JP5783107B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、エンジンのプレイグニッション抑止装置が開示されている。この従来の抑止装置では、点火プラグの電極に流れるイオン電流に基づいてプレイグニッションが検出される。そして、プレイグニッションの発生が検出された場合には、プレイグニッションを抑えるために、空燃比の増量補正が行われる。

特開平１１−１３５２０号公報 特開２００６−１１８４８３号公報 特開平９−３０３１６５号公報 特開２００９−２２４１号公報

ところで、低温時には、筒内の壁面に付着するエンジンオイルの温度も低くなる。これにより、筒内に噴射された燃料のうち、筒内に付着して燃焼に寄与しない未燃燃料量が増加し、エンジンオイルの燃料希釈率が増加する。未燃燃料がエンジンオイルと混合すると、エンジンオイルの粘度が低くなる。オイルの粘度が低くなると、オイル上がりによってピストンとボアとの間の空間に溜まったオイルが燃焼室内に飛散し易くなる。その結果、その飛散したオイルを着火源とするプレイグニッションが生じ易くなる。

上記のように、燃料希釈率の増加によってプレイグニッションの発生頻度が高くなる。一方、上記特許文献１に記載の技術によれば、プレイグニッションの発生が実際に検出された場合に、空燃比の増量補正を行うことでプレイグニッションの抑止が行われる。このような制御によれば、プレイグニッションの連発（連続的な発生）を抑制することはできるが、燃料希釈率の増加に起因するプレイグニッションの発生回数の増加を防ぐことまではできない。

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、筒内に飛散したオイルを着火源とするプレイグニッションの発生を効果的に抑制し得る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、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の吸気通路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と、
前記内燃機関の１サイクル当たりの行程容積に対する、１サイクル中に筒内に供給された燃料がすべて燃焼に寄与したとした場合に１サイクル中に筒内に吸入される理想空気の容積の比である理想体積効率と、前記内燃機関の１サイクル当たりの行程容積に対する、１サイクル中に筒内に実際に吸入される空気の容積の比である実体積効率との差として定義される燃料希釈率を算出する希釈率算出手段と、
前記希釈率算出手段により算出される前記燃料希釈率が所定の閾値よりも高い場合に、プレイグニッションの発生が抑制されるように前記内燃機関を制御するプレイグニッション抑制制御手段と、
を備え、
前記理想体積効率は、前記燃料噴射弁から噴射される単位時間当たりの燃料の量である燃料消費量と空燃比とに基づく乾き空気流量を用いて算出され、
前記実体積効率は、前記エアフローメータにより検出される空気の流量に基づく乾き空気流量を用いて算出され、
前記理想体積効率の算出に用いられる前記空燃比は、前記実体積効率が算出される際の空燃比と同一であ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、
前記希釈率算出手段は、エンジン回転数、吸気圧力、吸入空気量、吸気温度、空燃比、筒内に供給される燃料量、吸入空気の湿度および大気圧に基づいて、前記燃料希釈率を算出するものであることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記プレイグニッションの発生頻度を取得するプレイグ頻度取得手段を更に備え、
前記希釈率算出手段は、
前記燃料希釈率をＸ座標軸とし、前記プレイグニッションの発生頻度をＹ座標軸とする仮想ＸＹ平面上に、所定の１または複数の運転条件に対して求められるプロット点であって前記燃料希釈率および前記プレイグニッションの発生頻度をそれぞれｘ座標値およびｙ座標値とするプロット点を付与するプロット点付与手段と、
前記プロット点付与手段により付与される前記プロット点が所定の１つの運転条件に対して求められた１点である場合には、前記仮想ＸＹ平面上において前記１点のプロット点と原点とを通過する直線を算出し、前記プロット点付与手段により付与される前記プロット点が所定の複数の運転条件に対して求められた複数点である場合には、前記仮想ＸＹ平面上において前記複数点のプロット点を通る直線もしくは当該複数点のプロット点に対する近似直線を算出する直線算出手段と、
前記直線算出手段により算出される前記直線もしくは前記近似直線上において、前記プレイグニッションの発生頻度のための所定の閾値がＹ座標値となるときのＸ座標値を、前記燃料希釈率の前記閾値として設定する希釈率閾値設定手段と、
を含むことを特徴とする。

