JP5761449B2 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関する。

点火プラグは、火花点火内燃機関において電気的に火花を発生させて混合気に点火する装置である。高電圧が点火プラグの中心電極と接地電極との間に加わると、電極間の絶縁が破れ電流が流れる放電現象が起こり、電気火花を発生させる。点火プラグの電極間に火花を形成するのに必要な電圧レベル（以下、点火要求電圧と記す。）は、空燃比がリーンであるほど高まる傾向がある。そのため、燃料カット実行中は、点火要求電圧が高まる。

特許文献１には、燃料カット中は点火要求電圧が高くなり、点火回路にリークが発生し易いことが開示されている。また、この課題に対して、燃料カット条件において点火時期を進角側に修正することにより、点火要求電圧を低く維持する制御装置が開示されている。さらに、この点火時期の進角側への修正は、燃料カット条件が複数回継続したときに行われることが開示されている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特開昭６２−１７０７５４号公報 日本特開平０６−１４７０７３号公報 日本特開平０２−０５５８７６号公報 日本特開昭６１−１９２８３６号公報

ところで、過給機付き内燃機関においては、過給領域（例えば、低回転高負荷領域）において突発的なプレイグニッション等の異常燃焼（点火時期よりも早期に燃焼が始まり過大な筒内圧が発生する現象）が発生し易い。過給領域における異常燃焼の連続発生を抑制するために、燃料カットを実行することが考えられる。上述したように燃料カットを実行すれば点火要求電圧が高まる。そのため、点火要求電圧が点火系システム全体（点火プラグ、プラグチューブ、各連結部等）の耐電圧を超えないように対策を施す必要がある。一つの対策として、特許文献１の制御装置のように点火時期を進角することも考えられる。

さらに、過給機付き内燃機関では、過給領域において、筒内充填空気量に基づく負荷が、無過給式のＮＡ（Natural Aspiration）エンジンに比して高い。そのため、ＮＡエンジンに比して圧縮圧が高くなり、点火要求電圧も高くなる。その結果、より高い点火エネルギーを要する。よって、燃費向上の観点から更なる改善が望まれる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過給領域において異常燃焼の連続発生を抑制するために燃料カットを実行する場合において、点火要求電圧の過上昇抑制と、燃費向上とを図ることができる過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、気筒毎に、気筒内に燃料を供給する燃料供給手段と、点火プラグとを備える過給機付き内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記点火プラグにより火花を発生させる基本点火時期を設定する点火時期設定手段と、
サイクル毎に、過給領域で異常燃焼が発生した異常燃焼発生気筒を検出する異常燃焼発生気筒検出手段と、
前記異常燃焼発生気筒について、前記燃料供給手段による燃料供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット実行手段と、
前記異常燃焼発生気筒について、前記燃料カットを開始して数サイクルの間は、圧縮上死点と前記基本点火時期とのクランク角度幅を拡大するように点火時期を変更し、前記数サイクル経過後さらに、前記点火プラグによる火花発生を禁止する点火カットを実行する燃料カット実行中点火制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記燃料供給手段の基本燃料供給量を設定する燃料供給量設定手段と、
前記異常燃焼発生気筒について、所定サイクルの間、前記基本燃料供給量を増量補正する燃料供給量増量補正手段と、を更に備え、
前記燃料カット実行手段は、前記所定サイクル経過後に、前記異常燃焼発生気筒で未だに異常燃焼が発生している場合に、前記燃料カットを実行すること、を特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記燃料供給手段は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内インジェクタと、吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタとを含み、
前記燃料カット実行手段は、所定気筒について、前記ポートインジェクタが次サイクルのための燃料噴射を開始した後に、前記異常燃焼発生気筒検出手段により前記所定気筒が現サイクルにおける異常燃焼発生気筒であると検出された場合に、前記筒内インジェクタの前記次サイクルのための燃料噴射量を増量補正し、前記次サイクルの次のサイクルから前記燃料カットを実行すること、を特徴とする。

