JP5569387B2

JP5569387B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP5569387B2
Application number: JP2010290140A
Authority: JP
Inventors: 賢午米倉; 健中村; 健松田; 泰介白石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012137031A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。

ノッキングの発生を検出または推定するノッキング検出手段と、ノッキング検出手段によりノッキングの発生が検出または推定されたとき、点火時期を遅角させる点火時期遅角手段と、点火時期遅角手段により点火時期が遅角されたとき、シリンダ内にオゾンが供給されるようにオゾンの供給を実行するオゾン供給手段と、筒内圧力を検出する燃焼圧センサと、当該燃焼圧センサの出力に基づいてオゾン供給手段の故障を判定する故障判定手段とを備える内燃機関の制御装置が知られている（特許文献１）。

特開２００８−０２５４０５号公報

しかしながら、上記の内燃機関の制御装置では、オゾン供給手段の故障を判定するためのセンサとして、燃焼圧センサやオゾンセンサ等を別途設けなければならないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、オゾン供給手段の故障を判定するための専用のセンサを設けなくてもよい、内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明は、オゾンを燃焼室内に供給し、火花点火燃焼による燃焼をさせている状態でノッキングを検出し、その検出結果に応じてオゾン発生手段の故障を判定することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、ノックセンサを利用してオゾン発生手段の故障を判定することができるため、オゾン発生手段の故障を検出するための専用のセンサを設けなくてもよい。

本発明の一実施の形態に係るエンジンを示すブロック図である。図１のエンジンにおけるオゾン濃度に対する耐ノッキング性の特性を示すグラフである。図１のエンジンにおけるエンジン回転速度に対するトルク特性を示すグラフである。図１のエンジンの制御手順を示すフローチャートである。図１のエンジンにおけるエンジン回転速度に対するトルク特性を示すグラフである。本発明の他の実施形態に係るエンジンにおいて、トルクに対するノックセンサ出力値の特性を示すグラフである。本発明の他の実施形態に係るエンジンの制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は本発明の一実施の形態を適用したエンジンの全体構成図である。エンジン１は、燃料を燃焼室１１内に直接噴射する直噴型のガソリンエンジン本体１０を備えている。エンジン１の吸気通路２０には、スロットルバルブ２１、及びコレクタ２２、機械式過給機２４、インタクーラ２５が配置されている。

スロットルバルブ２１には、当該スロットルバルブ２１の開度を調整するＤＣモータ等のスロットルモータ（図示しない）が連結されている。また、スロットルバルブ２１の近傍には、当該スロットルバルブ２１の開度を検出するスロットルセンサ（図示しない）が設けられている。スロットルモータ及びスロットルセンサは、ＥＣＵ１００（Engine Control Unit）にそれぞれ接続され、スロットルバルブ２１はＥＣＵ１００からの制御信号により動作する。

機械式過給機２４（以下、単に過給機２４とも称する。）は、エンジンの出力軸若しくはカム駆動軸（例えばクランクシャフトなど）から駆動エネルギーを得ることで、吸入空気（吸気）を圧縮してエンジンに強制的に送り込む、いわゆるスーパーチャージャである。機械式過給機２４は、例えば所定の回転数領域において、後述する第１及び第２の開閉バルブ２６、２７をいずれも閉じることで、圧縮空気をコレクタ２２に送り出力トルクを増加させる。なお、機械式過給機２４に代えて、排気タービンと吸気コンプレッサとが同軸で連結されたターボチャージャを用い、排気量に応じた吸気量制御を実行してもよい。また、過給機２４は必須ではないのでこれを省略してもよい。

インタクーラ２５は、吸気通路２０において過給機２４の下流側に設けられている。このインタクーラ２５は、過給機２１によって圧縮され高温となった吸気を、冷却水又は冷却風によって冷却する。

