えば想定以上のデポジットがピストン頂面に付着していた場合でも、この付着量に合わせて各抑制制御の実行期間を延長することができる。従って、デポジット付着量が変動しても、プレイグニッションを常に安定的に抑制することができる。

第４の発明によれば、プレイグニッション検出手段は、検出パラメータに含まれるプレイグニッションの発生頻度に関する情報に基いて、ピストンの頂面に付着したデポジットに起因するプレイグニッションのみを選択的に検出することができる。これにより、他の要因によるプレイグニッションの外乱を受けることなく、実行期間を適切な長さに延長することができる。

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全体構成図である。 本発明の実施の形態１において、エンジン回転数とエンジントルクとに基いて設定される運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１において、領域移行運転時のエンジントルク、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。 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一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、低負荷〜中間負荷領域におけるピストン温度とデポジット付着量との関係を示す特性線図である。 本発明の実施の形態２において、領域移行運転時のエンジントルク、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３において、エンジンの運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３において、領域移行運転時のエンジントルク、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５において、エンジンの運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態５において、領域移行運転時のエンジントルク、エンジン回転数、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、車両等に搭載される内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１は、エンジン１０に搭載された複数気筒のうち１つの気筒のみを例示したもので、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数の内燃機関に適用されるものである。エンジン１０の気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されており、ピストン１２は、クランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、気筒から排気ガスが排出される排気通路２０とを備えている。吸気通路１８には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられ、排気通路２０には、排気ガスを浄化する触媒２４が設けられている。

また、気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、筒内の混合気に点火する点火プラグ２８と、吸気ポートを開閉する吸気バルブ３０と、排気ポートを開閉する排気バルブ３２とが設けられている。さらに、エンジン１０は、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機３４を備えている。過給機３４は、排気通路２０に設けられたタービン３４ａと、吸気通路１８に設けられたコンプレッサ３４ｂとにより構成されている。過給機３４の作動時には、タービン３４ａが排気圧を受けてコンプレッサ３４ｂを駆動することにより、コンプレッサ３４ｂが吸入空気を過給する。排気通路２０には、タービン３６ａを通過する排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブ３６が設けられ、吸気通路１８には、吸入空気を冷却するインタークーラ３８が設けられている。

また、エンジン１０は、オイルパン４０、オイルジェット４２、オイルポンプ４４、流量制御弁４６、リリーフ弁４８等を含む潤滑系統を備えている。オイルジェット４２は、オイルパン４０内に貯留されたオイルをピストン１２に向けて噴射する。オイルポンプ４４は、例えばエンジンにより駆動される機械式のポンプを用いて構成され、オイルパン４０から吸込んだオイルをオイルジェット４２に供給する。また、流量制御弁４６は、電磁弁等により構成され、オイルジェット４２に供給されるオイルの量を調整する。

エンジンの運転中には、クランク軸１６の回転によりオイルポンプ４４が駆動され、オイルポンプ４４からオイルジェット４２にオイルが供給される。これにより、オイルジェット４２は、ピストン１２の裏面側に向けてオイルを噴射し、ピストン１２及びその周囲部位を潤滑、冷却する。また、流量制御弁４６が全閉した場合には、オイルポンプ４４から吐出されるオイルがリリーフ弁４８を介して吸込側に戻されるようになり、オイルジェット４２のオイル噴射が停止される。なお、本実施の形態では、図１に示すような潤滑系統の構成を例示したが、本発明は、上記潤滑系統に限定されるものではない。

次に、システムの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、車両及びエンジンの制御に必要な各種のセンサを含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ５０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ５２は、エンジンの吸入空気量を検出する。また、水温センサ５４は、エンジン冷却水の水温を検出し、筒内圧センサ５６は、筒内圧を検出する。この他にも、センサ系統には、例えば排気空燃比を検出する空燃比センサ、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、吸気圧（過給圧）を検出する吸気圧センサ、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ等が含まれている。

ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路と入出力ポートとを備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ６０の入力側には、上記センサ系統の各センサが接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８、流量制御弁４６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて、各アクチュエータを駆動することにより、エンジンの運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ５０の出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）とクランク角とを検出し、エアフローセンサ５２により検出した吸入空気量と、エンジン回転数とに基いて機関負荷を算出する。また、エンジン回転数、機関負荷、水温等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、各気筒において、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２６を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ２８を駆動する。これにより、混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。

また、ＥＣＵ６０は、下記の空燃比制御及び過給制御を実行する。空燃比制御では、空燃比センサの出力等に基いて、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）の近傍となるように燃料噴射量をフィードバック制御する。また、過給制御では、吸気圧センサの出力等に基いて、過給圧が適切な大きさとなるようにウェイストゲートバルブ３６の開度を制御する。また、過給制御では、予め設定された運転領域で過給が行われるように、ウェイストゲートバルブ３６の開度を制御する。

［実施の形態１の特徴］
一般に、ピストン１２の頂面にデポジットが付着していると、このデポジットが着火源となることにより、プレイグニッション（点火前の自着火）が発生し易い。このため、本実施の形態では、特定の運転条件が成立した場合に、ピストン１２の頂面にデポジットが付着するのを抑制するデポジット付着抑制制御と、プレイグニッションの発生を抑制するプレイグニッション抑制制御とを実行する構成としている。以下、これらの制御について、過給機を備えたエンジンを例に挙げて説明する。なお、本発明は、過給機付きの内燃機関に限定されるものではなく、非過給型の内燃機関にも広く適用されるものである。

図２は、本発明の実施の形態１において、エンジン回転数とエンジントルクとに基いて設定される運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。この図に示すように、運転領域のうちの高負荷低回転領域（斜線部）は、プレイグニッション領域として予め設定されている。プレイグニッション領域は、ピストン１２の頂面に付着したデポジットを着火源とするプレイグニッションが発生し易い領域として定義される。具体的には、例えばエンジン回転数が所定の低回転判定値以下となり、かつ、エンジントルクが所定の高負荷判定値以上となる領域を、プレイグニッション領域として設定することができる。なお、以下の説明では、ピストン１２の頂面に付着したデポジット及びその付着量を、単に「デポジット」、「デポジット付着量」と表記し、当該デポジットに起因するプレイグニッションを、単に「プレイグニッション」と表記する。また、運転領域のうちプレイグニッション領域以外の領域を「非プレイグニッション領域」と表記するものとする。

図２において、境界線Ｌよりも上側の領域は、オイルジェット４２のオイル噴射によりピストン周辺の潤滑及び冷却を実行することが必要な領域（オイル噴射領域）となっている。一方、前記境界線Ｌよりも下側の領域は、オイル噴射を停止することが可能な領域（オイル噴射停止可能領域）となっている。また、ピストン１２の頂面に付着するデポジットの量は、図２中の領域（１）〜（６）において特に増加する特性を有し、この特性は、中心の領域（１）に近くなるにつれて、（１）＞（２）＞（３）＞（４）＞（５）＞（６）の順に顕著となる。

本実施の形態では、エンジンの運転状態が非プレイグニッション領域からプレイグニッション領域に移行する運転（領域移行運転）が行われるときに、デポジット付着抑制制御及びプレイグニッション抑制制御を実行する構成としている。領域移行運転の一例を挙げると、図２において、運転状態が低負荷低回転領域から高負荷低回転領域へと点Ａ→点Ｂ→点Ｃの順に移行するような運転である。この場合、上記２つの抑制制御は、例えば運転領域が切換わる点Ｂで実行される。次に、図３を参照しつつ、デポジット付着抑制制御とプレイグニッション抑制制御の内容及び実行タイミングについて説明する。

