JP6826396B2

JP6826396B2 - Engine control unit

Info

Publication number: JP6826396B2
Application number: JP2016167522A
Authority: JP
Inventors: 智也小澤
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: JP2018035709A

Description

本発明は、エンジンを制御するエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device that controls an engine.

エンジンの異常燃焼として、衝撃波を伴うノッキングやプレイグニッションがある。これらの異常燃焼はエンジンを損傷させる要因であることから、異常燃焼を検出して対処する装置や方法が提案されている（特許文献１および２参照）。 Abnormal combustion of the engine includes knocking and pre-ignition accompanied by shock waves. Since these abnormal combustions are factors that damage the engine, devices and methods for detecting and coping with the abnormal combustion have been proposed (see Patent Documents 1 and 2).

特開２００７−２３１９４８号公報JP-A-2007-231948 特開平１０−３２１３４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-321343

ところで、点火プラグによる点火前に混合気が自己着火するプレイグニッションは、ノッキングに比べて抑制することが困難であるため、シリンダ内の状況によってはプレイグニッションが継続的に発生する虞がある。このように、プレイグニッションが継続して発生することは、エンジンを大きく損傷させてしまう要因である。 By the way, pre-ignition in which the air-fuel mixture self-ignites before ignition by the spark plug is more difficult to suppress than knocking, so that pre-ignition may continuously occur depending on the situation in the cylinder. The continuous occurrence of pre-ignition in this way is a factor that causes great damage to the engine.

本発明の目的は、プレイグニッションの発生時にエンジンが大きく損傷することを抑制することにある。 An object of the present invention is to prevent the engine from being significantly damaged when pre-ignition occurs.

本発明のエンジン制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンに設けられ、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタと、前記エンジンに設けられ、前記シリンダ内の混合気に点火する点火プラグと、混合気の異常燃焼であるプレイグニッションを検出する異常燃焼検出部と、前記インジェクタの燃料噴射モードとして、前記プレイグニッションが検出されないときに用いる通常モードと、前記プレイグニッションが検出されるときに用いられて前記点火プラグを破損させる第１の異常モードと、を少なくとも有する燃料噴射制御部と、を有し、前記第１の異常モードにおいては、燃料噴射量が前記通常モードにおける燃料噴射量よりも増量されるとともに、燃料噴射の終了タイミングが前記通常モードにおける燃料噴射の終了タイミングよりも遅く設定され、前記第１の異常モードにおける燃料噴射のタイミングは、前記インジェクタから噴射された燃料が前記シリンダ内のピストンで向きを変えて前記点火プラグに付着するタイミングを含む。 The engine control device of the present invention is an engine control device that controls an engine, and ignites an injector provided in the engine and injecting fuel into a cylinder and an air-fuel mixture provided in the engine and in the cylinder. As the fuel injection mode of the spark plug, the abnormal combustion detection unit that detects the abnormal combustion of the air-fuel mixture, and the injector, the normal mode used when the regeneration is not detected and the regeneration are detected. anda fuel injection control unit having at least a first and abnormal modes Ru is damaged, the said spark plug is used when the in the first abnormal mode, the fuel amount of fuel injection in the normal mode The amount is increased beyond the injection amount, the end timing of fuel injection is set later than the end timing of fuel injection in the normal mode, and the timing of fuel injection in the first abnormal mode is injected from the injector. This includes the timing at which the fuel changes direction at the piston in the cylinder and adheres to the spark plug.

本発明によれば、プレイグニッションの発生時にエンジンが大きく損傷することを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the engine from being significantly damaged when pre-ignition occurs.