吸気通路２０には、２つのバイパス路４０、５０が連結されている。第１のバイパス路４０は、過給機２４よりも上流側で吸気通路２０から分岐して、過給機２４の下流側で吸気通路２０に合流し、過給機２４をバイパスしている。この第１のバイパス路４０には、当該第１のバイパス路４０を開放又は閉塞する第１の開閉バルブ２６が設けられている。また、この第１の開閉バルブ２６には、当該第１の開閉バルブ２６を開閉させる第１のバルブ制御装置（図示しない）が連結されており、この第１のバルブ制御装置はＥＣＵ１００に接続され、第１の開閉バルブ２６はＥＣＵ１００からの制御信号により動作する。

第２のバイパス路５０は、第１のバイパス路４０の下流側の端部から分岐してコレクタ２２に合流し、インタクーラ２５及びスロットルバルブ２１をバイパスしている。この第２のバイパス路５０には、当該第２のバイパス路５０を開放又は閉塞する第２の開閉バルブ２７が設けられている。また、この第２の開閉バルブ２７には、当該第２の開閉バルブ２７を開閉制御するための第２のバルブ制御装置（図示しない）が連結されており、この第２のバルブ制御装置はＥＣＵ１００に接続され、第２の開閉バルブ２７はＥＣＵ１００からの制御信号により動作する。

また第２のバイパス路５０の第２の開閉バルブ２７の下流側には、オゾン発生器２３が設けられている。オゾン発生器２３は、プラズマ発生用の放電器や電源等により構成され、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき動作する。オゾン発生器２３は、放電器内で発生する低温プラズマを、放電器内に取り込んだ空気に作用させることでオゾンを生成する。

なお、オゾン発生器２３は、例えば、酸素分子に紫外線を照射する光化学反応法によりオゾンを生成してもよく、塩酸又は硫酸の水溶液を電気分解する電解法によりオゾンを生成してもよく、酸素分子に放射線を照射する放射線照射方法によりオゾンを生成してもよく、あるいは、無声放電方式、コロナ放電方式、ストリーマ放電方式、又は複合放電方式により、酸素含有気体中で放電を起こさせてオゾンを生成してもよい。そして、オゾン発生器２３により発生したオゾンは、コレクタ２２を介して、吸気ポート１２１より燃焼室１１内に供給される。

吸気通路２０は、吸気ポート１２１を介してエンジン本体１０の燃焼室１１に連通し、この吸気ポート１２１は吸気バルブ１２２によって開閉可能となっている。

エンジン本体１０は、シリンダ１３と、ピストン１４と、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２が設けられたシリンダヘッド（図示しない）と、を備え、これらによって燃焼室１１が区画形成されている。また、この燃焼室１１内には、燃料噴射バルブ１５の噴射口と点火プラグ１６の先端とが臨んでいる。さらに、この燃焼室１１は、排気ポート１７１を介して排気通路３０に連通しており、この排気ポート１７１は排気バルブ１７２によって開閉可能となっている。

吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２には、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２を開閉駆動するための動弁機構（図示しない）が設けられおり、動弁機構は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２のそれぞれの作用角の位相及びリフト量を可変することで、バルブタイミングを可変する機構である。動弁機構には、カム切り替え機構や電磁力による通電機構等が用いられる。

燃料噴射バルブ１５は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき、所定のタイミングで燃料を噴射し、点火プラグ１６は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づき、所定のタイミングで火花点火を行う。

またエンジン本体１０は、ノックセンサ１８を備えている。ノックセンサ１８はシリンダ１３に設けられ、ノッキングによるシリンダ１３の高周波振動を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８からの出力値からノッキングの有無を判断する。ノッキングが生じている場合には、ＥＣＵ１００は、点火プラグ１６を制御して、エンジン１の点火時期を調整し、吸気バルブ１２２及び排気バルブ１７２を制御して、バルブタイミングを変えたりして、ノッキングの発生を抑制する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、及びインタフェース等を含んだマイクロコンピュータから構成されており、本実施形態では、火花点火燃焼（ＳＩ燃焼）と圧縮自己着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）とを切り換える制御を行う。

具体的には、ＳＩ燃焼では、燃料噴射バルブ１５を所定のタイミングで駆動して燃焼室１１内に所定量の燃料を噴射し、燃焼室１１内に生成された燃料と吸入空気との燃料を、点火プラグ１６によって火花点火燃焼させる。このとき、ＥＣＵ１００は、スロットルバルブ２１の開度や燃料噴射バルブ１６からの燃料噴射量を制御することで、エンジン１が発生するトルクを調整すると共に、点火プラグ１６を制御することで燃料を着火させる。