図３は、本発明の実施の形態１において、領域移行運転時のエンジントルク、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。本実施の形態では、エンジンの運転状態が加速等により点Ａから点Ｃに向けて移行する領域移行運転が行われるときに、運転領域が切換わる点Ｂ等において、プレイグニッション抑制制御（図３の上段に示す負荷制限）を実行する。プレイグニッション抑制制御は、例えば機関負荷を所定の負荷上限値以下に制限することにより、プレイグニッションの発生を抑制するものである。負荷上限値は、例えばプレイグニッションの抑制効果が得られる機関負荷の最大値として予め設定されている。

また、領域移行運転時には、プレイグニッション抑制制御の開始とほぼ同期して、デポジット付着抑制制御を開始する。デポジット付着抑制制御は、オイルジェット４２の作動を禁止し、オイル噴射によるピストン１２の冷却を抑制するものである。本実施の形態では、図３に示すように、非プレイグニッション領域（またはオイル噴射停止可能領域）に含まれる点Ａにおいて、オイルジェット４２を作動させ、オイル噴射を実行する構成としている。このため、デポジット付着抑制制御では、点Ａからプレイグニッション領域に移行する領域移行運転時に、流量制御弁４６を全閉してオイルジェット４２を停止させることになる。なお、デポジット付着抑制制御は、領域移行運転の前にオイルジェット４２が作動しているか否かに関係なく、領域移行運転時にオイルジェット４２の作動を禁止するものである。この点については、後述する実施の形態２でも説明する。

デポジット付着抑制制御を実行すると、図３の中段に示すように、ピストン１２の温度が上昇し、その熱膨張量が増加するので、ピストン１２の頂面に付着したデポジットは、ピストンから剥離して筒内の混合気と共に燃焼するか、筒外に排出される。この結果、プレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御の実行期間中（例えば運転状態が点Ｂに保持される期間中）には、図３の下段に示すように、ピストン頂面のデポジット付着量が徐々に減少するようになる。なお、図３中の一点鎖線は、領域移行運転時を含めてオイルジェット４２を常に作動させる場合（デポジット付着抑制制御を実行しない場合）のピストン温度及びデポジット付着量を例示したものである。デポジット付着抑制制御の実行時には、上記一点鎖線と比較してピストン温度が上昇し、デポジットの付着量が減少していることが判る。

このように、領域移行運転時には、プレイグニッション抑制制御とデポジット付着抑制制御とを組合わせることにより、プレイグニッションの発生を抑制しつつ、オイル噴射を停止してデポジットを減少させることができる。従って、デポジット付着抑制制御によりピストンから剥離したデポジットが着火源となり得る状態でも、このデポジットによりプレイグニッションが発生するのをプレイグニッション抑制制御により抑制することができる。これにより、デポジット付着抑制制御が原因でプレイグニッションが発生する事態を回避し、デポジットの除去を安定的に進めることができる。

また、本実施の形態では、プレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御を所定の実行期間だけ実行し、前記実行期間が経過した後に、これらの抑制制御を終了する構成としている。上記実行期間は、例えばデポジットの付着量を最大許容量（クライテリア）以下に減少させるのに必要な期間として設定されている。ピストン頂面のデポジットを着火源とするプレイグニッションは、デポジットの付着量がある程度以上となった場合に発生し、また、一旦発生すると連発する傾向がある。このため、クライテリアは、プレイグニッションの発生（または連発）を抑制可能なデポジット付着量の最大値に応じて予め設定されている。これにより、実行期間の経過後には、デポジットの付着量をプレイグニッションが発生しない程度に減少させることができ、プレイグニッションを安定的に抑制することができる。

従って、デポジット付着抑制制御を開始してから前記実行期間が経過したときには、図３中の下段に示すように、デポジットの付着量がクライテリア以下に減少することになる。この結果、前記実行期間の経過後には、プレイグニッションが連発し難い状態となるので、デポジット付着抑制制御を終了し、オイルジェット４２によるオイル噴射を開始すると共に、プレイグニッション抑制制御を終了し、負荷制限を解除する。なお、本発明では、これらの抑制制御を必ずしも同期させる必要はない。具体的には、デポジット付着抑制制御とプレイグニッション抑制制御のうち何れか一方の制御を先に開始してから他方の制御を開始する構成としてもよい。また、抑制制御の終了時にも、何れか一方の制御を先に終了してから他方の制御を終了する構成としてもよい。