第１および第２の発明によれば、上記のように定義された燃料希釈率が所定の閾値よりも高い場合にプレイグニッションの発生が抑制されるように内燃機関を制御することにより、プレイグニッションの発生頻度が閾値（所定の許容値）を超えないように予防的に抑えることができる。このように、本発明によれば、燃料希釈率の増加に起因して筒内に飛散し易くなったオイルを着火源とする低速プレイグの発生を効果的に抑制することが可能となる。

品質の粗悪なエンジンオイルが使用された場合には、燃料希釈率の変化はないが、プレイグニッションの発生頻度が増加してしまう状況が生じ得る。このような状況の想定なしに、燃料希釈率の閾値を正規のエンジンオイルを想定した値で一律に設定していると、適切なプレイグニッションの抑制が図れない場合があり得る。これに対し、第３の発明によれば、粗悪オイルの使用に伴う燃料希釈率とプレイグニッションの発生頻度との関係の変化を反映した値に燃料希釈率の閾値を設定することができる。これにより、粗悪オイルが投入されたことによって燃料希釈率は変わらずともプレイグニッションの発生頻度が増加する状況においても、プレイグニッションの発生を効果的に予防できるようになる。

本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１の特徴的な制御において用いられるプレイグ発生頻度と燃料希釈率との関係を表した図である。 燃料希釈率の定義を説明するために用いる図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 重質の粗悪燃料の使用に伴う燃料希釈率およびプレイグ発生頻度の変化を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 粗悪オイルの使用に伴うプレイグ発生頻度の変化を考慮した、燃料希釈率の閾値の変更手法の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気（吸気）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８と、吸気通路１２の入口における吸気の温度（吸気温度ＩＡＴ）を検知するための吸気温度センサ２０とが設けられている。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａが設置されている。コンプレッサ２２ａは、排気通路１４に配置されたタービン２２ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。

コンプレッサ２２ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２４が設けられている。インタークーラ２４の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられている。スロットルバルブ２６の下流（吸気マニホールド１２ａ）には、吸気圧力（吸気管内圧力ＶＡＣ）を検知するための吸気圧力センサ２８と、この部位における吸気温度（吸気管温度ＩＮＴ）を検知するための吸気管温度センサ３０とが配置されている。

内燃機関１０の各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３２が設けられている。また、内燃機関１０の各気筒には、混合気に点火するための点火プラグ３４が設けられている。

タービン２２ｂの下流側の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための触媒３６が配置されている。また、触媒３６の上流側の排気通路１４には、触媒３６に流入する排気ガスの空燃比（ＡＦＥ）に対してほぼリニアな出力を発するＡ／Ｆセンサ３８が配置されている。

更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したエアフローメータ１８、吸気温度センサ２０、吸気圧力センサ２８、吸気管温度センサ３０およびＡ／Ｆセンサ３８に加え、エンジン回転数ＮＥを検知するためのクランク角センサ４２、エンジン冷却水温度（以下、単に「水温」と称する）を検知するための水温センサ４４、大気圧を検知するための大気圧センサ４６、吸入空気の湿度（絶対湿度ＡＨ）を検知するための湿度センサ４８、筒内圧力を検知するための筒内圧センサ５０、および、ノックの発生を検知するためのノックセンサ５２等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２６、燃料噴射弁３２および点火プラグ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。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。

［実施の形態１の制御］
（プレイグニッションの抑制に関する課題）
以下、プレイグニッション（以下、単に「プレイグ」と略する）の抑制に関する本実施形態の課題について説明する。ここでは、特に、低エンジン回転数高負荷の運転条件において発生するプレイグニッション（以下、「低速プレイグ」と称する）を取り上げて説明を行う。

プレイグが実際に発生したことを検出するために、従来より様々な手法が用いられている。そのような手法によって低速プレイグの発生を検出した場合には、所定のプレイグ発生抑制制御（例えば、空燃比のリッチ化やトルク制限）を行うことにより、プレイグの発生（発生検出後の連続的な発生）を抑制することができる。

ところで、低温時には、筒内の壁面に付着するエンジンオイルの温度も低くなる。これにより、筒内に噴射された燃料のうち、筒内に付着して燃焼に寄与しない未燃燃料量が増加し、エンジンオイルの燃料希釈率が増加する。未燃燃料がエンジンオイルと混合すると、エンジンオイルの粘度が低くなる。オイルの粘度が低くなると、オイル上がりによってピストンとボアとの間の空間に溜まったオイルが燃焼室内に飛散し易くなる。その結果、その飛散したオイルを着火源とする低速プレイグが生じ易くなる。