一方、ＨＣＣＩ燃焼では、スロットルバルブ２１や燃料噴射バルブ１６は制御するが、燃料を自己着火させるので点火プラグの制御は行わない。

また、ＥＣＵ１００は、例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷に基づいて、ＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼との切り換えを判断する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ（図示しない）からの検出信号に基づいてエンジン回転速度を読み込むと共に、アクセルセンサ（図示しない）からアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を読み込み、これらによって検出される運転点がＳＩ燃焼可能な運転領域にあるかＨＣＣＩ燃焼可能な運転領域にあるかを判断する。

さらに、ＥＣＵ１００は、火花点火燃焼により燃焼させている時に、オゾン発生器２３を駆動させて、オゾンを燃焼室１１内に供給している状態で、ノックセンサ１８により、ノッキングを検出する。そして、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８の出力からオゾン発生器２３の故障の有無を判定する。

ここで、オゾン濃度（オゾン量）と耐ノッキング性との関係について、図２を用いて説明する。図２は、オゾン濃度（ｐｐｍ）に対する耐ノッキング性の特性を示すグラフである。オクタン価が高い（例えば、ＲＯＮ９０）レギュラーガソリンが、燃料噴射バルブ１５により、燃焼室１１内に噴射され、オゾン発生器２３が駆動されず、オゾンが燃焼室１１内に供給されていない状態（オゾン濃度がゼロの状態）では、耐ノッキング性が高い。一方、オゾン発生器２３が駆動し、オゾンが燃焼室１１に供給されると、耐ノッキング性が、図２に示すように下がり、燃焼室１１内のオゾン濃度が高いほど、耐ノッキング性が低くなる。すなわち、オゾンを燃焼室１１内に供給することで、ノッキングが発生し易くなる。

本例において、ＥＣＵ１００は、火花点火燃焼により燃焼させている時に、オゾン発生器２３を駆動させる。オゾン発生器２３が正常に駆動している場合には、オゾンが燃焼室１１内に供給され、ノッキングが発生する。ノックセンサ１８は、当該ノッキングを検出し、エンジン１の振動の大きさに相当する出力値を出力する。そして、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８の出力を検出し、ノッキングの発生を確認することで、オゾン発生器２３が正常に動作していることを判定することができる。

一方、オゾン発生器２３が故障し、オゾンを発生することができない、または、十分な量又は濃度のオゾンを発生することができない場合には、オゾンが燃焼室１１内に十分に供給されず、ノッキングが起こらない。このため、ノックセンサ１８から、振動の発生を示す所定値以上の出力信号は検出されない。そして、ＥＣＵ１００は、ノッキングが発生していないことを確認することで、オゾン発生器２３に異常があることを判定することができる。

こうしたオゾン発生器２３の故障判定のタイミングとして、ＥＣＵ１００は、エンジン１の負荷が所定の負荷以下の場合に、オゾン発生器２３の故障の判定を行う。エンジン１の負荷が低い場合には、燃料噴射量が少ないため、ノッキングを発生させても、エンジン１を構成する各部品への悪影響が、エンジン１の負荷が高い場合と比較して少なく、ＨＣ、ＮＯｘの濃度も低い。そのため、本例では、以下の要領で、運転点が故障判定領域に含まれているか否かを判定した上で、上記の故障判定を行う。

ＥＣＵ１００には、故障判定領域が予め設定されている。故障判定領域は、故障判定を行うための運転領域を示しており、トルク及びエンジン回転速度により示される範囲で表される。本例では、図３に示すように、エンジン回転速度（ｒｐｍ）がω_１からω_２の間で、トルクがＴ_１からＴ_２の間を、故障判定領域Ｑとしている。図３はエンジン回転速度に対するエンジンのトルク特性を示すグラフであり、グラフＰは本例のエンジン１における、高負荷領域でのトルク特性を示し、領域Ｑは故障判定領域を示す。