第１の発明によれば、燃料カットを開始して数サイクルの間は、圧縮上死点と基本点火時期とのクランク角度幅を拡大するように点火時期を変更する。そのため、筒内圧が低い状態で点火することができる。筒内圧が低いため、点火要求電圧の過上昇を抑制できる。特に過給エンジンは、ＮＡエンジンに比して筒内圧が高いため効果的である。また、点火により筒内に残留した未燃燃料を、安定的に燃焼させることができる。また、第１の発明によれば、上記数サイクル経過後、さらに、点火プラグによる火花発生を禁止する点火カットを実行する。そのため、消費電力の低減による燃費向上が図られる。特に過給エンジンはＮＡエンジンに比して点火エネルギーが高いため、点火カットが燃費向上に効果的である。このように、本発明によれば、過給領域において異常燃焼の連続発生の抑制するために燃料カットを実行する場合において、点火要求電圧の過上昇抑制と、燃費向上とを図ることができる。

第２の発明によれば、異常燃焼発生気筒について、所定サイクルの間、基本燃料供給量を増量補正する。さらに、上記所定サイクル経過後に、上記異常燃焼発生気筒で未だに異常燃焼が発生している場合に燃料カットを実行する。そのため、Ａ／Ｆリッチ化により異常燃焼の発生が抑制できた場合には、燃料カットの実行を要しない。そのため、高電圧リークのおそれなく異常燃焼を抑制することができる。

第３の発明によれば、所定気筒について、ポートインジェクタが次サイクルのための燃料噴射を開始した後に、上記所定気筒が現サイクルにおける異常燃焼発生気筒であると検出された場合に、筒内インジェクタの上記次サイクルのための燃料噴射量を増量補正する。そのため、燃料カットが即時実行できない場合であっても、Ａ／Ｆリッチ化により異常燃焼の発生を抑制できる。また、第３の発明によれば、上記次サイクルの次のサイクルから燃料カットを実行し、より確実に異常燃焼の発生を抑制できる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を表した概念図である。 本発明の実施の形態１における特徴的制御の一例を示すタイムチャートである。 燃料カットが実行された場合の過給圧の変化を示す図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２のシステム構成を表した概念図である。 本発明の実施の形態２における特徴的制御の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 ＭＦＢ（Mass Fraction Burnt）５０％点に基づいて異常燃焼発生気筒を検出する例である。 ＭＦＢ（Mass Fraction Burnt）５０％点に基づいて異常燃焼発生気筒を検出する例である。 筒内ピーク圧に基づいて異常燃焼発生気筒を検出する例である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を表した概念図である。図１に示すシステムは、過給による排気量のダウンサイジングが図られた内燃機関（以下、単にエンジンとも記す。）１０を備えている。内燃機関１０は、車両等に搭載され、その動力源とされる。図１に示す内燃機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。便宜上、以下の説明において、第１気筒〜第４気筒をそれぞれ＃１〜＃４と表記する。

内燃機関１０の各気筒には、燃料（例えば、ガソリン、エタノール）を気筒（燃焼室）内に直接噴射する筒内インジェクタ１２、混合気に点火するための点火プラグ１３、および、筒内圧に応じた信号を出力する筒内圧センサ１４が設けられている。

内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１６および排気通路１８が接続されている。吸気通路１６の下流端には、気筒（燃焼室）内と吸気通路１６との間を開閉する吸気バルブ２０が設けられている。排気通路１８の上流端には、気筒（燃焼室）内と排気通路１８との間を開閉する排気バルブ２２が設けられている。排気通路１８の合流部近傍には排気空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ２３が設けられている。

内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気通路１８に流入する。内燃機関１０は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャ２４を備えている。ターボチャージャ２４は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン２４ａと、タービン２４ａに駆動されて回転するコンプレッサ２４ｂとを備えている。タービン２４ａは、空燃比センサ２３下流の排気通路１８に配置されている。コンプレッサ２４ｂは、吸気通路１６の途中に設けられている。

タービン２４ａ下流の排気通路１８には、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒２６が設けられている。触媒２６には、例えば三元触媒が用いられる。