以上のように、低温時に燃料希釈率が増加すると、低速プレイグの発生頻度が急増する。一方、上述したような手法、すなわち、低速プレイグの発生が実際に検出された場合に所定のプレイグ抑制制御を行うという手法では、低速プレイグの連発（連続的な発生）を抑制することはできるが、燃料希釈率の増加に起因する低速プレイグの発生回数の増加を防ぐことまではできない。従って、燃料希釈率が増加すると、低速プレイグの発生回数が増加することになる。その結果、低速プレイグの発生により、内燃機関１０に故障が生ずる恐れがある。また、低エンジン回転高負荷の領域全体において一律に空燃比のリッチ化やトルク制限などを実施することとすると、低速プレイグの発生を無くすことはできるが、燃費の悪化もしくは出力性能低下を招くこととなる。

（実施の形態１における特徴的な制御の概要）
そこで、本実施形態では、後述のように定義される燃料希釈率を内燃機関１０の運転中に算出するようにした。そのうえで、算出される燃料希釈率が所定の閾値（後述する図２中の閾値Ａ）よりも高い場合に、プレイグの発生を抑制するために、上記プレイグ抑制制御と同様の空燃比のリッチ化やトルク制限などの制御（以下、「低速プレイグ予防制御」と称する）を予防的に実行するようにした。

図２は、本発明の実施の形態１の特徴的な制御において用いられるプレイグ発生頻度と燃料希釈率との関係を表した図である。
図２に示すように、燃料希釈率が高いほど、低速プレイグの発生頻度が高くなる。そして、プレイグ発生頻度は、燃料希釈率がある値よりも高くなると、燃料希釈率の増加に対して、それまでの傾きαよりも大きな傾きβで高くなるという傾向を有している。本実施形態では、傾きがαからβに変化する変化点（プレイグ発生頻度が閾値Ｉとなる点）よりもプレイグ発生頻度が所定の余裕値だけ低いときの燃料希釈率の値を、上記閾値Ａとして用いることとしている。

図２に示すプレイグ発生頻度と燃料希釈率との関係は、内燃機関１０の運転状態（具体的には、エンジン回転数、負荷率および水温など）に応じて定まる（異なる）ものである。このため、ＥＣＵ４０には、運転状態（すなわち、エンジン回転数、負荷率および水温の大きさ）に応じた値として予め設定された閾値Ａが記憶されている。

本実施形態の制御によれば、運転中に算出される燃料希釈率が閾値Ａよりも高くなる場合に低速プレイグ予防制御が実行されることになる。これにより、プレイグ発生頻度が閾値Ｉを超えないように抑えることができる。

（本実施形態で用いられる燃料希釈率の定義）
本実施形態の燃料希釈率は、内燃機関１０の１サイクル当たりの行程容積に対する、１サイクル中に筒内に供給された燃料がすべて燃焼に寄与したとした場合に１サイクル中に筒内に吸入される空気（以下、「理想空気」と称する）の容積の比である理想体積効率と、内燃機関１０の１サイクル当たりの行程容積に対する、１サイクル中に筒内に実際に吸入される空気の容積の比である実体積効率との差として定義されている。

図３は、燃料希釈率の定義を説明するために用いる図である。
図３では、一例として、空燃比が理論空燃比である１４．５に制御されている状況下において、単位時間当たりに筒内に供給された燃料の量（燃料消費量）が１０ｇ／ｓｅｃである場合を例に挙げる。この場合には、燃料希釈がない（すなわち、未燃燃料がない）と仮定した場合において空燃比１４．５を維持するために必要な理想吸入空気の流量は、１４５ｇ／ｓｅｃとなる。

ここで、上記の場合に空燃比１４．５が制御される状況の下で実際に筒内に吸入された吸入空気の流量が１００ｇ／ｓｅｃであったとする。そうすると、この場合において実際に燃焼に寄与した単位時間当たりの燃料量は、上記の実吸入空気流量１００ｇ／ｓｅｃを空燃比１４．５で除して得られる値である６．９ｇ／ｓｅｃとなる。そして、この場合の単位時間当たりの未燃燃料の量は、残りの３．１ｇ／ｓｅｃとなる。