上記制御によれば、プレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御を必要最小限の実行期間だけ実行して、プレイグニッションの連発を抑制することができる。そして、プレイグニッションの抑制効果が得られた後には、これらの制御を終了して通常のエンジン制御に復帰することができる。これにより、プレイグニッション抑制制御の終了後には、着火源となるデポジットが減少するので、プレイグニッション領域で運転が行われる場合でも、プレイグニッションを安定的に抑制することができる。また、前記実行期間の長さを必要最小限に設定することができるので、抑制制御がエンジン性能や運転性に与える影響を最小限に抑えることができる。

さらに言えば、ピストン頂面のデポジットは、例えば高負荷高回転領域で運転が行われることにより、燃焼して減少する。従って、デポジットが付着し易い低負荷低回転領域で運転している場合でも、その後に高負荷高回転領域に移行する場合には、必ずしもプレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御を実行する必要がない。このため、本実施の形態のように、低負荷低回転領域から高負荷低回転領域に移行する領域移行運転時にのみ、上記２つの抑制制御を実行する構成とすれば、制御の余分な切換をなくして運転性を良好に保持することができ、また、必要最小限の的確なタイミングでプレイグニッションの抑制効果を最大限に発揮することができる。

また、デポジット付着抑制制御を終了（オイル噴射を開始）するときには、図３に示すように、まず、オイルを間欠的に噴射する間欠噴射を実行し、その後に通常のオイル噴射（連続噴射）に移行する構成としてもよい。さらに、オイル噴射を開始するときには、例えば前記実行期間が経過する前に噴射停止状態から間欠噴射に移行し、前記実行期間が経過した後に、連続噴射に移行する構成としてもよい。なお、間欠噴射は、流量制御弁４６を全閉状態から間欠的に開弁することにより実現される。この構成によれば、次のような効果を得ることができる。オイル噴射を停止した状態では、ピストンの温度が耐熱性上の許容限界温度の近傍まで上昇し、ピストンの冷却が必要となる場合がある。この場合、間欠噴射を実行すれば、ピストンの温度を許容限界温度に近い高温に保持しつつ、過熱状態から保護することができ、この状態でデポジットの剥離を進行させることができる。

また、上記効果は過給機の有無に関係なく得られるものであるが、過給機付きエンジンにおいては、更に、次の効果を得ることができる。まず、過給機付きエンジンでは、高負荷低回転領域（プレイグニッション領域）で過給が行われている場合に、特にプレイグニッションが発生し易い。また、前述したように、低負荷低回転領域では、デポジット付着量の増加が顕著となる。従って、本実施の形態で例示したように、低負荷低回転領域から高負荷低回転領域への領域移行運転が行われるときに、デポジット付着抑制制御及びプレイグニッション抑制制御を一時的に実行する構成とすれば、ピストン頂面のデポジットが原因で過給時に発生するプレイグニッションを効果的に抑制することができる。また、低負荷低回転領域でデポジットの付着量が少ない場合でも、高負荷低回転領域では、少量のデポジットによりプレイグニッションが発生する傾向があり、このプレイグニッションは、運転者に認識されて不快感を与えることが多い。本実施の形態によれば、このような状況で発生するプレイグニッションを効率よく抑制し、運転者の感覚を良好に保持することができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図４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一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、領域移行運転が行われるか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、本ルーチンを終了する。また、ステップ１００の判定が成立した場合には、ステップ１０２でデポジット付着抑制制御を実行し、ステップ１０４でプレイグニッション抑制制御を実行する。