Ｔ_１は上記の故障を判定するための下限のトルク値を示し、Ｔ_２は上記の故障を判定するための上限のトルク値を示す。またＴ_２は、ＳＩ燃焼中にノッキングが生じても、エンジン１の各部品への影響が少ない上限のトルク閾値であり、予め設定される値である。Ｔ_１からＴ_２により示されるトルク範囲は、エンジン１の取りうるトルクの中で、低トルクから中トルクに相当する。図３の領域Ｑの回転速度の範囲は、エンジン１の取りうる回転速度を示している。すなわち、図３に示すように、故障判定領域Ｑは、低回転から高回転の運転領域に設定されている。

そして、ＥＣＵ１００はアクセルセンサ（図示しない）からアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を読み込むとともにクランク角センサからエンジン回転速度を読み込み、検出したトルクがＴ_１からＴ_２により示されるトルク範囲内に含まれ、かつ検出した回転速度がω_１からω_２により示される範囲に含まれているか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、トルクがＴ_１からＴ_２までの範囲に含まれ、回転速度がω_１からω_２までの範囲に含まれている場合には上記の故障判定を行い、トルクがＴ_１からＴ_２までの範囲に含まれていないか、或いは、回転速度がω_１からω_２までの範囲に含まれていない場合には上記の故障判定を行わない。

これにより、ＥＣＵ１００は、運動点が故障判定領域に含まる場合に、火花点火燃焼させて、通常、ノッキングが発生しない運転条件の下で、オゾン発生器２３を駆動しオゾンを発生させる。そして、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８によりノッキングの有無を検出することで、オゾン発生器２３の故障診断を行うことができる。

次に、図４を用いて、本例の制御手順を説明する。図４は、本例の制御手順を示すフローチャートである。

エンジン１が始動すると、ステップＳ１０にて、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ（図示しない）及びアクセルセンサ（図示しない）から、エンジン１の回転速度と目標トルク値を検出し、現在の運転点を検出する。ステップＳ２０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１の運転点が予め設定されている故障判定領域Ｑに含まれるか否かを判定する。運転点が故障判定領域Ｑに含まれていない場合には、ステップＳ１０に戻る。一方、運転点が故障判定領域Ｑに含まれている場合には、ステップＳ３０に遷る。

ステップＳ３０にて、ＥＣＵ１００はオゾン発生器２３をオンにする。次いでステップＳ４０にて、ノックセンサ１８はノッキングを検出し、ＥＣＵ１００に検出値を出力する。

ステップＳ５１にて、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８の出力値から、ノッキングが発生しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１８の出力値が所定の閾値以上である場合には、ノッキングが発生したと判定し、ノックセンサ１８の出力値が所定の閾値未満である場合には、ノッキングが発生していないと判定する。なお、当該所定の閾値は、ノッキングを判定するための閾値であり、予め設定された値である。

そして、ノッキングが発生したと判定された場合には、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３が正常であると判断し（ステップＳ５２）、ステップＳ５４に遷る。ステップＳ５４にて、ステップＳ５４では、ＥＣＵ１００は、運転点がＨＣＣＩ運転可能な運転領域内にあるか否かを判定する。なお、当該運転点はステップＳ１０の制御と同様に検出すればよい。運転点がＨＣＣＩ運転可能な運転領域内にある場合には、バルブタイミングを制御し、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼に切り換え、過給機２４の目標過給圧を制御する（ステップＳ５５）。

一方、運転点がＨＣＣＩ運転可能な運転領域内にない場合には、ＥＣＵ１００は、圧縮自己着火燃焼に切り換えることなく火花点火燃焼を継続して行う（ステップＳ５６）。

次に、ステップＳ５１に戻り、ノッキングが発生していないと判定された場合には、ステップＳ５３にて、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３からオゾンが発生していない、または、オゾン発生器２３から十分な量のオゾンが発生していないと判定し、換言すればオゾン発生器２３に異常が生じていると判定し、ステップＳ５６に遷る。なお、オゾン発生器２３に異常が生じていると判定された場合には、ＥＣＵ１００は、例えば警告ランプを表示させることで、オゾン発生器２３の故障を通知してもよい。そして、オゾン発生器２３に異常が生じている場合には、ＥＣＵ１００は、圧縮自己着火燃焼に切り換えることなく火花点火燃焼を継続して行う（ステップＳ５６）。