本発明の一実施の形態であるエンジン制御装置によって制御されるエンジン１１を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the engine 11 controlled by the engine control device which is one Embodiment of this invention. （ａ）はプレイグニッション発生時のシリンダ内圧変化の一例を示す図であり、（ｂ）はプレイグニッション発生時におけるノックセンサの信号変化の一例を示す図である。(A) is a diagram showing an example of a change in cylinder internal pressure when pre-ignition occurs, and (b) is a diagram showing an example of a signal change of a knock sensor when pre-ignition occurs. インジェクタの燃料噴射モードを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fuel injection mode of an injector. （ａ）〜（ｃ）は、急冷噴射モードにおける燃料噴射状況を順に示す説明図である。(A) to (c) are explanatory views which show the fuel injection state in order in the quenching injection mode. 急冷噴射モードにおける点火プラグの温度推移を示す線図である。It is a diagram which shows the temperature transition of the spark plug in the quenching injection mode. 燃料噴射モードを切り替える際の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure at the time of switching a fuel injection mode. インジェクタの燃料噴射モードの他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the fuel injection mode of an injector. 急冷噴射モードにおける点火プラグの温度推移を示す線図である。It is a diagram which shows the temperature transition of the spark plug in the quenching injection mode.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン制御装置１０によって制御されるエンジン１１を示す概略図である。図１に示すように、直噴式の内燃機関であるエンジン１１は、ピストン１２が摺動自在に収容されるシリンダブロック１３と、このシリンダブロック１３に取り付けられるシリンダヘッド１４と、を有している。シリンダヘッド１４には、燃焼室１５つまりシリンダ内に連通する吸気ポート１６が形成されており、シリンダ内に連通する排気ポート１７が形成されている。また、シリンダヘッド１４には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１８が組み付けられており、シリンダ内の混合気に点火する点火プラグ１９が組み付けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an engine 11 controlled by an engine control device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the engine 11, which is a direct injection type internal combustion engine, has a cylinder block 13 in which a piston 12 is slidably housed, and a cylinder head 14 attached to the cylinder block 13. .. The cylinder head 14 is formed with a combustion chamber 15, that is, an intake port 16 communicating with the inside of the cylinder, and an exhaust port 17 communicating with the inside of the cylinder. Further, the cylinder head 14 is assembled with an injector 18 for injecting fuel into the cylinder, and a spark plug 19 for igniting the air-fuel mixture in the cylinder.

図示するエンジン１１は、層状給気によって混合気を成層燃焼させるようにしたエンジンである。このため、ピストン１２のヘッド部２０には、いわゆるウォールガイドとして機能するキャビティ２１、つまり点火プラグ１９に向けて成層混合気を形成するキャビティ２１が設けられている。インジェクタ１８からキャビティ２１に向けて噴射された燃料は、キャビティ２１に沿って向きを変えて点火プラグ１９の近傍に導かれる。このように、点火プラグ１９の近傍に成層混合気を供給することができるため、エンジン１１の希薄燃焼を達成することができ、エンジン１１の燃費性能を向上させることができる。 The illustrated engine 11 is an engine in which the air-fuel mixture is stratified and burned by layered air supply. Therefore, the head portion 20 of the piston 12 is provided with a cavity 21 that functions as a so-called wall guide, that is, a cavity 21 that forms a stratified air-fuel mixture toward the spark plug 19. The fuel injected from the injector 18 toward the cavity 21 turns along the cavity 21 and is guided to the vicinity of the spark plug 19. Since the stratified air-fuel mixture can be supplied in the vicinity of the spark plug 19 in this way, lean burn of the engine 11 can be achieved, and the fuel efficiency of the engine 11 can be improved.

エンジン１１を制御するエンジン制御装置１０は、マイコン等からなるエンジンコントローラ３０を有している。エンジンコントローラ３０は、エンジン１１の運転状態を検出する各種センサからの信号に基づき、燃料噴射制御や点火時期制御等を実行することでエンジン１１の運転状態を制御する。エンジンコントローラ３０に接続されるセンサとして、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ３１、カム軸の回転角を検出するカム角センサ３２、シリンダブロック１３の振動を検出するノックセンサ３３、吸入空気量を検出するエアフローメータ３４、排出ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３５、排出ガス中の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ３６等がある。 The engine control device 10 that controls the engine 11 has an engine controller 30 including a microcomputer or the like. The engine controller 30 controls the operating state of the engine 11 by executing fuel injection control, ignition timing control, and the like based on signals from various sensors that detect the operating state of the engine 11. As sensors connected to the engine controller 30, a crank angle sensor 31 that detects the rotation angle of the crankshaft, a cam angle sensor 32 that detects the rotation angle of the camshaft, a knock sensor 33 that detects the vibration of the cylinder block 13, and an intake air. There are an air flow meter 34 for detecting the amount, an O ₂ sensor 35 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, an A / F sensor 36 for detecting the air fuel ratio in the exhaust gas, and the like.