吸気通路１６の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。また、エアクリーナ２８の下流近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ３０が設けられている。エアフローメータ３０の下流には、コンプレッサ２４ｂが設けられている。コンプレッサ２４ｂの下流には、過給圧に応じた信号を出力する過給圧センサ３１が設けられている。過給圧センサ３１の下流には、インタークーラ３２が設けられている。インタークーラ３２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ３４が設けられている。スロットルバルブ３４の下流には、気筒毎に吸気ポート３６が設けられている。

エアクリーナ２８を通って吸入された新気は、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２４ｂで圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。冷却された新気は、スロットルバルブ３４を通過し、各気筒に分配されて流入される。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ５０の入力側には、上述した筒内圧センサ１４、空燃比センサ２３、エアフローメータ３０、過給圧センサ３１の他、クランク角及びクランク角速度を検出するためのクランク角センサ５２、ノッキング強度を検出するためのノックセンサ５４、内燃機関１０を冷却する冷却水の温度を検出するための水温センサ５６等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、上述した筒内インジェクタ１２、点火プラグ１３、スロットルバルブ３４等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。

ＥＣＵ５０は、クランク角に応じて変化する各種のデータを、当該クランク角と共に時系列データとして記憶する機能を備えている。この時系列データには、各種センサ出力、及び当該出力に基づいて算出される各種の指標、パラメータ等が含まれる。

ＥＣＵ５０は、各種センサ出力に基づいて、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。例えば、クランク角センサ５２の出力に基づいてクランク角やエンジン回転数が算出され、エアフローメータ３０の出力に基づいて吸入空気量が算出される。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基づいてエンジンの負荷（負荷率）が算出される。吸入空気量、負荷等に基づいて燃料噴射量が算出される。燃料噴射量の基本値として、例えば排気空燃比を理論空燃比（ストイキ）にする基本燃料噴射量（基本燃料供給量）が設定される（燃料供給量設定機能）。クランク角に基づいて燃料噴射時期や点火プラグ１３に通電する点火時期が決定される。点火時期の基本値として、エンジン回転数と負荷とで定まる運転領域に応じた基本点火時期が設定される（基本点火時期設定機能）。そして、これらの時期が到来したときに、筒内インジェクタ１２及び点火プラグ１３が駆動される。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、内燃機関１０を運転することができる。

［実施の形態１における特徴的制御］
本実施形態のシステムのような過給エンジンでは、過給領域（例えば、低回転高負荷領域）において、突発的なプレイグニッション等の異常燃焼が発生し易い。この異常燃焼の発生要因として、オイルミストや、燃焼室やピストンに堆積したデポジットが挙げられる。この異常燃焼の連続発生は、振動や騒音の増加、エンジンのストレス増大の要因となる。

この異常燃焼の連続発生を防止するため、燃料増量による空燃比（以下、単にＡ／Ｆとも記す。）のリッチ化を図る方策が考えられる。燃料増量により、燃料の気化潜熱による圧縮端温度の低下が図られる。また、燃料カット（以下、単にＦ／Ｃとも記す。）を実行することが考えられる。燃料カットにより、燃焼自体を止めることによる筒内温度の低下が図られる。また、これらの制御を所定サイクルまたは所定時間の間実行することにより、プレイグニッションの衝撃波により剥離・浮遊したデポジットが排出される。

本実施形態のシステムでは、Ａ／Ｆリッチ状態としても異常燃焼の連続発生が止まらない場合に、燃料カットを実行する。燃料カットが実行されると、燃料は噴射されない。そのため、気筒内の燃料は、筒内燃料ウェット分やポート燃料ウェット分のみとなる。その結果、Ａ／Ｆリーン状態となる。Ａ／Ｆリーン状態では、燃料密度が薄いため、点火系システムの点火要求電圧が上昇する。そのため、点火要求電圧が、点火系システム全体（点火プラグ１３、プラグチューブ、各連結部等）の耐電圧を超えるおそれがある。点火プラグ１３の中心電極と接地電極の火花ギャップの消耗拡大、製品ばらつきを考慮すると、高い確率でその点火系システム全体の耐電圧を超えてしまう。特に、過給圧が高く且つ筒内温度が低い低回転時は厳しくなる。