上記のように、本発明は、ノックセンサ１８と、オゾン発生器２３と、ＥＣＵ１００とを備え、オゾンを燃焼室１０内に供給し、火花点火燃焼している状態で、ノックセンサ１８によりノッキングを検出し、ノックセンサ１８の出力に応じて、オゾン発生器２３の故障の有無を判定する。このように、通常設けられているノックセンサ１８を共用して、オゾン発生器２３の故障の有無を判定することができるため、オゾン発生器２３の故障を判定するための専用のセンサを省くことができる。

また本例は、エンジンの負荷がトルクＴ_２以下の場合に、オゾン発生器２３の故障の有無を判定する。これにより、火花点火中にオゾンを燃焼室１１内に供給し、故意にノッキングを発生させた場合でも、エンジン１を構成する各部品への悪影響を最小限に抑制し、排ガスに含まれるＮＯｘ等の濃度を低濃度に抑えることができる。

なお、本例において、ＥＣＵ１００は、運転点が図３で示される故障判定領域に含まれる場合に故障判定を行うが、ＥＣＵ１００は、運転点が図５で示される故障判定領域に含まれる場合に、故障判定を行ってもよい。図５は、エンジン回転速度に対するエンジンのトルク特性を示すグラフであり、グラフＰは本例のエンジン１における、高負荷領域でのトルク特性を示し、領域Ｑは着火性判定領域を示す。

すなわち、図５に示すように、故障判定領域は、エンジン回転速度をω_１からω_２の間とし、トルクをＴ_１からＴ_２の間とする範囲により設定されている。Ｔ_１及びＴ_２は、図３と同様である。ω_１及びω_２は、予め設定されている回転速度であって、ω_１からω_２により示される回転速度範囲は、エンジン１の取りうる回転速度の中で、高回転に相当する。ω_１は上記の故障を判定するための下限の回転速度を示し、ω_２は上記の故障を判定するための上限の回転速度を示す。また、ω_１はＳＩ燃焼中にノッキングが生じても、ノッキングによる振動の影響よりノイズ等による他の振動の影響の方が大きいことを示す、下限の閾値であり、予め設定される値である。

そして、ＥＣＵ１００は、現在の運転点である、エンジン１の回転速度と目標トルク値を検出する。検出した回転速度がω_１からω_２の範囲内にあり、検出したトルクがＴ_１からＴ_２の範囲内にある場合に、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３をオンにし、ノックセンサ１８により検出されるノッキングの出力に応じて、上記の故障判定を行う。本例では、エンジンの出力軸の回転速度がω_１以上の場合に、オゾン発生器２３の故障の有無を判定する。これにより、高回転の運転時にはエンジン自体の振動がノッキングによる振動より大きいため、火花点火中にオゾンを燃焼室１１内に供給し、ノッキングを発生させた場合でも、乗員がノッキングに気付かないようにすることができる。

なお、オゾン発生器２３の故障判定を実施する運転範囲は、エンジンの回転速度が高回転領域であることに代えて、車速センサにより検出される車両速度が所定速度以上の高速領域であってもよい。車両が高速運転している場合はロードノイズや風切音などの騒音がノッキングによる振動音より大きいため、火花点火中にオゾンを燃焼室１１内に供給し、ノッキングを発生させた場合でも、乗員がノッキングに気付かないようにすることができる。

なお、上記のノックセンサ１８は本発明の「ノッキング検出手段」に相当し、上記のオゾン発生器２３は「オゾン発生手段」に、ＥＣＵ１００は「制御手段」に相当する。

《第２実施形態》
次に、発明の他の実施形態に係るエンジン１の制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、ノックセンサ１８の出力に応じて、オゾン発生器２３により発生するオゾン量を推定する点が異なる。これ以外の制御については、第１実施形態の記載を適宜援用する。