［プレイグニッション］
エンジン１１の異常燃焼として、点火プラグ１９による点火前に混合気が自己着火する早期着火つまりプレイグニッションがある。このプレイグニッションにおいては、シリンダ内に存在するカーボンスラッジやオイル等の熱源により、圧縮行程中の混合気が自己着火すると考えられている。衝撃波を伴うプレイグニッションはエンジン１１を重篤に損傷させる要因であるため、プレイグニッションの発生を検出して適切に対処することにより、プレイグニッションからエンジン１１を保護することが必要である。そこで、エンジンコントローラ３０には、プレイグニッションを検出する異常燃焼検出部３７と、エンジン１１を保護するためにインジェクタ１８の燃料噴射モードを切り替える燃料噴射制御部３８と、が設けられている。以下、プレイグニッションの検出方法について説明した後に、エンジン１１を保護するための燃料噴射モードについて説明する。 [Pre-ignition]
As abnormal combustion of the engine 11, there is early ignition, that is, pre-ignition, in which the air-fuel mixture self-ignites before ignition by the spark plug 19. In this pre-ignition, it is considered that the air-fuel mixture during the compression stroke self-ignites due to the heat source such as carbon sludge and oil existing in the cylinder. Since pre-ignition accompanied by a shock wave is a factor that seriously damages the engine 11, it is necessary to protect the engine 11 from pre-ignition by detecting the occurrence of pre-ignition and taking appropriate measures. Therefore, the engine controller 30 is provided with an abnormal combustion detection unit 37 that detects pre-ignition, and a fuel injection control unit 38 that switches the fuel injection mode of the injector 18 in order to protect the engine 11. Hereinafter, the fuel injection mode for protecting the engine 11 will be described after the pre-ignition detection method is described.

［プレイグニッションの検出］
図２（ａ）はプレイグニッション発生時のシリンダ内圧変化の一例を示す図であり、図２（ｂ）はプレイグニッション発生時におけるノックセンサ３３の信号変化の一例を示す図である。図２（ａ）に特性線Ｌ１で示すように、混合気が正常に燃焼した場合には、筒内圧つまりシリンダ内圧が緩やかに変化するのに対し、図２（ａ）に特性線Ｌ２で示すように、混合気のプレイグニッションが発生した場合には、衝撃波によってシリンダ内圧が急激に変化することになる。また、図２（ｂ）に符号Ｘで示すように、プレイグニッションが発生した場合には、衝撃波によってシリンダブロック１３が振動することから、ノックセンサ３３の検出信号のパターンやタイミングに基づきプレイグニッションを検出することが可能である。つまり、エンジンコントローラ３０の異常燃焼検出部３７は、ノックセンサ３３の検出信号に基づいてプレイグニッションの発生を検出している。なお、異常燃焼検出部３７は、クランク軸やカム軸の回転角に基づいて、エンジン１１が備える複数のシリンダのうち、プレイグニッションが発生したシリンダを特定することが可能である。 [Pre-ignition detection]
FIG. 2A is a diagram showing an example of a change in the cylinder internal pressure when a pre-ignition occurs, and FIG. 2B is a diagram showing an example of a signal change of the knock sensor 33 when a pre-ignition occurs. As shown by the characteristic line L1 in FIG. 2 (a), when the air-fuel mixture burns normally, the cylinder internal pressure, that is, the cylinder internal pressure changes slowly, whereas the characteristic line L2 is shown in FIG. 2 (a). As described above, when the pre-ignition of the air-fuel mixture occurs, the cylinder internal pressure changes abruptly due to the shock wave. Further, as shown by reference numeral X in FIG. 2B, when pre-ignition occurs, the cylinder block 13 vibrates due to the shock wave, so that pre-ignition is performed based on the pattern and timing of the detection signal of the knock sensor 33. It is possible to detect. That is, the abnormal combustion detection unit 37 of the engine controller 30 detects the occurrence of pre-ignition based on the detection signal of the knock sensor 33. The abnormal combustion detection unit 37 can identify the cylinder in which the pre-ignition has occurred among the plurality of cylinders included in the engine 11 based on the rotation angles of the crankshaft and the camshaft.

［燃料噴射モード］
図３はインジェクタ１８の燃料噴射モードを示す説明図である。図３に示すように、インジェクタ１８の燃料噴射モードとして、通常噴射モード、増量噴射モードおよび急冷噴射モードの３つが設定されている。通常噴射モード（通常モード）とは、車速やアクセル操作等の運転状況に基づいてエンジン１１の制御目標値を決定し、この制御目標値に向けて燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御する燃料噴射モードである。プレイグニッションが発生していない通常走行時には、燃料噴射モードとして通常噴射モードが設定される。 [Fuel injection mode]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a fuel injection mode of the injector 18. As shown in FIG. 3, three fuel injection modes of the injector 18, a normal injection mode, an increase injection mode, and a quenching injection mode are set. In the normal injection mode (normal mode), the control target value of the engine 11 is determined based on the driving conditions such as the vehicle speed and the accelerator operation, and the fuel injection amount and the fuel injection timing are controlled toward the control target value. It is an injection mode. During normal driving without pre-ignition, the normal injection mode is set as the fuel injection mode.