次に、ステップ１０６では、所定の間欠噴射条件が成立したか否かを判定する。間欠噴射条件としては、例えば吸入空気量、燃料噴射量、筒内圧、排気温度等に基いて推定されるピストン温度が所定の高温判定値（許容限界温度等）に到達した場合、または、デポジット付着抑制制御（オイル噴射の停止）が開始されてから所定の期間が経過した場合などが挙げられる。そして、ステップ１０６の判定が成立した場合には、ステップ１０８でオイルの間欠噴射を実行し、ステップ１１０に移行する。また、この判定が不成立の場合には、そのままステップ１１０に移行する。

次に、ステップ１１０では、プレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御を開始してから所定の実行期間が経過したか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１１２，１１４において、上記２つの抑制制御を終了する。一方、ステップ１１０の判定が不成立の場合には、ステップ１０６に戻り、当該判定が成立するまでステップ１０６〜１１０の処理を繰返す。

なお、前記実施の形態１では、図４中のステップ１０２が請求項１におけるオイルジェット制御手段の具体例を示し、ステップ１０４がプレイグニッション抑制手段の具体例を示している。また、実施の形態１では、プレイグニッション抑制制御として、機関負荷を制限する制御を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態３に示すＡ／Ｆリッチ化制御を含めて、負荷制限以外の制御によりプレイグニッションを抑制する構成としてもよい。

実施の形態２．
次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成において、非プレイグニッション領域でオイル噴射を停止することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴］
図５は、本発明の実施の形態２において、低負荷〜中間負荷領域におけるピストン温度とデポジット付着量との関係を示す特性線図である。なお、図５中の点Ｐは、前記図２中に示す低負荷領域のうちデポジットが最も付着し易い領域（１）において、オイルジェット４２によりオイル噴射を実行した状態に対応している。また、点Ｑは、領域（１）において、オイル噴射を停止した状態に対応している。図５に示すように、ピストン温度が上昇すると、ピストン頂面のデポジット付着量は急速に減少する傾向がある。このため、本実施の形態では、デポジットが最も付着し易い低負荷〜中間負荷領域において、オイル噴射を停止する構成としている。

そして、例えば図２中の点Ａ→点Ｃに向けて領域移行運転が行われるときには、前記実施の形態１と同様に、デポジット付着抑制制御及びプレイグニッション抑制制御を所定の実行期間だけ実行する。この場合、デポジット付着抑制制御では、領域（１）に含まれる点Ａで停止していたオイルジェット４２の停止状態を継続することになる。図６は、本発明の実施の形態２において、領域移行運転時のエンジントルク、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。この図に示すように、本実施の形態では、点Ａでオイル噴射が停止されている点を除いて、前記実施の形態１と同様の制御が実行される。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、領域移行運転が行われる前に、低負荷〜中間負荷領域においてオイル噴射を停止し、ピストン頂面のデポジット付着量を減少させておくことができる。これにより、領域移行運転時には、デポジット及びプレイグニッションの抑制効果を更に高めることができる。

実施の形態３．
次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１または２と同様の構成において、プレイグニッション抑制制御としてＡ／Ｆリッチ化制御を採用したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態３の特徴］
図７は、本発明の実施の形態３において、エンジンの運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、実施の形態１とほぼ同様に、運転状態が点Ｄから点Ｅに向けて移行する領域移行運転が行われるときに、例えば点Ｅにおいて、デポジット付着抑制制御とプレイグニッション抑制制御とを実行する。本実施の形態において、プレイグニッション抑制制御では、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御するＡ／Ｆリッチ化制御を実行する。この結果、点Ｅでは、プレイグニッション抑制制御の実行中に排気空燃比がリッチ空燃比に保持され、当該抑制制御が終了してからは、空燃比制御により排気空燃比がストイキに保持される。なお、上記制御では、点Ｅにおいて排気空燃比を最終的にストイキに保持する場合を例示したが、本発明では、点Ｅでの目標空燃比を必ずしもストイキに設定する必要はない。即ち、本発明は、運転状態が点Ｄから点Ｅに向けて移行するときに、排気空燃比を少なくとも通常時（領域移行運転の非実行時）の目標空燃比よりもリッチ側に制御すればよいものである。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができ、Ａ／Ｆリッチ化制御によりプレイグニッションを抑制することができる。なお、図８では、非プレイグニッション領域でオイル噴射を停止する構成（実施の形態２）において、Ａ／Ｆリッチ化制御を行う場合を例示したが、本発明はこれに限らず、非プレイグニッション領域でオイル噴射を実行する構成（実施の形態１）に対して、Ａ／Ｆリッチ化制御を適用してもよい。