図３に示す例から分かるように、燃料がより大きく希釈されているほど、すなわち、未燃燃料量が多いほど、理想吸入空気と、実際の吸入空気との差が大きくなる。このため、本実施形態では、上記のように、理想吸入空気から求めた体積効率（理想体積効率）と、実際の吸入空気から求めた体積効率（実体積効率）との差を燃料希釈率と定義している。

（実施の形態１における具体的処理）
図４は、本発明の実施の形態１における特徴的な制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎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、先ず、後述のステップ１０２および１０４における燃料希釈率および閾値Ａを算出するために必要なパラメータとして、既述した各種センサの出力に従って、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内圧力ＶＡＣ、湿度（絶対湿度ＡＨ）、吸入空気温度（吸気温度ＩＡＴおよび吸気管温度ＩＮＴ）、空燃比ＡＦＥ、吸入空気量、大気圧、燃料消費量ＧＦ、水温および負荷率がそれぞれ検知（または算出）される（ステップ１００）。本ステップ１００における燃料消費量ＧＦは、検知対象となる所定のサイクルにおいて、燃料噴射弁３２から噴射される単位時間当たりの燃料量として算出される値であるものとする。負荷率は、エアフローメータ１８により検出される吸入空気量およびクランク角センサ４２により検出されるエンジン回転数ＮＥに基づいて算出することができる。

次に、燃料希釈率が算出される（ステップ１０２）。本実施形態で定義した燃料希釈率は、上述したように理想体積効率と実体積効率との差である。ターボ過給機２２付きの内燃機関１０では、これらの体積効率を次の（１）式に従って算出することができる。この（１）式に基づいて各体積効率を算出するうえでの理想体積効率と実体積効率との違いは、後述の乾き空気流量ＧＤＥとして用いる値が異なる点にある。

ただし、上記（１）式において、ＣＰは補正大気圧であり、ここでは、このＣＰとして大気圧センサ４６によって検知される大気圧が使用されるものとする。ＱＡは体積空気流量であり、次の（２）式に従って算出することができる。

ただし、上記（２）式において、ＧＷＥは湿り空気流量であり、次の（３）式に従って算出することができる。ＧＭＷは湿り空気密度であり、次の（４）式に従って算出することができる。

ただし、上記（３）式を用いて理想体積効率を算出する場合には、乾き空気流量ＧＤＥとして、次の（５）式に従って算出される値が使用されるものとする。一方、上記（３）式を用いて実体積効率を算出する場合には、乾き空気流量ＧＤＥとして、エアフローメータ１８により検出される吸入空気量が使用されるものとする。また、上記（４）式において、ＰＷは、水蒸気分圧であり、次の（６）式に従って算出することができる。

以上説明したように、本実施形態の燃料希釈率は、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内圧力ＶＡＣ、吸入空気量、吸入空気温度（吸気温度ＩＡＴおよび吸気管温度ＩＮＴ）、空燃比ＡＦＥ、燃料消費量ＧＦ（筒内に供給される燃料量）、湿度（絶対湿度ＡＨ）および大気圧をパラメータとする上記（１）〜（６）の各式を利用して算出される理想体積効率と実体積効率との差として算出することができる。

次に、上記ステップ１０２において算出された燃料希釈率が所定の閾値Ａよりも高いか否かが判定される（ステップ１０４）。既述したように、ＥＣＵ４０には、個々の運転状態（すなわち、エンジン回転数ＮＥ、負荷率および水温の大きさ）に応じた値としての閾値Ａが記憶されている。本ステップ１０４では、上記ステップ１００において取得されたエンジン回転数ＮＥ、負荷率および水温に基づいて現在の運転状態に応じた閾値Ａを取得したうえで、燃料希釈率の判定が実行される。

上記ステップ１０４において燃料希釈率が上記閾値Ａよりも高くないと判定された場合には、通常時の内燃機関１０の制御が実行される（ステップ１０６）。一方、上記ステップ１０４において燃料希釈率が上記閾値Ａよりも高いと判定された場合には、低速プレイグ予防制御として、燃料噴射量の増加（空燃比（Ａ／Ｆ）のリッチ化）もしくはスロットル開度を小さくする制御（トルク制限）が実行される（ステップ１０８）。