ＳＩ燃焼中に、オゾンを燃焼室１０内に供給すると、オゾン量に応じて、燃料のオクタン価が下がり、ノッキングが発生し易くなる（図２を参照）。この特性を用いると、ＳＩ燃焼中にオゾンを燃焼室１０内に供給した場合には、ノックセンサ１８の出力値が大きくなるほど、燃焼室１０内に供給されるオゾン量が大きくなる。本例では、オゾン発生器２３により発生するオゾン量に対して、トルクとノックセンサ１８の出力値との関係を示す制御マップが、ＥＣＵ１００に予め保存されており、当該制御マップを用いて、オゾン量を推定する。そして、ＥＣＵ１００は、推定されたオゾン量と、オゾン発生器２３が正常な時に発生するオゾン量とを比較し、比較結果に応じて、オゾン量が正常であるか否かを判定する。

以下、図６を用いて、具体例を挙げて説明する。図６はトルクに対するノックセンサ１８の出力値の特性を示すグラフであり、ＥＣＵ１００に保存される制御マップをグラフにより示したものである。なお、グラフａは、オゾン量（１０ｐｐｍ）が燃焼室１１内に供給される場合の特性を示し、グラフｂは、オゾン量（５ｐｐｍ）が燃焼室１１内に供給される場合の特性を示し、グラフｃは、オゾンが燃焼室１１内に供給されない場合（０ｐｐｍ）の特性を示す。Ｔｃはトルクの値を示し、ｎ_１、ｎ_２及びｎ_３はノックセンサ１８の出力値であり、ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３である。

まず、ＥＣＵ１００は、ＳＩ燃焼中に、オゾンを燃焼室１０内に供給し、ノックセンサ１８の出力値を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、当該制御マップを参照し、現在のトルクとノックセンサ１８の出力値とから、オゾン量を推定する。

図６に示すように、エンジン１のトルクがＴｃである場合であり、ノックセンサ１８の出力値がｎ_１である時には、グラフａに示すように、オゾン量（１０ｐｐｍ）が燃焼室１０内に供給されたことになる。また、ノックセンサ１８の出力値がｎ_２である時には、グラフｂに示すように、オゾン量（５ｐｐｍ）が燃焼室１０内に供給されたことになり、ノックセンサ１８の出力値がｎ_３である時合には、グラフｃに示すように、オゾンが発生しておらず（０ｐｐｍ）、オゾンが燃焼室１０内に供給されないことになる。すなわち、ＥＣＵ１００は、トルク（Ｔｃ）に対して、ノックセンサ１８の出力値がｎ_１の場合には、オゾンの推定量を１０ｐｐｍと推定し（図６のグラフａを参照）、ノックセンサ１８の出力値がｎ_２の場合には、オゾンの推定量を５ｐｐｍと推定し（図６のグラフｂを参照）、ノックセンサ１８の出力値がｎ_３の場合には、オゾン量の推定量を０ｐｐｍと推定する（図６のグラフｃを参照）。

本例において、オゾン発生器２３は、正常時、例えば１２ｐｐｍのオゾン量を発生すると設定されており、ＥＣＵ１００は、オゾンの推定量が正常な場合のオゾン量に対して６０％未満である場合に、オゾン発生器２３から発するオゾン量が不足していると判断する。

上記の例を用いると、グラフａに示すように、オゾンの推定量が１０ｐｐｍである場合には、オゾンの推定量が正常な場合のオゾン量に対して６０％以上のため、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３から発生するオゾン量は正常であると判定する。また、グラフｂに示すように、オゾンの推定量が５ｐｐｍである場合には、オゾン発生器２３により発生するオゾン量が６０％未満のため、ＥＣＵ１００はオゾン量が不足していると判定する。そして、ＥＣＵ１００は、推定されるオゾン量（５ｐｐｍ）から不足分のオゾン量（１２−５＝７ｐｐｍ）を増量するよう、オゾン発生器２３にフィードバック制御をかけて、オゾン発生器２３により発生するオゾン量を増加させる。

さらに、オゾンの推定量が０ｐｐｍである場合には、オゾン発生器２３からオゾンが発生しておらず、ＥＣＵ１００はオゾン発生器２３に故障が生じていると判定する。そして、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３に故障が生じていると判定した場合には、ＥＣＵ１００は、警告ランプを表示させることで、オゾン発生器２３の異常を通知する。

