JP6524861B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、排気ガス再循環装置を備えたエンジンの制御装置に関し、特に、低回転高負荷時において発生する低速プレイグニッションの発生を予測するエンジンの制御装置に関する。

車両等に搭載されるエンジンには、排気ガス再循環装置が備えられる場合が多い。排気ガス再循環装置は、エンジンの燃焼室から排気通路を通じて大気に排出される排気の一部を吸気通路に還流させることにより、燃焼室内における燃焼温度を低下させ、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑制している。

また、排気ガス再循環装置により、吸気通路に還流された排気ガス（以下、「還流ガス」と称する）を用いて、エンジンの燃焼室内における異常燃焼を低減させる技術がある。

例えば、特許文献１では、還流ガスの吸気通路への排出口を燃焼室近くに配置し、燃焼室に導入された還流ガスがシリンダの内周壁を沿って流れるように、その排出口の向きを設定している。燃焼室内をシリンダの内周壁に沿って旋回した還流ガスは、燃焼室内のうち、内周壁に近い部分に環状の還流ガス層を形成する。これにより、点火プラグが配置される燃焼室の中央部では、排気濃度を比較的低くし点火性能を高めるとともに、燃焼室の外周部では、シリンダの内周壁付近の排気濃度を高めエンドガスが自着火する現象、いわゆるノッキングを抑制している。

また、特許文献２では、プレイグニッションの発生を、Ｌｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分式と呼ばれる予測式を用いて、予測する技術も開示されている。

特開昭６２−１３１９６１号公報 特開２０１０−８４６１９号公報

通常のプレイグニッションの発生原因は、燃焼室内に堆積したデポジットがシリンダ壁面から剥離した後に燃焼にさらされて赤熱化し、それが自着火源になることである。一方、低速プレイグニッションの発生原因は上記デポジットの他にも、シリンダの内周壁から飛散する潤滑油の液滴が、燃焼室内の温度上昇とともに発火し、それが混合気を自着火させる火種になっているといわれている。

通常のプレイグニッションを防止する手法としては、点火時期を遅角させる手法が一般的である。一方、低速プレイグニッションを防止する手法としては、例えば、吸気温度を低下させる手法や、混合気中の酸素濃度を下げる手法が挙げられる。しかし、吸気温度を低下させる手法を採用すると、運転条件によっては顕著な出力低下を招く場合がある。また、混合気中の酸素濃度を下げるために、例えば、特許文献１において、吸気に導入されている還流ガスの導入量を増やすと、燃焼室内の温度が上昇してしまうので、逆に、プレイグニッションを誘発してしまう場合もある。このため、還流ガスの導入量を増やすには限界がある。

また、特許文献２に示すプレイグニッションの予測は、圧縮行程における筒内圧と温度の要素に基づく自着火指標が所定の閾値を超えるか否かで、点火時期、すなわち、点火目標クランク角よりも前にプレイグニッションが発生するか否かを判定している。

しかし、このような予測式では、シリンダの内周壁に付着した燃料の量や、還流ガスの導入量が考慮されておらず、正確な低速プレイグニッションの発生予測ができない場合も考えられる。

そこで、この発明の課題は、燃焼室内における低速プレイグニッションの発生をより確実に予測することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、気筒内に収容されたピストンと、前記気筒の燃焼室へ通じる吸気通路の開口部に設けられる吸気バルブと、前記燃焼室から引き出される排気通路の開口部に設けられる排気バルブと、前記燃焼室又は前記吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室に設けられる点火手段と、前記燃焼室内における筒内温度及び筒内圧力によって算定され圧縮行程での点火時期以前のクランク角における燃料の自着火の発生しやすさを示す自着火指標を算定する自着火指標算定手段と、前記クランク角における前記燃焼室内の壁面への燃料付着量に基づいて前記自着火指標を補正する壁面付着燃料補正係数を算定する第一補正係数算定手段と、前記自着火指標と前記壁面付着燃料補正係数とに基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する低速プレイグニッション予測手段と、を備えるエンジンの制御装置を採用した。