耐電圧をオーバーすると、点火系システムの一部で高電圧リークが発生する（ピンホールが出来る）。そのため、その後、燃料カットから正常復帰した状態で失火が生じる不具合が懸念される。また、失火により未燃燃料と空気が触媒２６に流れこみ、酸化反応による高温で触媒溶損に至る不具合が懸念される。

さらに、一般に過給エンジンは、着火させ難く、燃焼性も良くない。着火させ難いのは、ＮＡエンジンに比して圧縮圧が高く、点火要求電圧も高いためである。また、燃焼性の観点からは長時間放電したいが、ＮＡエンジンに比して何倍もの点火エネルギーを要する。そのため、消費電力の低減による燃費向上が望まれる。このような背景から、本システムでは、点火カットによる消費電力の低減による燃費向上を図る。本システムのような過給エンジンにおいては、点火カットによる燃費向上のメリットは、ＮＡエンジンに比して大きい。

［実施の形態１における特徴的制御］
そこで、本実施の形態の過給機付き内燃機関の制御装置は、過給領域で異常燃焼が発生した異常燃焼発生気筒について燃料カットを実行する。ここで、燃料カットを開始して数サイクルの間は、圧縮上死点と基本点火時期とのクランク角度幅を拡大するように点火時期を変更する。さらに、上記数サイクル経過後は、燃料カットを継続しつつ点火カットを実行する。

望ましくは、燃料カットに先立って、上記異常燃焼発生気筒について、所定サイクルの間、上記基本燃料供給量を増量補正する。上記所定サイクル経過後も、未だ異常燃焼が発生している場合に、燃料カットを実行する。Ａ／Ｆリッチ化により異常燃焼が抑制できた場合には、燃料カットの実行を要しない。そのため、高電圧リークのおそれなく異常燃焼を抑制することができる。

さらに望ましくは、上記点火時期を変更する制御は、点火時期を遅角する制御とする。燃料カットを実行する前サイクルは、基本燃料供給量を増量補正しているため、筒内燃料ウェット分や、吹き返しによるポート燃料ウェット分といった燃料ウェット量が多い。多量の燃料ウェット量が、筒内に入った場合の進角側での着火を抑制するために、遅角側にクランク角度幅を拡大する。点火時期を大幅遅角させて、多量の残存燃料を燃焼させて未燃ガスの量を低減させる。

本実施形態のシステムにおける特徴的制御の概要について、より具体的に説明する。図２は、本実施形態のシステムにおける特徴的制御の一例を示すタイムチャートである。図２に示す例では、まずサイクル１において、ＥＣＵ５０は圧縮上死点（ＴＤＣ）付近で生じた異常燃焼が発生した異常燃焼発生気筒を検出する。次に、サイクル２において、ＥＣＵ５０は異常燃焼発生気筒について燃料カットを実行すると共に、上述したように点火時期を変更する。その後、サイクル３において、ＥＣＵ５０は燃料カットを継続しつつ点火カットを実行する。サイクル４〜サイクル６の間、燃料カットと点火カットが継続される。サイクル８において、燃料カット復帰条件が満たされ、燃料カットから正常復帰し正常燃焼がなされる。

図３は、燃料カットが実行された場合の過給圧の変化を示す図である。図３に示すように、運転領域が過給領域にある場合に、時刻ｔ１で燃料カットが実行されても、時刻ｔ２までの間は、過給圧が閾値よりも高い状態が継続する。この閾値は、点火系システムの耐電圧に対応している。過給圧が閾値よりも高い状態は、数サイクルの間継続する場合もある。この数サイクルの間は、点火要求電圧が高いため、本実施形態のシステムでは、上述したように点火時期を変更する。これにより、高電圧リークを抑制することができる。

図４は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンでは、まず、ＥＣＵ５０は、気筒毎に異常燃焼が発生したか否かを判定する（ステップＳ１００）。例えば、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ１４又はノックセンサ５４がピーク値を出力したクランク角と、点火時期との関係に基づいて、プレイグニッション等の異常燃焼が発生したか否かを判定する。正常燃焼時よりも所定値以上進角したクランク角でピーク値が出力された場合は、異常燃焼が発生したと判定する。また、ＭＦＢ（Mass Fraction Burnt）５０％点が正常燃焼時よりも所定値以上早い場合に、異常燃焼が発生したと判定することもできる。異常燃焼が発生していない場合には、通常制御が実行され（ステップＳ１９０）、本ルーチンの処理は終了される。

