JP5894041B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
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。
内燃機関の機関温度を取得する機関温度取得手段と、
機関回転数と機関負荷により規定される運転領域のうち特定の運転領域を前記機関温度取得手段により取得された機関温度に応じて設定する特定運転領域設定手段と、
現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域内にある場合に、プレイグニッションの発生を抑制する制御を実行するプレイグニッション抑制制御手段と、を備え、
前記特定運転領域設定手段により設定される特定の運転領域は、第1の機関温度に応じた領域よりも、前記第1の機関温度より高い第2の機関温度に応じた領域の方が狭いこと、を特徴とする。
プレイグニッションの発生頻度を取得するプレイグニッション発生頻度取得手段と、
現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域外にある場合であって、当該現在の運転領域におけるプレイグニッションの発生頻度が規定値以上である場合に、当該特定の運転領域をより広い領域に更新する特定運転領域更新手段と、を更に備えることを特徴とする。
燃焼室内に吸入される空気を過給する過給機を更に備え、
前記特定運転領域設定手段により設定される特定の運転領域は低回転高負荷領域にあること、を特徴とする。
前記特定運転領域設定手段により設定される特定の運転領域は、前記機関温度取得手段により取得される機関温度が暖機完了温度よりも低い温度域において、前記第1の機関温度に応じた領域よりも前記第2の機関温度に応じた領域の方が狭いこと、を特徴とする。
[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のシステム構成を説明するための概念構成図である。図1に示すシステムは、内燃機関(以下、単にエンジンとも称する)10を備えている。内燃機関10は、過給機を備えるポート噴射式のガソリンエンジンであり、車両等に搭載されその動力源とされる。図1には1つの気筒のみが描かれているが、本発明は単気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。
(プレイグニッションの発生傾向)
まず、図2乃至図4を参照して、過給機付きのエンジンにおけるプレイグニッションの発生傾向について説明する。
図2は、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発生領域Aを示す説明図である。過給機付きのエンジン、特に過給による排気量のダウンサイジングが図られたエンジンでは、図2に示すように、例えばエンジン回転数と機関負荷(トルク)に応じて定められる運転領域のうち、低回転高負荷領域に位置するプレイグニッション発生領域Aおいてプレイグニッションが発生し易い。
プレイグニッションが発生した場合には、図3に示すように、通常燃焼時と比較して最大筒内圧(Pmax)が大幅に高くなるので、エンジン10の部品に悪影響を与える可能性がある。そのため、プレイグニッションの発生頻度が高い運転領域ではプレイグニッション抑制制御を実行することが必要とされる。
図4に示すように、発明者等の知見によれば、プレイグニッションの発生頻度は、シリンダ壁温がt1以下、t2以上において増大傾向にあることが見出された。t1は、暖機の完了を判定するための設定温度(暖機完了温度)である。暖機完了温度はエンジン諸元によって異なるが、例えば水温80℃程度に相当する温度である。特に、図4に示す低温領域でプレイグニッションの発生頻度が高いのは、冷間時は筒内の潤滑油が燃料希釈し、燃焼してしまうことでプレイグニッションが発生し易くなるためと考えられる。このような低温領域では、プレイグニッションの発生を抑制する必要がある。一方で、図4に示すように、プレイグニッションの発生頻度は、暖機が進みシリンダ壁温が高まるにつれ減少する傾向にあるため、プレイグニッション抑制制御が必要とされる領域は機関温度に応じて変化するものと考えられる。
図5は、エンジン冷却水温twとプレイグニッション抑制制御を実行する特定の運転領域との関係を定めた関係マップである。図5では、図4のシリンダ壁温に相関する温度としてエンジン冷却水温twを用いているが、これに限定されるものではない。エンジン冷却水温twに替えて、油温やシリンダ壁温等をセンサで検出したり運転履歴から算出したりして用いても良い。また、以下の説明において、エンジン冷却水温tw、油温、シリンダ壁温等のプレイグニッションの発生頻度に関係する温度を「機関温度」と総称する。また、以下の説明において、プレイグニッション抑制制御を実行する特定の運転領域を「特定運転領域」と称する。
図6は、機関温度に応じた特定運転領域を設定するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この特定運転領域設定ルーチンは、例えば所定サイクル毎に実行される。特定運転領域設定ルーチンでは、まず、ECU50は、エンジン冷却水温twを検出する(ステップS100)。エンジン冷却水温twは水温センサ38の出力信号に基づいて算出される。
また、ここでは、ECU50が、上記ステップS120の処理を実行することにより前記第1の発明における「特定運転領域設定手段」が、ステップS110およびS120の処理を実行することにより前記第4の発明における「特定運転領域設定手段」が、上記プレイグニッション抑制制御ルーチン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のシステム構成]