ここで、前記燃料付着量は、燃料の噴射時期とエンジンの冷却媒体温度又は吸気温度によって推定されるものである構成を採用することができる。

また、前記排気通路の排気の一部を還流ガスとして吸気に導入する排気ガス再循環装置と、前記燃焼室への吸気中の還流ガスの比率に基づいて前記自着火指標を補正する吸気酸素濃度補正係数を算定する第二補正係数算定手段とを備え、前記低速プレイグニッション予測手段は、前記自着火指標と前記吸気酸素濃度補正係数とに基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する構成を採用することができる。

このとき、前記低速プレイグニッション予測手段は、前記自着火指標、前記壁面付着燃料補正係数及び前記吸気酸素濃度補正係数によって算定される修正自着火指標に基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する構成を採用することができる。

前記自着火指標は、

ただし、ＩＣ：吸気バルブ閉時期、ＣＡ：設定された点火時期以前のクランク角度、Ａ，Ｂ，ｎ：燃料に関するパラメータ、Ｐ：各クランク角での圧力、Ｔ：各クランク角での温度、で示されるＬｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分式からなる予測式である構成を採用することができる。

また、Ｐ：各クランク角での圧力、及び、Ｔ：各クランク角での温度は、前記燃焼室への吸入空気量と、ＩＣ：吸気バルブ閉時期の筒内温度及び筒内圧力に基づいて状態方程式によって算定される構成を採用することができる。

これらの各構成において、前記低速プレイグニッションの発生が予測される場合に、その低速プレイグニッションの発生を回避する制御を行う低速プレイグニッション回避制御手段を備える構成を採用することができる。

このとき、前記低速プレイグ回避制御手段は、低速プレイグニッションの発生を回避するために、筒内温度又は筒内圧力を低減する制御、又は、燃料の噴射時期を遅角する制御を行う構成を採用することができる。

ここで、前記低速プレイグ回避制御手段は、前記壁面付着燃料補正係数を参照することなく前記低速プレイグニッションの発生が予測される場合には前記筒内温度又は筒内圧力を低減する制御を行い、前記壁面付着燃料補正係数を参照することで前記低速プレイグニッションの発生が予測される場合には燃料の噴射時期を遅角する制御を行う採用することができる。

あるいは、一つの気筒に前記燃料噴射弁を複数備える場合において、前記低速プレイグ回避制御手段は、相対的に前記燃焼室内の壁面に付着する燃料が多くなる燃料噴射弁による燃料の噴射量の量を低減する制御を行う構成を採用することができる。

この発明は、燃焼室内における筒内温度及び筒内圧力によって算定され圧縮行程での点火時期以前のクランク角における燃料の自着火の発生しやすさを示す自着火指標を算定する自着火指標算定手段と、燃焼室内の壁面への燃料付着量に基づいて自着火指標を補正する壁面付着燃料補正係数を算定する第一補正係数算定手段とに基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する低速プレイグニッション予測手段とを備えたので、燃焼室内におけるプレイグニッションの発生をより確実に予測することができる。

この発明の一実施形態を示すエンジンの要部拡大平面図である。 燃焼室内の吸気の状態を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、この発明の制御に用いるマップ図である。

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、この発明のエンジンの制御装置のシリンダ１における一つの気筒を示す要部拡大平面図である。

この実施形態のエンジンは自動車用の過給器付きの４サイクルガソリンエンジンである。図１及び図２に示すように、エンジンのシリンダ１内にはピストン２が収容されている。シリンダ１の内面、及び、ピストン２の上面等により燃焼室３が形成されている。

エンジンは、ピストン２を収容した各シリンダの燃焼室３内に吸気を送り込む吸気通路４、燃焼室３から引き出された排気通路５、燃焼室３内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１５等を備えている。また、シリンダヘッド側からシリンダの軸線に沿って下向きに、点火手段１３として点火プラグが備えられている（図２参照）。

これらの図面では、この発明に直接関係する部材、手段を中心に示し、他の部材等については図示省略している。また、図面では、一つのシリンダ１のみを示しているが、エンジンは単気筒であってもよいし、複数のシリンダを備えた多気筒であってもよい。

各シリンダの吸気通路４は、燃焼室３の手前で２つの吸気通路４ａ，４ｂに分岐している。また、燃焼室３からの排気通路５は、２つの排気通路５ａ，５ｂが引き出され、下流側で合流している。