以上説明した図４に示すルーチンによれば、上記のように定義された燃料希釈率が閾値Ａよりも高い場合には、上記低速プレイグ予防制御が実行される。これにより、プレイグ発生頻度が閾値Ｉを超えないように予防的に抑えることができる。このように、本実施形態の制御によれば、燃料希釈率の増加に起因して筒内に飛散し易くなったオイルを着火源とする低速プレイグの発生を効果的に抑制することが可能となる。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「希釈率算出手段」が、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０４の判定が成立する場合に上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「プレイグニッション抑制制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図４に示すルーチンに代えて後述の図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

図５は、重質の粗悪燃料の使用に伴う燃料希釈率およびプレイグ発生頻度の変化を説明するための図である。
標準燃料（正規の燃料）に対して重質な粗悪燃料が使用された場合には、燃料の蒸発特性が異なるため、燃料希釈率が変化する。具体的には、重質の粗悪燃料が使用されると、燃料の蒸発特性が悪くなる。このため、図５に示すように、上述した実施の形態１の手法によって算出される燃料希釈率、およびプレイグ発生頻度が、正規の燃料の使用時に推定される燃料希釈率およびプレイグ発生頻度に対して急激に高くなる可能性がある。

そこで、本実施形態では、内燃機関１０の運転中に算出される（低速）プレイグ発生頻度が所定の閾値Ｉよりも高い場合には、低速プレイグを抑制するために、空燃比のリッチ化やトルク制限を行うようにした。また、運転中に算出されるプレイグ発生頻度が上記閾値Ｉよりも高いか否かにかかわらず、運転中に算出される燃料希釈率が閾値Ａよりも高い場合には、実施の形態１と同様に低速プレイグ予防制御を実行するようにした。

更に、本実施形態では、運転中に算出されるプレイグ発生頻度が正規の燃料の使用時におけるプレイグの推定発生頻度よりも高く、かつ、運転中に算出される燃料希釈率が正規の燃料の使用時における推定燃料希釈率よりも高い場合には、警告灯（ＭＩＬ(Malfunction Indicator Lamp)などを用いて、粗悪燃料の投入により使用燃料に異常が生じていることを警報するようにした。

図６は、本発明の実施の形態２の制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図６において、実施の形態１における図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。

図６に示すルーチンでは、先ず、エンジン回転数ＮＥ、負荷率および水温が検知（または算出）される（ステップ２００）。次いで、上記ステップ２００において取得された現在の運転状態を示す情報に基づいて、推定燃料希釈率およびプレイグの推定発生頻度が算出される（ステップ２０２）。具体的には、ＥＣＵ４０には、内燃機関１０の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、負荷率および水温）との関係で推定燃料希釈率およびプレイグの推定発生頻度をそれぞれ定めたマップ（図示省略）が記憶されている。本ステップ２０２では、そのようなマップを参照して、現在の運転状態に対応した推定燃料希釈率および推定発生頻度が算出される。

次に、ステップ２０４およびステップ２０６の処理が並列的に実行される。ステップ２０４では、その次のステップ１０２における燃料希釈率の算出のために必要なパラメータのうちで、上記ステップ２００において取得されていない残りのパラメータ、すなわち、吸気管内圧力ＶＡＣ、湿度（絶対湿度ＡＨ）、吸入空気温度（吸気温度ＩＡＴおよび吸気管温度ＩＮＴ）、空燃比ＡＦＥ、吸入空気量、大気圧および燃料消費量ＧＦがそれぞれ検知（または算出）される（ステップ２０４）。

上記ステップ２０４に続くステップ１０２において現在の燃料希釈率が算出された後には、既述したステップ１０４〜１０８の処理が実行される。また、ステップ１０６では、筒内圧センサ（ＣＰＳ）５０もしくはノックセンサ（ＫＣＳ）５２を用いて検知された低速プレイグ発生の運転履歴を参照することによって、現在のプレイグ発生頻度（プレイグ発生頻度の最新値）が算出される（ステップ２０６）。

次に、上記ステップ２０６において算出されたプレイグ発生頻度が所定の閾値Ｉ（図３、５参照）よりも高いか否かが判定される（ステップ２０８）。その結果、本ステップ２０８の判定が不成立である場合には、ステップ１０６において通常の内燃機関１０の制御が実行される。一方、本ステップ２０８の判定が成立する場合には、処理としてはステップ１０８と同様のものを用いて低速プレイグの抑制のために、燃料噴射量の増加（空燃比（Ａ／Ｆ）のリッチ化）もしくはスロットル開度を小さくする制御（トルク制限）が実行される（ステップ２１０）。