次に、図7および図8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実施の形態1の構成において、ECU50に後述する図8のルーチンを実施させることで実現することができる。
上述した実施の形態1では、エンジン冷却水温などの機関温度をパラメータとし、これに応じてプレイグニッション抑制制御を実行する特定運転領域を変更することとした。ところで、経年変化などによって、ECU50に予め記憶していた機関温度に対応する特定運転領域以外の運転領域においてプレイグニッションの発生頻度が高まる可能性もある。このような変化にも動的に対応して、プレイグニッションの発生を抑制できることが望ましい。
図8は、機関温度に対応する特定運転領域を更新するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この特定運転領域更新ルーチンは所定サイクル毎に実行される。また、実施の形態1で述べた特定運転領域設定ルーチンおよびプレイグニッション抑制制御ルーチンとは独立して実行される。
11 ピストン
12 燃焼室
13 点火プラグ
14 筒内圧センサ
16 クランク角センサ
17 吸気通路
18 排気通路
20 エアフローメータ
22、22a、22b 過給機、コンプレッサ、タービン
26 スロットルバルブ
28 吸気ポート
30 ポートインジェクタ
32 吸気バルブ
34 排気バルブ
38 水温センサ
A プレイグニッション発生領域
tw エンジン冷却水温
Claims (8)
- 内燃機関の機関温度を取得する機関温度取得手段と、
機関回転数と機関負荷により規定される運転領域のうち特定の運転領域を前記機関温度取得手段により取得された機関温度に応じて設定する特定運転領域設定手段と、
現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域内にある場合に、プレイグニッションの発生を抑制する制御を実行するプレイグニッション抑制制御手段と、を備え、
前記特定運転領域設定手段により設定される特定の運転領域は、第1の機関温度に応じた領域よりも、前記第1の機関温度より高い第2の機関温度に応じた領域の方が狭いこと、を特徴とする内燃機関の制御装置。 - プレイグニッションの発生頻度を取得するプレイグニッション発生頻度取得手段と、
現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域外にある場合であって、当該現在の運転領域におけるプレイグニッションの発生頻度が規定値以上である場合に、当該特定の運転領域をより広い領域に更新する特定運転領域更新手段と、
を更に備え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。 - 燃焼室内に吸入される空気を過給する過給機を更に備え、
前記特定運転領域設定手段により設定される特定の運転領域は低回転高負荷領域にあること、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。 - 前記特定運転領域設定手段により設定される特定の運転領域は、前記機関温度取得手段により取得される機関温度が暖機完了温度よりも低い温度域において、前記第1の機関温度に応じた領域よりも前記第2の機関温度に応じた領域の方が狭いこと、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の内燃機関の制御装置。 - 現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域外にある場合であって、当該現在の運転領域におけるプレイグニッションの発生がある場合に、当該特定の運転領域をより広い領域に更新する特定運転領域更新手段を、更に備えることをと特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 機関回転数と機関負荷により規定される運転領域のうち、潤滑油に起因したプレイグニッションが生じ得る特定の運転領域を設定する特定運転領域設定手段と、
現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域内にある場合に、プレイグニッションの発生を抑制する制御を実行するプレイグニッション抑制制御手段と、
現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域外にある場合であって、当該現在の運転領域におけるプレイグニッションの発生がある場合に、当該特定の運転領域をより広い領域に更新する特定運転領域更新手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - プレイグニッションの発生頻度を取得するプレイグニッション発生頻度取得手段を更に備え、
前記特定運転領域更新手段は、現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域外にある場合であって、当該現在の運転領域におけるプレイグニッションの発生頻度が規定値以上である場合に、当該特定の運転領域をより広い領域に更新すること、を特徴とする請求項6記載の内燃機関の制御装置。 - 前記特定運転領域更新手段は、現在の運転領域が前記特定運転領域設定手段により設定された特定の運転領域外にある場合であって、当該現在の運転領域におけるプレイグニッションの発生頻度が規定値以上である場合に、当該特定の運転領域を当該現在の運転領域を含む領域に拡大するように更新すること、を特徴とする請求項7記載の内燃機関の制御装置。
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