各吸気通路４ａ，４ｂの燃焼室３への開口部である吸気弁孔８は、それぞれ吸気バルブ６；６ａ，６ｂによって開閉される。また、各排気通路５ａ，５ｂの燃焼室３への開口部である排気弁孔９は、排気バルブ７；７ａ，７ｂによって開閉される。

これらの吸気バルブ６及び排気バルブ７は、シリンダヘッド側に設けたカムシャフトにバルブリフタを介して接続されているので、カムシャフトの回転によって、所定のタイミングで吸気弁孔８、排気弁孔９を開閉する。カムシャフトへの動力の伝達は、カムシャフト側に設けたスプロケットとクランクシャフト側に設けたスプロケットとの間をタイミングチェーン等で連結することにより行われている。

また、このエンジンは、可変バルブタイミング機構を備えている。可変バルブタイミング機構の制御により、吸気バルブ６は、一方の吸気バルブ６ａと、他方の吸気バルブ６ｂの開閉タイミングが互いに異なるように、また、一方の排気バルブ７ａと、他方の排気バルブ７ｂの開閉タイミングが互いに異なるように設定できる。あるいは、一方の吸気バルブ６ａと他方の吸気バルブ６ｂの開閉タイミングが互いに同じになるように、一方の排気バルブ７ａと他方の排気バルブ７ｂの開閉タイミングが互いに同じになるようにも設定できる。

さらには、可変バルブタイミング機構の制御により、上記のような２つの吸気バルブ６と２つの排気バルブ７の全てを開閉する通常開閉モードと、それとは別に、２つの吸気バルブ６と２つの排気バルブ７のうちそれぞれ１つを開閉して他を開閉しない部分開閉モードとに、選択的に設定できる。

これらの吸気バルブ６や排気バルブ７、可変バルブタイミング機構、点火手段１３、燃料噴射装置１５、その他エンジンの動作に必要な機器は、それぞれケーブルを通じて、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０に備えられた制御手段によって制御される。

また、排気通路５と吸気通路４とは、排気ガス再循環装置１０を構成する還流ガス通路１１によって連通している。排気ガス再循環装置１０は、エンジンから排出される排気ガスの一部をタービン（図示せず）より下流の排気通路５から、還流ガスとしてコンプレッサ（図示せず）より上流の吸気通路４に還流する機能を有する。

還流ガス通路１１には、流路を開閉することにより通過するガス量を調整できる還流ガス制御手段１２が設けられている。

還流ガス制御手段１２の制御と、吸気通路４内に設けたスロットルバルブ（図示せず）等の制御に伴う吸気通路４内の圧力状態に応じて、還流ガス通路１１を通じて、エンジンＥから排出される排気ガスの一部が、必要な量だけ還流ガスとして吸気通路４に還流する。これらの制御も、運転状況に応じて、電子制御ユニット２０が行う。

図２に示すように、シリンダ１には、燃料噴射弁１５として、燃焼室３内に直接燃料を噴射する直噴弁が、１つの気筒当たり２つずつ設けられている。

一方の燃料噴射弁１５ａは、燃焼室３の円筒状の壁面（内周壁）とシリンダヘッド側の天井面との接続部付近に、その噴射口が斜め下向きになるように設けられている。他方の燃料噴射弁１５ｂは、燃焼室３の頂部において、シリンダ１の筒軸方向に沿って下向きに設けられている。

一方の燃料噴射弁１５ａから噴射される燃料は、燃焼室３内に収容されたピストン２が上死点寄りに位置する間はピストン２の頂面を指向し、ピストン２が下死点寄りに位置する間は燃料室３の壁面を指向する。他方の燃料噴射弁１５ｂは、燃焼室３内に収容されたピストン２が上死点から下死点に至る間、常にピストン２の頂面を指向する。

この発明では、プレイグニッションの発生原因の一つが、シリンダ１の円筒状の壁面から飛散する潤滑油の液滴等が、燃焼室３内の温度上昇とともに発火し、それが混合気を自着火させる火種になっていることに鑑み、燃焼室３内の状況に応じて低速プレイグニッションの発生を予測し、それを回避する制御を行うものである。さらに、この発明では、この低速プレイグニッションの発生予測に際して、燃焼室３の壁面への燃料の付着状況や、吸入空気中の還流ガスの比率等が考慮され、より的確な予測を実現している。