この通常噴射モードにおいて、プレイグニッションが発生した場合には、プレイグニッションの継続的な発生を抑制するため、増量噴射モード（第２の異常モード）が実行される。図３に示すように、増量噴射モードの燃料噴射時間Ｔ２は、通常噴射モードの燃料噴射時間Ｔ１よりも長く設定されている。つまり、増量噴射モードの燃料噴射量は、通常噴射モードの燃料噴射量よりも多く設定されている。この増量噴射モードを実行することにより、燃料噴射量を増やしてシリンダ内の温度を下げることができ、プレイグニッションの発生を抑制することができる。なお、この増量噴射モードでの燃料増量は、失火しない範囲で最大限の冷却効果が得られるよう、例えば失火限界付近の空燃比になるように設定される。 When pre-ignition occurs in this normal injection mode, an increased injection mode (second abnormal mode) is executed in order to suppress the continuous generation of pre-ignition. As shown in FIG. 3, the fuel injection time T2 in the increased injection mode is set longer than the fuel injection time T1 in the normal injection mode. That is, the fuel injection amount in the increased injection mode is set to be larger than the fuel injection amount in the normal injection mode. By executing this increased injection mode, the fuel injection amount can be increased and the temperature inside the cylinder can be lowered, and the occurrence of pre-ignition can be suppressed. The fuel increase in this increase injection mode is set so that, for example, the air-fuel ratio is near the misfire limit so that the maximum cooling effect can be obtained within a range that does not cause a misfire.

また、燃料増量モードの実行によってもプレイグニッションが収束しない場合には、点火プラグ１９を破損させる急冷噴射モード（第１の異常モード）が実行される。図３に示すように、急冷噴射モードにおける燃料噴射の終了タイミングＴｅ３は、通常噴射モードにおける燃料噴射の終了タイミングＴｅ１よりも遅く設定されている。さらに、急冷噴射モードにおける燃料噴射の終了タイミングＴｅ３は、増量噴射モードにおける燃料噴射の終了タイミングＴｅ２よりも遅くに設定されている。この急冷噴射モードは、混合気を燃焼させる必要のない燃料噴射モードである。このため、急冷噴射モードにおいては、燃料の気化に必要な気化時間Ｔｇを割り込むように、燃料噴射の終了タイミングＴｅ３が上死点（ＴＤＣ）に近づけて設定されている。 If the pre-ignition does not converge even when the fuel increase mode is executed, the quenching injection mode (first abnormal mode) that damages the spark plug 19 is executed. As shown in FIG. 3, the fuel injection end timing Te3 in the quenching injection mode is set later than the fuel injection end timing Te1 in the normal injection mode. Further, the fuel injection end timing Te3 in the quenching injection mode is set later than the fuel injection end timing Te2 in the increased injection mode. This quenching injection mode is a fuel injection mode in which it is not necessary to burn the air-fuel mixture. Therefore, in the quenching injection mode, the fuel injection end timing Te3 is set close to the top dead center (TDC) so as to interrupt the vaporization time Tg required for fuel vaporization.

また、急冷噴射モードの燃料噴射時間Ｔ３は、通常噴射モードの燃料噴射時間Ｔ１、さらには増量噴射モードの燃料噴射時間Ｔ２よりも長く設定されている。つまり、急冷噴射モードの燃料噴射量は、通常噴射モードおよび増量噴射モードの燃料噴射量よりも多く設定されている。この急冷噴射モードを実行することにより、燃料噴射量をさらに増量してシリンダ内の温度を下げることができる。特に、点火プラグ１９を破損させる為に余剰噴射した「燃焼させない燃料分の気化熱」によるシリンダ内の温度低下効果により、増量噴射モードよりもさらに効果的にプレイグニッションの発生を抑制することができる。 Further, the fuel injection time T3 in the quenching injection mode is set longer than the fuel injection time T1 in the normal injection mode and further longer than the fuel injection time T2 in the increased injection mode. That is, the fuel injection amount in the quenching injection mode is set to be larger than the fuel injection amount in the normal injection mode and the increased injection mode. By executing this quenching injection mode, the fuel injection amount can be further increased and the temperature inside the cylinder can be lowered. In particular, the generation of pre-ignition can be suppressed more effectively than in the increased injection mode due to the temperature lowering effect in the cylinder due to the "heat of vaporization of the fuel not burned" that is excessively injected to damage the spark plug 19. ..