実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１乃至３の何れかと同様の構成に加えて、プレイグニッション抑制制御の終了後におけるプレイグニッションの発生状態に基いて前記実行期間を補正することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態４の特徴］
本実施の形態では、まず、デポジット付着抑制制御及びプレイグニッション抑制制御の実行期間が経過した後（これらの抑制制御を終了すべき時点）において、プレイグニッションの発生状態が反映される検出パラメータを取得する。検出パラメータとしては、例えば筒内圧や、点火プラグ２８の電極間に流れるイオン電流等を含む各種のパラメータが考えられる。プレイグニッションの発生時には、通常の燃焼時と比較して筒内圧が大きく上昇したり、前記イオン電流が増加する特性があるので、この特性に基いてプレイグニッションの発生を検出することができる。なお、本実施の形態では、検出パラメータとして筒内圧を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

そして、ＥＣＵ６０は、検出パラメータに含まれるプレイグニッションの発生頻度に関する情報に基いて、ピストン頂面のデポジットに起因するプレイグニッションが発生したか否かを判定する。詳しく述べると、ピストン頂面のデポジットに起因するプレイグニッションが発生すると、プレイグニッションの発生頻度が短期間で増加したり、プレイグニッションの連発頻度が増加する特性がある。このため、ＥＣＵ６０には、プレイグニッションが発生していない場合における単位時間当たりの発生頻度の上限値や、連発頻度の上限値等が判定値として予め記憶されている。そして、ＥＣＵ６０は、検出パラメータに基いて算出したプレイグニッションの発生頻度や連発頻度が上記判定値を超えた場合に、ピストン頂面のデポジットに起因するプレイグニッションが発生しており、当該プレイグニッションの抑制が完了していないものと判定する。

上記判定により、プレイグニッションの抑制が完了していないと判定した場合には、前記実行期間を延長し、デポジット付着抑制制御及びプレイグニッション抑制制御を継続する。即ち、前記実行期間は、抑制制御を終了すべき時点におけるプレイグニッションの発生状態に基いて補正（延長）される。また、前記実行期間は、ピストン頂面のデポジット付着量がプレイグニッションの発生（連発）を抑制可能な量まで減少する期間と一致するように補正される。この場合、実行期間の適切な補正量は、実機での計測等により得られるもので、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。

なお、実行期間の補正後には、例えばエンジンの運転状態に基いて推定したプレイグニッションの付着量と実行期間との関係、または、エンジンの運転状態と実行期間との関係をマップデータ等に記憶して学習する構成としてもよい。

［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
次に、図９を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図９は、本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態では、まず、ステップ２００〜２１０において、実施の形態１（図４）と同様の処理を実行する。次に、ステップ２１２では、例えば筒内圧センサ５６の出力に基いて、ピストン頂面のデポジットに起因するプレイグニッションの発生を検出し、当該プレイグニッションの抑制が完了したか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、まだプレイグニッションの抑制が完了していないので、ステップ２１４で実行期間を延長した後に、ステップ２０６に戻る。また、ステップ２１２の判定が成立した場合には、ステップ２１６，２１８によりプレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御を終了する。続いて、ステップ２２０では、実行期間が補正された場合において、補正後の実行期間を学習する。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、本実施の形態によれば、例えば想定以上のデポジットがピストン頂面に付着していた場合でも、この付着量に合わせて各抑制制御の実行期間を延長することができる。従って、デポジット付着量が変動しても、プレイグニッションを常に安定的に抑制することができる。また、筒内圧等の検出パラメータに基いてプレイグニッションの発生頻度や連発頻度を算出し、当該算出結果に基いてピストン頂面のデポジットに起因するプレイグニッションのみを選択的に検出することができる。これにより、他の要因によるプレイグニッションの外乱を受けることなく、実行期間を適切な長さに延長することができる。さらに、実行期間の延長結果を学習することができるので、次回以降の領域移行運転が行われた場合には、実行期間を速やかに適切な長さに設定することができる。