以下、低速プレイグニッションの発生が予測手法と、低速プレイグニッションの発生が予測された場合に行う低速プレイグニッションの回避制御について説明する。

電子制御ユニット２０は、燃焼室３内における筒内温度及び筒内圧力によって算定され圧縮行程での点火時期以前のクランク角における燃料の自着火の発生しやすさを示す自着火指標Ｋ０を算定する自着火指標算定手段２１を備える。

自着火指標算定手段２１は、

ただし、ＩＣ：吸気バルブ閉時期、ＣＡ：設定された点火時期以前のクランク角度、Ａ，Ｂ，ｎ：燃料に関するパラメータ、Ｐ：各クランク角での圧力、Ｔ：各クランク角での温度、で示されるＬｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分式からなる予測式によって、自着火指標Ｋ０を算定する。予測式中の積分範囲の終期ＣＡ：点火時期以前のクランク角度は、低速プレイグニッションが発生する可能性がある範囲の終期、すなわち、点火時期直前のクランク角に設定されることが考えられる。

ここで、自着火指標算定手段２１は、少なくとも、燃焼室３内における筒内温度及び筒内圧力をその算定要素とする他の予測式を用いてもよい。

電子制御ユニット２０は、圧縮行程での点火時期以前のクランク角における燃焼室３内の壁面への燃料付着量に基づいて、自着火指標を補正する壁面付着燃料補正係数Ｃ１を算定する第一補正係数算定手段２２を備える。

前述の自着火指標Ｋ０と壁面付着燃料補正係数Ｃ１とによって算定される第一修正自着火指標Ｋ１に基づいて、低速プレイグニッションが発生するか否かが予測される。この予測は、電子制御ユニット２０が備える低速プレイグニッション予測手段２３が行う。

すなわち、第一修正自着火指標Ｋ１は、

である。

第一修正自着火指標Ｋ１が所定値以上となれば、圧縮行程における所定の点火時期まで（すなわち、予測式で設定された点火時期以前のクランク角度ＣＡまで。以下同じ。）の間に、低速プレイグニッションが発生すると予測される。第一修正自着火指標Ｋ１が所定値未満であれば、圧縮行程における点火時期までの間に、低速プレイグニッションは発生しないと予測される。なお、第一修正自着火指標Ｋ１に基づく低速プレイグニッションの発生予測は、後述する第二修正時着火指標Ｋ２に基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する場合には省略することもできる。

一般に、燃料付着量が増大すると、自着火指標Ｋ０の値ではプレイグニッションの発生が予測されない場合でも、低速プレイグニッションの発生率が増大する傾向がある。このため、自着火指標Ｋ０を補正する壁面付着燃料補正係数Ｃ１の概念を導入したものである。

ここで、Ｐ：各クランク角での圧力、及び、Ｔ：各クランク角での温度は、例えば、燃焼室３への吸入空気量と、ＩＣ：吸気バルブ閉時期の筒内温度及び筒内圧力に基づいて状態方程式によって算定することができる。

壁面付着燃料補正係数Ｃ１を算定する根拠となる燃料付着量は、例えば、図３（ａ）に示すマップ図のように、横軸の燃料の噴射時期（圧縮上死点前のクランク角で表記）と、縦軸のエンジンの冷却媒体温度（エンジンの冷却水温度）によって推定することができる。その推定された燃料付着量ａ〜ｎ毎に、適正な壁面付着燃料補正係数Ｃ１が設定される。この図３（ａ）のマップ図は、特定の吸気温度に対して設定されたものであるが、他の吸気温度に対するマップ図は別に設定される。マップ図を設定する吸気温度の温度間隔は、例えば、１℃毎、５℃毎等自由に設定できる。

あるいは、図３（ｂ）に示すマップ図のように、特定のクランク角における燃焼室３内の壁面への燃料付着量が、既に予測されている場合には、その予測された燃料付着量ａ〜ｋに基づいて、自着火指標Ｋ０を補正する壁面付着燃料補正係数Ｃ１を設定してもよい。なお、壁面付着燃料補正係数Ｃ１は燃料付着が無い場合を１とする係数であり、そのため燃料付着がある場合は１以上の数値をとる。