ステップＳ１００において、異常燃焼が発生したと判定された場合には、異常燃焼の連続発生を抑制するために、ＥＣＵ５０は、第１連続発生防止制御を実行する（ステップＳ１１０）。第１連続発生防止制御では、異常燃焼発生気筒の筒内に供給する基本燃料噴射量が増量補正される。増量補正によりＡ／Ｆリッチ状態になる。例えば、空燃比が１４．６（ストイキ）から１２に変更される。なお、１サイクル中に複数気筒で異常燃焼が発生したと判定された場合には、すべての気筒において基本燃料噴射量を増量補正する。

ＥＣＵ５０は、第１連続発生防止制御を実行した後、所定サイクル又は所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。未だ、所定サイクル又は所定時間が経過していない場合には、ステップＳ１１０の処理に戻る。

一方、所定サイクル又は所定時間が経過している場合は、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１００において検出された異常燃焼発生気筒で未だに異常燃焼が発生しているか否か、すなわち、異常燃焼が連続発生しているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。異常燃焼が発生していない場合には、通常制御が実行され（ステップＳ１９０）、本ルーチンの処理は終了される。

ステップＳ１３０において、異常燃焼が連続発生していると判定される場合には、ＥＣＵ５０は、第１連続発生防止制御によっては異常燃焼の連続発生を抑制できなかったと判断する。そこで、ＥＣＵ５０は、第２連続発生防止制御を実行する（ステップＳ１４０）。第２連続発生防止制御では、上記異常燃焼発生気筒への燃料供給を停止する燃料カット（Ｆ／Ｃ）が実行される。なお、１サイクル中に複数気筒で異常燃焼が発生したと判定された場合には、すべての気筒において燃料カットを実行する。

ＥＣＵ５０は、燃料カットを開始してから数サイクル以内であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。この数サイクルとは、例えば、燃料カットの実行開始から過給圧が閾値（図３）を下回るまでの時間を実験やシミュレーションに基づいて予め設定したものであればよい。また、サイクル毎に過給圧が閾値を下回ったか否かを判定し、過給圧が閾値を下回った場合にステップＳ１５０の判定条件が成立することとしてもよい。

上記数サイクル以内である場合には、ＥＣＵ５０は、燃料カット実行中の異常燃焼発生気筒の点火時期を変更する（ステップＳ１６０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、圧縮上死点から基本点火時期までのクランク角度幅を拡大するように、点火時期を進角または遅角する。筒内圧はクランク位置で決まるので、基本点火時期の変更は、基本点火時期からの相対的な補正ではなく、基本点火時期を定めたマップの入れ替えにより行う。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数と負荷とに応じた修正後の基本点火時期を定めた修正後マップを有しており、ステップＳ１６０においてマップを入れ替える。さらに、望ましくは、修正後マップに水温パラメータを加味する。筒内の温度が低いほど点火要求電圧は高まるため、安全を見込むと暖機過程（冷間時）の水温が低いほど、大幅に進角又は遅角する。

以下の説明において、圧縮上死点を０°とし、２０°進角した位置を２０ＢＴＤＣ、２０°遅角した位置を２０ＡＴＤＣと表現する。マップを入れ替えることで、例えば、当初マップでは運転領域に応じた基本点火時期が５ＡＴＤＣであるところ、修正後マップでは２０ＡＴＤＣや２０ＢＴＤＣとすることができる。基本点火時期の計算は、例えば２４０ＢＴＤＣで実行され、修正後マップによる再計算は、例えば９０ＢＴＤＣで実行される。
これらの計算は、燃料噴射とは別ルーチンで行われる。

ステップＳ１６０の処理後、燃料カット開始後、所定サイクル又は所定時間が経過するまでは、Ｓ１４０の処理に戻る（ステップＳ１８０）。その後、燃料カットが開始されてから数サイクルが経過して、ステップＳ１５０の判定条件が成立する場合には、ＥＣＵ５０は、燃料カット中の気筒の点火をカットする（ステップＳ１７０）。燃料カット開始後、所定サイクル又は所定時間が経過後（ステップＳ１８０）、燃料カットから通常制御に復帰し（ステップＳ１８０）、本ルーチンの処理は終了される。