また、図６に示すルーチンでは、上記ステップ１０２において燃料希釈率が算出され、かつ、上記ステップ２０６においてプレイグ発生頻度が算出された後に、ステップ２１２の処理が実行される。本ステップ２１２では、上記ステップ２０６において算出されたプレイグ発生頻度が（正規の燃料の使用時におけるプレイグの）推定発生頻度よりも高く、かつ、上記ステップ１０２において算出された燃料希釈率が（正規の燃料の使用時における）推定燃料希釈率よりも高いか否かが判定される。

その結果、上記ステップ２１２の判定が成立する場合には、警告灯（ＭＩＬ(Malfunction Indicator Lamp)などを用いて、粗悪燃料の投入により使用燃料に異常が生じていることが警報される（ステップ２１４）。

以上説明した図６に示すルーチンによっても、上記のように定義された燃料希釈率が閾値Ａよりも高い場合には、上記低速プレイグ予防制御が実行される。これにより、プレイグ発生頻度が閾値Ｉを超えないように予防的に抑えることができる。また、上記ルーチンによれば、運転中に算出される（低速）プレイグ発生頻度が閾値Ｉよりも高くなった状況下においても、所定のプレイグ抑制制御を実行することにより、低速プレイグを抑制することができる。以上のように、上記ルーチンによれば、粗悪燃料の投入によるプレイグ発生頻度の急増を効果的に抑制することができる。

更に、上記ルーチンによれば、運転中に算出されるプレイグ発生頻度が正規の燃料の使用時におけるプレイグの推定発生頻度よりも高く、かつ、運転中に算出される燃料希釈率が正規の燃料の使用時における推定燃料希釈率よりも高い場合には、警告灯（ＭＩＬ(Malfunction Indicator Lamp)などを用いて、粗悪燃料の投入により使用燃料に異常が生じていることが警報される。このように、上記ルーチンによれば、粗悪燃料が投入されたことを検知することができる。

実施の形態３．
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図６に示すルーチンに代えて後述の図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

図７は、粗悪オイルの使用に伴うプレイグ発生頻度の変化を考慮した、燃料希釈率の閾値の変更手法の一例を説明するための図である。
正規のエンジンオイルと比べて品質の粗悪なオイルが使用された場合には、オイル中の添加剤の成分が変化する。このため、燃料希釈率は変わらないが、自着火が発生し易くなる。その結果、図７中に黒丸の２点を付して示すように、上述した実施の形態１、２の手法によって算出される燃料希釈率については正規のエンジンオイルの使用時の推定燃料希釈率と変化はないが、プレイグ発生頻度が正規のオイルの使用時の推定発生頻度に対して急激に高くなる状況が発生する可能性がある。

そこで、本実施形態では、上述した実施の形態２で行う制御に加え、燃料希釈率が上記閾値Ａ以下となる場合であっても、以下のように算出される閾値Ｂ（＜Ａ）よりも高い場合には、低速プレイグ予防制御を実行するようにした。

具体的には、本実施形態では、図７に示すように、燃料希釈率をＸ座標軸とし、プレイグ発生頻度をＹ座標軸とする仮想ＸＹ平面を想定する。閾値Ｂを算出するために、先ず、現在の燃料希釈率およびプレイグの発生頻度の算出値をそれぞれｘ座標値およびｙ座標値とするプロット点が仮想ＸＹ平面上に付与される。粗悪オイルが使用されている場合であれば、図７に示すように、付与されたプロット点は、正規のオイル使用時のものと異なるもの（燃料希釈率は変わらないがプレイグ発生頻度が高いもの）となる。

本実施形態では、上記プロット点が付与された場合には、当該プロット点と仮想ＸＹ平面の原点とを通過する直線が算出される。正規のオイル使用時であれば、この場合に算出される直線の傾きはαのままとなる。一方、粗悪オイルの使用時であれば、この場合に算出される直線の傾きは、図７中に一例として示すα’のようにαよりも大きくなる。