さらに正確な低速プレイグニッションの発生予測を行いたい場合には、吸気酸素濃度補正係数Ｃ２を導入する。

吸気酸素濃度補正係数Ｃ２を導入する制御装置の場合、電子制御ユニット２０は、燃焼室３への吸入空気中の還流ガスの比率に基づいて、第一修正自着火指標Ｋ１を補正する吸気酸素濃度補正係数Ｃ２を算定する第二補正係数算定手段２４を備える。

吸気酸素濃度補正係数Ｃ２は、例えば、図３（ｃ）に示すマップ図のように、燃焼室３への吸入空気中の還流ガスの比率に基づいて、図中のａ〜ｚのように算定することができる。なお、吸気酸素濃度補正係数Ｃ２は吸入空気中に還流ガスを含まない場合を１とする係数であり、そのため吸入空気中に還流ガスを多く含むほど数値が小さくなる１以下且つ０以上の数値である。

そして、第一修正自着火指標Ｋ１と吸気酸素濃度補正係数Ｃ２とによって算定される第二修正自着火指標Ｋ２に基づいて、低速プレイグニッションが発生するか否かが予測される。この予測は、同じく、電子制御ユニット２０が備える低速プレイグニッション予測手段２３が行う。請求項に記載の修正自着火指標、すなわち、自着火指標、壁面付着燃料補正係数及び吸気酸素濃度補正係数によって算定される修正自着火指標とは、この第二修正自着火指標Ｋ２に該当する。

すなわち、第二修正自着火指標Ｋ２は、

である。

第二修正自着火指標Ｋ２が所定値以上となれば、圧縮行程における所定の点火時期までの間に、低速プレイグニッションが発生すると予測される。第二修正自着火指標Ｋ２が所定値未満であれば、圧縮行程における点火時期までの間に、低速プレイグニッションは発生しないと予測される。

これは、一般に、還流ガス率が増大し吸気の酸素濃度が減少すると、混合気が着火せず、低速プレイグニッションの発生率が低下する傾向がある。このため、燃焼室３へ導入される吸気の還流ガス率によって第一修正自着火指標Ｋ１を補正する吸気酸素濃度補正係数Ｃ２の概念を導入したものである。

ここで、第一修正自着火指標Ｋ１に対する前述の所定値と第二修正自着火指標Ｋ２に対する所定値とは同一の値としてもよいが、これらの所定値を互いに異なる値としてもよい。

さらに、自着火指標Ｋ０と吸気酸素濃度補正係数Ｃ２とによって算定される第三修正自着火指標Ｋ３に基づいて、低速プレイグニッションが発生するか否かが予測される。この予測は、同じく、電子制御ユニット２０が備える低速プレイグニッション予測手段２３が行う。

第三修正自着火指標Ｋ３は、自着火指標Ｋ０と吸気酸素濃度補正係数Ｃ２とによって算定され、

である。

ここで、第三修正自着火指標Ｋ３に対する所定値は、第一修正自着火指標Ｋ１、第二修正自着火指標Ｋ２に対する各所定値が同一の場合、その所定値と同一の値としてもよいし、それとは異なる値としてもよい。また、これらの各所定値が異なる場合は、それらの各所定値のいずれかと同一の値としてもよいし、全ての所定値とは異なる値としてもよい。

また、このエンジンの制御装置では、第一修正自着火指標Ｋ１、第二修正自着火指標Ｋ２や第三修正自着火指標Ｋ３の評価によって、低速プレイグニッションの発生が予測される場合に、その低速プレイグニッションの発生を回避する制御を行う。この制御は、電子制御ユニット２０が備える低速プレイグニッション回避制御手段２５が行う。

低速プレイグニッションの回避制御として、例えば、低速プレイグニッションの発生を回避するために、筒内温度又は筒内圧力を低減する制御、圧縮行程での燃料の噴射時期を遅角する制御、又は、吸気行程での燃料の噴射時期を進角する制御を行うことができる。あるいは、一つの気筒に対して燃料噴射弁１５を複数備える場合には、低速プレイグニッションの発生を回避するために、相対的に燃焼室３内の壁面に付着する燃料が多い燃料噴射弁１５による燃料の噴射量の量を低減し、相対的に燃焼室３内の壁面に付着する燃料が少ない燃料噴射弁１５による燃料の噴射量の量を増加する制御を行うことができる。