なお、前記実施の形態４では、図９中に示すステップ２１２が請求項３，４におけるプレイグニッション検出手段の具体例を示し、ステップ２１４が制御期間補正手段の具体例を示している。

実施の形態５．
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１乃至４の何れかと同様の構成に加えて、低負荷低回転領域でオイル噴射を停止した状態から高負荷領域に移行した場合の制御を具体化したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態５の特徴］
図１０は、本発明の実施の形態５において、エンジンの運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。また、図１１は、領域移行運転時のエンジントルク、エンジン回転数、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。これらの図に示すように、本実施の形態では、低負荷低回転領域（非プレイグニッション領域）でオイル噴射を停止した状態（点Ｆ）から、高負荷領域（点Ｇ）に移行する領域移行運転が行われる場合に、次のようなデポジット付着抑制制御を実行する。
（１）オイル噴射の停止状態を一定期間保持し、ピストン温度が許容限界温度の近傍まで上昇してから、オイルの間欠噴射を実行する。
（２）間欠噴射を実行しても、ピストンの冷却が不十分な場合には、間欠噴射から連続噴射に移行する。

本実施の形態によれば、デポジットが付着し易い低負荷〜中間負荷領域では、オイル噴射を停止してピストン温度を上昇させ、デポジットの付着量を低減することができる。そして、高負荷領域に移行した後には、ピストンを出来るだけ高温に維持し、付着したデポジットを焼失させることができ、デポジットの付着量を減少させることができる。

なお、前記実施の形態１乃至５では、本発明に含まれる構成を個別に例示したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態１乃至５に示す構成のうち、組合わせ可能な１つまたは複数の構成を相互に組合わせて１つのシステムを構成してもよい。

１０ エンジン（内燃機関）
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ クランク軸
１８ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ スロットルバルブ
２４ 触媒
２６ 燃料噴射弁
２８ 点火プラグ
３０ 吸気バルブ
３２ 排気バルブ
３４ 過給機
３６ ウェイストゲートバルブ
３８ インタークーラ
４０ オイルパン
４２ オイルジェット
４４ オイルポンプ
４６ 流量制御弁
４８ リリーフ弁
５０ クランク角センサ
５２ エアフローセンサ
５４ 水温センサ
５６ 筒内圧センサ
６０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関のピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、
   プレイグニッションが発生し易い運転領域であるプレイグニッション領域を基準として、内燃機関の運転状態が非プレイグニッション領域からプレイグニッション領域に移行する領域移行運転が行われるときに、前記オイルジェットの作動を禁止するオイルジェット制御手段と、
   前記領域移行運転が行われるときに、プレイグニッションを抑制する抑制制御を実行し、前記抑制制御の開始から所定の実行期間が経過した後に当該抑制制御を終了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。
2. 前記実行期間は、前記ピストンに付着したデポジットの付着量がプレイグニッションの発生を抑制可能な量まで減少する期間に応じて設定してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. プレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出手段と、
   前記抑制制御を終了すべき時点におけるプレイグニッションの発生状態に基いて前記実行期間を補正する補正手段であって、前記ピストンに付着したデポジットの量がプレイグニッションの発生を抑制可能な量まで減少する期間と前記実行期間とが一致するように、当該実行期間を補正する制御期間補正手段と、
   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。
4. 前記プレイグニッション検出手段は、プレイグニッションの発生状態が反映される検出パラメータを取得し、前記検出パラメータに含まれるプレイグニッションの発生頻度に関する情報に基いて、前記ピストンの頂面に付着したデポジットに起因するプレイグニッションの発生を検出する構成としてなる請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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