本実施形態では、更に、算出された直線上において、プレイグ発生頻度の閾値ＩがＹ座標値となるときのＸ座標値を、燃料希釈率の新しい閾値Ｂとして設定する。正規のオイル使用時であれば、上記のように算出される直線は予め設定されていた傾きαのものと同一となるので、閾値はＡのままとなる。一方、粗悪オイルの使用時であれば、上記のように算出される直線の傾きが正規のオイル使用時と比べて大きくなるため、この場合の閾値Ｂは、閾値Ａと比べて低い燃料希釈率側の値として算出されることになる。より具体的には、より粗悪なオイルが使用されることによりプレイグ発生頻度が高くなるほど、直線の傾きが大きくなるため、閾値Ｂはより低い燃料希釈率側の値として算出されることになる。

図８は、本発明の実施の形態３の制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図８において、実施の形態２における図６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。

図８に示すルーチンでは、ステップ１０４において燃料希釈率が閾値Ａ以下であると判定された場合には、上記図６に示すルーチンとは異なり、以下のステップ３００以降の処理が実行される。

ステップ３００では、上記ステップ１０２において算出された燃料希釈率および上記ステップ２０６において算出されたプレイグの発生頻度をそれぞれｘ座標値およびｙ座標値とするプロット点を仮想ＸＹ平面上に付与することに相当する処理が実行される。次いで、上記ステップ３００において付与されたプロット点と仮想ＸＹ平面の原点とを通過する直線が算出される（ステップ３０２）。

次に、上記ステップ３０２において算出された直線上において、プレイグ発生頻度の閾値ＩがＹ座標値となるときのＸ座標値が、燃料希釈率の新しい閾値Ｂとして算出される（ステップ３０４）。次いで、算出された閾値Ｂが上記閾値Ａよりも小さいか否かが判定される（ステップ３０６）。

その結果、算出された閾値Ｂが閾値Ａよりも小さい値であると判定された場合には、燃料希釈率の閾値を閾値Ａから閾値Ｂに変更する処理が実行される（ステップ３０８）。次いで、上記ステップ１０２において算出された燃料希釈率が、変更後の閾値Ｂよりも高いか否かが判定される（ステップ３１０）。その結果、本ステップ３１０の判定が成立する場合、つまり、燃料希釈率が閾値Ａ以下であるが閾値Ｂよりも高いと判定された場合には、低速プレイグ予防制御として、燃料噴射量の増加（空燃比（Ａ／Ｆ）のリッチ化）もしくはスロットル開度を小さくする制御（トルク制限）が実行される（ステップ１０８）。

以上説明した図８に示すルーチンによれば、燃料希釈率が閾値Ａ以下となる場合であっても、図７中に示された傾きα’がそうであるように、算出される直線の傾きが正規のオイルの使用時の値よりも大きくなる状況下において、燃料希釈率が変更後の閾値Ｂよりも高い場合には低速プレイグ予防制御が実行されることになる。このように仮想ＸＹ平面の原点を通る直線の傾きαが大きくなるということは、燃料希釈率の変化量に対するプレイグ発生頻度の変化量が相対的に大きく、粗悪オイルが使用されている可能性があると判断することができる。上記ルーチンによれば、このような場合には、粗悪オイルの使用に伴う燃料希釈率とプレイグ発生頻度との関係の変化を反映した閾値Ｂを利用して、燃料希釈率がより低いときから低速プレイグ予防制御が行われるようになる。これにより、粗悪オイルが投入されたことによって燃料希釈率は変わらずともプレイグ発生頻度が急増するケースにおいても、低速プレイグの発生を効果的に予防できるようになる。

ところで、上述した実施の形態３においては、燃料希釈率の閾値Ｂを算出する際に、上記プロット点と原点とを通過する直線を算出するようにしている。しかしながら、本発明における希釈率閾値設定手段は、上述した直線を利用するものに限らない。すなわち、内燃機関１０の同一の運転状態（例えば、エンジン回転数ＮＥ、負荷率および水温で規定）のために、所定の複数の（異なる）運転条件の下で（例えば、運転履歴を参照して）算出されるプレイグニッションの発生頻度と燃料希釈率との関係が取得可能な場合であれば、以下のような手法を用いるようにしてもよい。すなわち、これらの複数の運転条件に対応する値として得られる燃料希釈率とプレイグニッションの発生頻度とを用いて仮想ＸＹ平面上に複数のプロット点を付与するようにしてもよい。そして、仮想ＸＹ平面上に付与された複数のプロット点を通過する直線もしくは当該複数のプロット点に対する近似直線（例えば、最小二乗法により算出）を算出するようにしてもよい。そのうえで、このようにして算出された直線または近似直線を利用して、燃料希釈率の閾値を設定するようにしてもよい。