具体的には、自着火指標Ｋ０や第三修正自着火指標Ｋ３はそれぞれが対応する所定値以上とはならず、第一修正自着火指標Ｋ１や第二修正自着火指標Ｋ２が対応する所定値以上となった場合を想定する。すなわち、壁面付着燃料補正係数Ｃ１を考慮することによってはじめて各指標が所定値以上となる場合である。

この場合、燃焼室３の壁面への燃料の付着を低減する制御を行う。その手法は前述のように、筒内温度又は筒内圧力を低減する制御、圧縮行程での燃料の噴射時期を遅角する制御、吸気行程での燃料の噴射時期を進角する制御、複数の燃料噴射弁１５同士の噴射割合の制御のいずれか、又は、それらの制御の組み合わせとしてよい。その付着低減の制御の間に、エンジンの回転数を上昇させる制御を行う。

次に、第三修正自着火指標Ｋ３が対応する所定値以上となった場合を想定する。壁面付着燃料補正係数Ｃ１が１以上の数値であるのに対し、吸気酸素濃度補正係数Ｃ２は１以下且つ０以上の数値であるので、第三修正自着火指標Ｋ３が対応する所定値以上となると、各指標Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に対する所定値を同一の値とした場合には第一修正自着火指標Ｋ１による評価、第二修正自着火指標Ｋ２による評価も、それぞれ対応する所定値を超えていると考えられる。あるいは、仮に、所定値の設定数値に差異があっても、各指標Ｋ１，Ｋ２がそれぞれ対応する所定値を超えている場合が多いと考えられる。このため、早期に低速プレイグニッションの回避制御を行う必要がある。ここでは、その回避制御として、筒内温度及び筒内圧力を低減する制御を行う。

筒内温度及び筒内圧力を低減する手法は、例えば、吸気の空燃比をリッチ化する制御、過給機を備えるエンジンの場合はウェイストゲートバルブ等により過給圧を低減する制御、可変バルブ機構を備えるエンジンの場合は吸気バルブや排気バルブの開閉弁時期を調整して吸入空気の圧力を低減する制御、電子制御式スロットルバルブを備えるエンジンの場合はそのスロットルバルブを閉じることにより吸入空気の圧力を低減する制御、又は、それらの制御の組み合わせとしてよい。

ここで、吸気の空燃比をリッチ化する制御以外は、エンジンのトルクを低下させてしまう可能性がある。このため、吸気の空燃比をリッチ化する制御を優先して行うことが望ましい。吸気の空燃比をリッチ化する制御を行い、そのリッチ化制御の間に、エンジンの回転数を上昇させる制御を行う。これにより、排気ガスに含まれる有害成分の増大を回避することができる。

なお、上記の実施形態では、燃料噴射弁１５として、一つの気筒に対して燃焼室３内に直接燃料を噴射する二つの筒内噴射弁（直噴弁）を採用したが、この二つの筒内噴射弁のうち一方を、吸気通路４内に燃料を噴射するポート噴射弁に代えてもよい。

ポート噴射弁は、燃焼室３へ通じる吸気通路４内において、吸気バルブ６；６ａ，６ｂの傘部の裏面を指向する。吸気バルブ６；６ａ，６ｂが開弁している場合は、その噴射された燃料の一部は燃焼室３の円筒状の壁面に至る。ピストン２が上死点付近にあれば、燃料の一部はピストン２の頂面を指向する。ただし、ポート噴射弁によって噴射された燃料の燃焼室３の壁面への付着量は、筒内噴射弁によって噴射された燃料の燃焼室３の壁面への付着量よりもかなり少ない量である。

このため、低速プレイグニッションの回避制御の際には、低速プレイグニッションの発生を回避するために、相対的に燃焼室３内の壁面に付着する燃料が多い筒内噴射弁による燃料の噴射量の量を低減し、相対的に燃焼室３内の壁面に付着する燃料が少ないポート噴射弁による燃料の噴射量の量を増加する制御を行うことができる。

これらの低速プレイグニッションの発生予測、及び、その後の低速プレイグニッションの回避制御は、エンジンの回転数が、概ね３０００回転以下の領域において有効である。

また、上記の実施形態では、吸気バルブ６及び排気バルブ７を１つの気筒に２個ずつ備えられる構成としたが、バルブの数は自由に設定できる。

この実施形態では、自動車用の４サイクルガソリンエンジンを例に、この発明の構成を説明したが、プレイグニッションを生じさせる可能性のある他の形式のエンジンにおいても、この発明を適用できる。