以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、まず、Ａ／Ｆリッチ化による異常燃焼抑制制御が実行される。Ａ／Ｆリッチ化により異常燃焼が抑制できた場合には、燃料カットの実行を要しない。そのため、高電圧リークのおそれなく異常燃焼を抑制することができる。

また、燃料カットの開始後、点火時期を変更して、筒内圧が低い状態で点火することができる。筒内圧が低いため、点火要求電圧の過上昇を抑制できる。特に過給エンジンはＮＡエンジンに比して筒内圧が高いため、効果的である。また、点火により未燃燃料を燃焼させることができる。特に、暖機過程（冷間時）は燃料付着量（燃料ウェット量）が多いため効果的である。

さらに、燃料カット中に、点火カットを実行できる。そのため、消費電力の低減による燃費向上が図られる。特に過給エンジンはＮＡエンジンに比して点火エネルギーが高いため、点火カットが燃費向上に効果的である。

このように、本実施形態のシステムによれば、過給機付き内燃機関において、過給領域において異常燃焼の連続発生の抑制するために燃料カットを実行する場合において、点火要求電圧の過上昇抑制と燃費向上とを両立することができる。

ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、筒内インジェクタ１２を、気筒毎に１つ備えることとしている。しかし、インジェクタの配置及び数はこれに限定されるものではない。例えば、気筒毎に筒内インジェクタとポートインジェクタとを備えることとしても良い。また、ポートインジェクタのみを備えることとしても良い。

また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数、負荷、水温と基本点火時期との関係を定めた修正後マップを記憶している。しかし、修正後マップに代えて、固定値（例えば、２０ＡＴＤＣ）を用いることとしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、筒内インジェクタ１２が前記第１の発明における「燃料供給手段」に、点火プラグ１３が前記第１の発明における「点火プラグ」に、基本点火時期設定機能が前記第１の発明における「点火時期設定手段」に、燃料供給量設定機能が前記第２の発明における「燃料供給量設定手段」に、それぞれ相当している。

また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１００、Ｓ１３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「異常燃焼発生気筒検出手段」が、上記ステップＳ１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「燃料供給量増量補正手段」が、上記ステップＳ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料カット実行手段」が、上記ステップＳ１５０−Ｓ１７０の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料カット実行中点火制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図５〜図１０を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図５に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図７のルーチンを実施させることで実現することができる。

図５は、本発明の実施の形態２のシステム構成を表した概念図である。本実施形態のシステムは、気筒毎にポートインジェクタ１１と筒内インジェクタ１２との２つのインジェクタを備えている。ポートインジェクタ１１は、吸気ポート３６内に設けられ、気筒（燃焼室）内に向けて燃料をポート噴射する。筒内インジェクタ１２は、燃料を気筒（燃焼室）内に直接噴射する。その他の主な構成については、図１と同様である。以下、図５において、図１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、運転状態に応じて、例えば排気空燃比を理論空燃比にする基本燃料噴射量（２つのインジェクションの燃料噴射量の総量）を設定する（燃料供給量設定機能）。また、燃料供給量設定機能は、基本燃料噴射量に基づいて、筒内インジェクタ１２の燃料噴射量とポートインジェクタ１１の燃料噴射量とを算出する。これら次サイクルの燃料噴射量は、現サイクルの膨張行程で算出される。その後、ポートインジェクタ１１は排気行程で燃料噴射を開始し、筒内インジェクタ１２は吸気行程で燃料噴射を開始する。

ところで、所定気筒について、ポートインジェクタ１１の燃料噴射量が算出され、ポートインジェクタが次サイクルのための燃料噴射を開始した後に、上記所定気筒が現サイクルにおける異常燃焼発生気筒であると検出される場合がある。これは、異常燃焼検出タイミングが遅いと、ポートインジェクタ１１に対する噴射停止制御が間に合わず、燃料カットへ移行できない場合があるためである。この場合、次サイクルでは燃料カットは実行できない。