尚、上述した実施の形態３においては、前記第１の発明における「プレイグニッション抑制制御手段」は、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０４または３１０の判定が成立する場合に上記ステップ１０８の処理を実行することによって実現されている。
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第３の発明における「プレイグ頻度取得手段」が、ＥＣＵ４０が上記ステップ３００の処理を実行することにより前記第３の発明における「プロット点付与手段」が、ＥＣＵ４０が上記ステップ３０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「直線算出手段」が、ＥＣＵ４０が上記ステップ３０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「希釈率閾値設定手段」が、それぞれ実現されている。

ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、ターボ過給機２２付きの内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、必ずしもターボ過給機などの過給機を備える内燃機関に限定されるものではなく、プレイグニッションの発生が懸念されるものであれば、自然吸気式の内燃機関であってもよい。

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１２ａ 吸気マニホールド
１４ 排気通路
１６ エアクリーナ
１８ エアフローメータ
２０ 吸気温度センサ
２２ ターボ過給機
２２ａ コンプレッサ
２２ｂ タービン
２４ インタークーラ
２６ スロットルバルブ
２８ 吸気圧力センサ
３０ 吸気管温度センサ
３２ 燃料噴射弁
３４ 点火プラグ
３６ 触媒
３８ Ａ／Ｆセンサ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ
４４ 水温センサ
４６ 大気圧センサ
４８ 湿度センサ
５０ 筒内圧センサ
５２ ノックセンサ

Claims (3)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
   前記内燃機関の吸気通路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と、
   前記内燃機関の１サイクル当たりの行程容積に対する、１サイクル中に筒内に供給された燃料がすべて燃焼に寄与したとした場合に１サイクル中に筒内に吸入される理想空気の容積の比である理想体積効率と、前記内燃機関の１サイクル当たりの行程容積に対する、１サイクル中に筒内に実際に吸入される空気の容積の比である実体積効率との差として定義される燃料希釈率を算出する希釈率算出手段と、
   前記希釈率算出手段により算出される前記燃料希釈率が所定の閾値よりも高い場合に、プレイグニッションの発生が抑制されるように前記内燃機関を制御するプレイグニッション抑制制御手段と、
   を備え、
   前記理想体積効率は、前記燃料噴射弁から噴射される単位時間当たりの燃料の量である燃料消費量と空燃比とに基づく乾き空気流量を用いて算出され、
   前記実体積効率は、前記エアフローメータにより検出される空気の流量に基づく乾き空気流量を用いて算出され、
   前記理想体積効率の算出に用いられる前記空燃比は、前記実体積効率が算出される際の空燃比と同一であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記希釈率算出手段は、エンジン回転数、吸気圧力、吸入空気量、吸気温度、空燃比、筒内に供給される燃料量、吸入空気の湿度および大気圧に基づいて、前記燃料希釈率を算出するものであ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。
3. 前記プレイグニッションの発生頻度を取得するプレイグ頻度取得手段を更に備え、
   前記希釈率算出手段は、
   前記燃料希釈率をＸ座標軸とし、前記プレイグニッションの発生頻度をＹ座標軸とする仮想ＸＹ平面上に、所定の１または複数の運転条件に対して求められるプロット点であって前記燃料希釈率および前記プレイグニッションの発生頻度をそれぞれｘ座標値およびｙ座標値とするプロット点を付与するプロット点付与手段と、
   前記プロット点付与手段により付与される前記プロット点が所定の１つの運転条件に対して求められた１点である場合には、前記仮想ＸＹ平面上において前記１点のプロット点と原点とを通過する直線を算出し、前記プロット点付与手段により付与される前記プロット点が所定の複数の運転条件に対して求められた複数点である場合には、前記仮想ＸＹ平面上において前記複数点のプロット点を通る直線もしくは当該複数点のプロット点に対する近似直線を算出する直線算出手段と、
   前記直線算出手段により算出される前記直線もしくは前記近似直線上において、前記プレイグニッションの発生頻度のための所定の閾値がＹ座標値となるときのＸ座標値を、前記燃料希釈率の前記閾値として設定する希釈率閾値設定手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。

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