１ シリンダ
２ ピストン
３ 燃焼室
４ 吸気通路
５ 排気通路
６ 吸気バルブ
７ 排気バルブ
８ 吸気弁孔
９ 排気弁孔
１０ 排気ガス再循環装置
１１ 還流ガス通路
１２ 還流ガス制御手段
１３ 点火手段
１５ 燃料噴射装置
１５ａ 側方燃料噴射装置
１５ｂ 上方燃料噴射装置
２０ 電子制御ユニット(Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)
２１ 自着火指標算定手段
２２ 第一補正係数算定手段
２３ 低速プレイグニッション予測手段
２４ 第二補正係数算定手段
２５ 低速プレイグニッション回避制御手段

Claims (10)

1. 気筒内に収容されたピストンと、
   前記気筒の燃焼室へ通じる吸気通路の開口部に設けられる吸気バルブと、
   前記燃焼室から引き出される排気通路の開口部に設けられる排気バルブと、
   前記燃焼室又は前記吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記燃焼室に設けられる点火手段と、
   前記燃焼室内における筒内温度及び筒内圧力によって算定され圧縮行程での点火時期以前のクランク角における燃料の自着火の発生しやすさを示す自着火指標を算定する自着火指標算定手段と、
   前記クランク角における前記燃焼室内の壁面への燃料付着量に基づいて前記自着火指標を補正する壁面付着燃料補正係数を算定する第一補正係数算定手段と、
   前記自着火指標と前記壁面付着燃料補正係数とに基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する低速プレイグニッション予測手段と、
   を備えるエンジンの制御装置。
2. 前記燃料付着量は、燃料の噴射時期とエンジンの冷却媒体温度又は吸気温度によって推定されるものである
   請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記排気通路の排気の一部を還流ガスとして吸気に導入する排気ガス再循環装置と、
   前記燃焼室への吸気中の還流ガスの比率に基づいて前記自着火指標を補正する吸気酸素濃度補正係数を算定する第二補正係数算定手段とを備え、
   前記低速プレイグニッション予測手段は、前記自着火指標と前記吸気酸素濃度補正係数とに基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する
   請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記低速プレイグニッション予測手段は、前記自着火指標、前記壁面付着燃料補正係数及び前記吸気酸素濃度補正係数によって算定される修正自着火指標に基づいて低速プレイグニッションの発生を予測する
   請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記自着火指標は、
   

   

   ただし、
   ＩＣ：吸気バルブ閉時期
   ＣＡ：設定された点火時期以前のクランク角度
   Ａ，Ｂ，ｎ：燃料に関するパラメータ
   Ｐ：各クランク角での圧力
   Ｔ：各クランク角での温度
   で示されるＬｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分式からなる予測式である
   請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
6. Ｐ：各クランク角での圧力、及び、Ｔ：各クランク角での温度は、前記燃焼室への吸入空気量と、ＩＣ：吸気バルブ閉時期の筒内温度及び筒内圧力に基づいて状態方程式によって算定される
   請求項５に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記低速プレイグニッションの発生が予測される場合に、その低速プレイグニッションの発生を回避する制御を行う低速プレイグニッション回避制御手段
   を備える請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
8. 前記低速プレイグ回避制御手段は、低速プレイグニッションの発生を回避するために、筒内温度又は筒内圧力を低減する制御、又は、燃料の噴射時期を遅角する制御を行う
   請求項７に記載のエンジンの制御装置。
9. 前記低速プレイグ回避制御手段は、前記壁面付着燃料補正係数を参照することなく前記低速プレイグニッションの発生が予測される場合には前記筒内温度又は筒内圧力を低減する制御を行い、前記壁面付着燃料補正係数を参照することで前記低速プレイグニッションの発生が予測される場合には燃料の噴射時期を遅角する制御を行う請求項８に記載のエンジンの制御装置。
10. 一つの気筒に前記燃料噴射弁を複数備え、
    前記低速プレイグ回避制御手段は、相対的に前記燃焼室内の壁面に付着する燃料が多くなる燃料噴射弁による燃料の噴射量の量を低減する制御を行う
    請求項７に記載のエンジンの制御装置。

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