［実施の形態２における特徴的制御］
そこで、本実施形態のシステムでは、所定気筒について、排気行程においてポートインジェクタ１１が次サイクルための燃料噴射を開始した後に、上記所定気筒が現サイクルにおける異常燃焼発生気筒であると検出された場合に、筒内インジェクタ１２の上記次サイクルの燃料噴射量を増量補正する。そして、上記次サイクルの次のサイクルから燃料カットを実行することとした。

本実施形態のシステムにおける特徴的制御の概要について、より具体的に説明する。図６は、本実施形態のシステムにおける特徴的制御の一例を示すタイムチャートである。以下の説明において、圧縮上死点を０°とし、２０°進角した位置を２０ＡＴＤＣと表現する。

図６に示す例では、第１気筒（＃１）のポートインジェクタ１１の燃料噴射量及び筒内インジェクタ１２の燃料噴射量を算出する時期（＃１噴射量算出クランク角）は、＃１異常燃焼判定時期よりも早い。そのため、燃料カットの実行が間に合わず、＃１のポートインジェクタ１１による燃料噴射が開始される。この場合、ＥＣＵ５０は、＃１の筒内インジェクタ１２による燃料噴射量を増量補正する。この増量補正によりＡ／Ｆ大幅リッチによる圧縮端温度の低下を図る。

図７は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ１４０〜ステップＳ１７０の処理が、ステップＳ２４０〜ステップＳ２７０の処理に置き換えられている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。以下、図７において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

ステップＳ２４０では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３０における異常燃焼の発生の検出が、本ルーチンで初回であるか否かを判定する。初回である場合には、ＥＣＵ５０は、現クランク角が噴射量算出クランク角よりも遅角側であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。換言すれば、ＥＣＵ５０は、噴射量算出クランク角が、異常燃焼発生気筒が検出されたクランク角よりも早いか否かを判定する。この判定条件が成立する場合には、第３連続発生防止制御を実行する（ステップＳ２６０）。第３連続発生防止制御は、燃料供給量設定機能により設定された筒内インジェクタ１２の燃料噴射量を増量補正する。これにより、ステップＳ１１０の第１連続発生防止制御よりもＡ／Ｆリッチ状態（例えばＡ／Ｆ＝１０）にする。

一方、ステップＳ２５０において、現クランク角が噴射量算出クランク角よりも進角側である場合には、現クランク角において未だポートインジェクタ１１の次サイクルの燃料噴射量が算出されていない。この場合には、燃料カットの実行が間に合うため、実施の形態１で述べた第２連続発生防止制御を実行する。

同様に、ステップＳ２４０において、判定条件が成立しない場合も、ステップＳ２５０の処理を実行する。１サイクル経過しており燃料カットが間に合うからである。

以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、第１連続発生防止制御（Ａ／Ｆリッチ）から第２連続発生防止制御（燃料カット）に即時に移行できない場合において、筒内インジェクタ１２の燃料噴射量を増量補正することができる。すなわち、第１連続発生防止制御において増量補正された燃料噴射量を更に増量補正することができる。そのため、Ａ／Ｆリッチによる更なる圧縮端温度の低下が図られる、その結果、異常燃焼の発生を抑制できる。また、発生したとしても、筒内ピーク圧を低下させ、振動・騒音及びエンジンダメージを弱める効果がある。また、さらに次のサイクルでは、燃料カットを実行し、より確実に異常燃焼の発生を抑制できる。

［異常燃焼発生気筒が検出される時期］
上述した異常燃焼発生気筒が検出される時期について図８〜図１０を用いて説明する。図８は、ＭＦＢ５０％点に基づいて異常燃焼発生気筒を検出する例である。図９に示すように、正常燃焼時と異常燃焼時とのＭＦＢ５０％点の違いに基づいて異常燃焼発生気筒を検出することができる。ＭＦＢ（Mass Fraction Burnt）５０％点を算出するため、燃焼終了までの筒内圧を筒内圧センサ１４で計測する必要がある。その結果、図８に示すように、ＭＦＢ５０％点算出タイミングが噴射量算出クランク角及びポート噴射開始タイミングよりも遅くなる場合がある。そのため、上述した本実施形態の特徴的制御が有効である。