次に、図７を用いて、本例の制御手順を説明する。図７は、本例の制御手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１０〜ステップＳ４０の制御は、第１実施形態のステップＳ１０〜ステップＳ４０の制御と同じ内容であるため、説明を省略する。

ステップＳ６１にて、ＥＣＵ１００は、予め保存されている、オゾン量に対するトルク値とノックセンサ１８の出力値との関係を示す制御マップを参照して、ステップＳ４０により検出されたノックセンサ１８の出力値と、ステップＳ１０により検出される現在のトルクと、からオゾン量を推定する。

ステップＳ６２にて、ＥＣＵ１００は、正常時のオゾン量と、オゾン量の推定量（オゾン推定量）とを比較し、オゾン量が正常な量であるか否かを判定する。なお、ＥＣＵ１００が正常と判断するための条件について、ＥＣＵ１００は、例えば、上記のように、正常な場合のオゾンの発生量に対する割合により設定してもよく、または、正常な場合のオゾンの発生量とオゾン推定量との差分により設定してもよい。

そして、オゾン量が正常な場合には、本例の制御を終了する。一方、オゾン量が正常ではない場合には、ステップＳ６３にて、ＥＣＵ１００は、オゾン発生器２３が故障しているか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、オゾン推定量がゼロである場合、または、オゾン推定量が小さく、後述するフィードバック制御により正常なオゾン量を発生することができない場合に、オゾン発生器２３が故障していると判定する。

そして、オゾン発生器２３が故障していないと判定された場合には、オゾンの発生量が不足しているため、ステップＳ６４にて、ＥＣＵ１００は、オゾンの発生量を増加させるよう、オゾン発生器２３をフィードバック制御する。一方、オゾン発生器２３が故障していると判定された場合には、ステップＳ６５にて、ＥＣＵ１００は、例えば警告ランプを表示し、乗員にオゾン発生器２３の異常を通知する。

上記のように、本発明は、ＳＩ燃焼中に、オゾン発生器２３を作動させ、ノックセンサ１８の出力に応じて、オゾン量が正常であるか否かを判定する。これにより、通常設けられているノックセンサを用いて、オゾン量が正常に発生しているか否かを判定することができるため、オゾン量を検出するための専用のセンサを省くことができる。また、オゾン量が不足している場合には、オゾン発生器２３をフィードバック制御することで、正常時のオゾン量を発生させることができるため、正確な、オゾン量のフィードバックコントロールを行うことができる。

１…エンジン
１０…エンジン本体
１１…燃焼室
１２１…吸気ポート
１２２…吸気バルブ
１３…シリンダ
１４…ピストン
１５…燃料噴射バルブ
１６…点火プラグ
１７１…排気ポート
１７２…排気バルブ
１８…ノックセンサ
２０…吸気通路
２１…スロットルバルブ
２２…コレクタ
２３…オゾン発生器
２４…過給機
２５…インタクーラ
２６…第１の開閉バルブ
２７…第２の開閉バルブ
３０…排気通路
４０…第１のバイパス路
５０…第２のバイパス路
１００…ＥＣＵ

Claims

ノッキングを検出するノッキング検出手段と、
内燃機関の燃焼室内に供給されるオゾンを発生するオゾン発生手段と、
前記ノッキング検出手段と前記オゾン発生手段とを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記オゾン発生手段によるオゾンを前記燃焼室内に供給し、火花点火燃焼により燃焼している状態で、前記ノッキング検出手段により検出されるノッキングの出力に応じて、前記オゾン発生手段の故障を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、
前記内燃機関の負荷が所定負荷以下の場合に、前記オゾン発生手段の故障を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、
前記内燃機関の出力軸の回転速度が所定の回転速度以上の場合、又は前記内燃機関を備えた車両の速度が所定の速度以上の場合に、前記オゾン発生手段の故障を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、
前記ノッキング検出手段によるノッキングの出力に応じて、前記オゾン発生手段により発生されるオゾンの量が正常な量であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。