図１０は、筒内ピーク圧に基づいて異常燃焼発生気筒を検出する例である。図１０に示すように、筒内ピーク圧の発生タイミングによる検出では、異常燃焼判定の結果が、筒内噴射量算出クランク角に間に合う可能性が高い。しかしながら、低ＲＯＮ（Research Octane Number）燃料の場合、異常燃焼が遅角側になるため間に合わない可能性が高まる。そのため、上述した本実施形態の特徴的制御が有効である。

ところで、上述した実施の形態２のシステムにおいては、ポートインジェクタ１１と筒内インジェクタ１２とを、気筒毎に備えることとしている。しかし、筒内インジェクタ１２を備えず、ポートインジェクタ１１のみの構成であっても、吸気行程に同期して燃料を噴射させることで追加噴射による燃料増量も可能である。そのため、ポートインジェクタ１１のみの構成であっても、本発明は適用可能である。

また、上述した実施の形態２のシステムにおける図７のルーチンに、実施の形態１のシステムにおける図４のルーチンを適用することも可能である。具体的には、図７のルーチンのステップＳ２７０の処理後に、図４のルーチンのステップＳ１４０以降の処理を加えることとしてもよい。

尚、上述した実施の形態２においては、ポートインジェクタ１１が前記第３の発明における「ポートインジェクタ」に、筒内インジェクタ１２が前記第３の発明における「筒内インジェクタ」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ２４０−ステップＳ２７０の処理を実行することにより前記第３の発明における「燃料カット実行手段」が実現されている。

１０ 内燃機関（エンジン）
１１ ポートインジェクタ
１２ 筒内インジェクタ
１３ 点火プラグ
１４ 筒内圧センサ
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０ 吸気バルブ
２２ 排気バルブ
２３ 空燃比センサ
２４ ターボチャージャ
２４ａ タービン
２４ｂ コンプレッサ
２６ 触媒
２８ エアクリーナ
３０ エアフローメータ
３１ 過給圧センサ
３２ インタークーラ
３４ スロットルバルブ
３６ 吸気ポート
５０ ＥＣＵ
５２ クランク角センサ
５４ ノックセンサ
５６ 水温センサ

Claims (3)

1. 気筒毎に、気筒内に燃料を供給する燃料供給手段と、点火プラグとを備える過給機付き内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、前記点火プラグにより火花を発生させる基本点火時期を設定する点火時期設定手段と、
   サイクル毎に、過給領域で異常燃焼が発生した異常燃焼発生気筒を検出する異常燃焼発生気筒検出手段と、
   前記異常燃焼発生気筒について、前記燃料供給手段による燃料供給を停止する燃料カットを実行する燃料カット実行手段と、
   前記異常燃焼発生気筒について、前記燃料カットを開始して数サイクルの間は、圧縮上死点と前記基本点火時期とのクランク角度幅を拡大するように点火時期を変更し、前記数サイクル経過後さらに、前記点火プラグによる火花発生を禁止する点火カットを実行する燃料カット実行中点火制御手段と、
   を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の運転状態に応じて、前記燃料供給手段の基本燃料供給量を設定する燃料供給量設定手段と、
   前記異常燃焼発生気筒について、所定サイクルの間、前記基本燃料供給量を増量補正する燃料供給量増量補正手段と、を更に備え、
   前記燃料カット実行手段は、前記所定サイクル経過後に、前記異常燃焼発生気筒で未だに異常燃焼が発生している場合に、前記燃料カットを実行すること、
   を特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記燃料供給手段は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内インジェクタと、吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタとを含み、
   前記燃料カット実行手段は、所定気筒について、前記ポートインジェクタが次サイクルのための燃料噴射を開始した後に、前記異常燃焼発生気筒検出手段により前記所定気筒が現サイクルにおける異常燃焼発生気筒であると検出された場合に、前記筒内インジェクタの前記次サイクルのための燃料噴射量を増量補正し、前記次サイクルの次のサイクルから前記燃料カットを実行すること、
   を特徴とする請求項１又は２記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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