図４（ａ）〜（ｃ）は、急冷噴射モードにおける燃料噴射状況を順に示す説明図である。なお、図４（ａ）には上死点直前の状況が示されており、図４（ｂ）には上死点の状況が示されており、図４（ｃ）には上死点直後の状況が示されている。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、上死点の直前にインジェクタ１８から噴射された燃料Ｆは、ピストン１２のキャビティ２１で反射して点火プラグ１９にかかる。すなわち、インジェクタ１８から噴射された燃料は、気化時間が経過する前に点火プラグ１９に到達し、気化前の燃料つまり液体燃料が点火プラグ１９に付着する。これにより、点火プラグ１９を急冷することができ、点火プラグ１９を破損させることができる。このように、急冷噴射モードにおける燃料噴射のタイミングは、インジェクタ１８から噴射された燃料Ｆがピストン１２で反射して点火プラグ１９に付着するタイミングを含んでいる。 4 (a) to 4 (c) are explanatory views showing the fuel injection state in the quenching injection mode in order. Note that FIG. 4A shows the situation immediately before top dead center, FIG. 4B shows the situation at top dead center, and FIG. 4C shows immediately after top dead center. The situation is shown. As shown in FIGS. 4A to 4C, the fuel F injected from the injector 18 immediately before the top dead center is reflected by the cavity 21 of the piston 12 and is applied to the spark plug 19. That is, the fuel injected from the injector 18 reaches the spark plug 19 before the vaporization time elapses, and the fuel before vaporization, that is, the liquid fuel adheres to the spark plug 19. As a result, the spark plug 19 can be rapidly cooled, and the spark plug 19 can be damaged. As described above, the timing of fuel injection in the quenching injection mode includes the timing at which the fuel F injected from the injector 18 is reflected by the piston 12 and adheres to the spark plug 19.

ここで、図５は急冷噴射モードにおける点火プラグ１９の温度推移を示す線図である。図５に符号ａ１で示すように、クランク角が上死点に近づくにつれて、点火プラグ１９の温度は上昇する。つまり、クランク角が上死点に近づくにつれて混合気が断熱圧縮されるため、燃料増量が行われていない通常噴射モードに比べると穏やかではあるものの、混合気の温度上昇に伴って点火プラグ１９の温度も上昇することになる。そして、前述したように、上死点近傍で点火プラグ１９に液体燃料が付着することから、符号ａ２で示すように、点火プラグ１９の温度は急速に低下することになる。つまり、図５に破線Ｘで示したように、点火プラグ１９に液体燃料を付着させなかった場合に比べて、点火プラグ１９に液体燃料を付着させた場合には、点火プラグ１９の温度を急激に低下させることができる。 Here, FIG. 5 is a diagram showing the temperature transition of the spark plug 19 in the quenching injection mode. As shown by reference numeral a1 in FIG. 5, the temperature of the spark plug 19 rises as the crank angle approaches the top dead center. That is, since the air-fuel mixture is adiabatically compressed as the crank angle approaches the top dead center, it is milder than the normal injection mode in which the fuel amount is not increased, but as the temperature of the air-fuel mixture rises, the spark plug 19 The temperature will also rise. Then, as described above, since the liquid fuel adheres to the spark plug 19 near the top dead center, the temperature of the spark plug 19 drops rapidly as shown by reference numeral a2. That is, as shown by the broken line X in FIG. 5, the temperature of the spark plug 19 is sharper when the liquid fuel is attached to the spark plug 19 than when the liquid fuel is not attached to the spark plug 19. Can be reduced to.

このように、液体燃料によって点火プラグ１９を急冷することにより、図４（ｃ）の拡大部分に示すように、点火プラグ１９を破損させることができる。つまり、点火プラグ１９は、中心に配置される中心電極４０と、中心電極４０の外側に設けられる絶縁碍子４１と、絶縁碍子４１の外側に設けられる接地電極４２と、を有している。この点火プラグ１９に対して液体燃料をかけることにより、セラミックス製の絶縁碍子４１を急激に冷やして割ることができる。点火プラグ１９の絶縁碍子４１が割れた場合には、接地電極４２と中心電極４０とが短絡することから、点火プラグ１９の点火機能が失われる。 By quenching the spark plug 19 with the liquid fuel in this way, the spark plug 19 can be damaged as shown in the enlarged portion of FIG. 4C. That is, the spark plug 19 has a center electrode 40 arranged at the center, an insulating insulator 41 provided outside the center electrode 40, and a ground electrode 42 provided outside the insulating insulator 41. By applying liquid fuel to the spark plug 19, the ceramic insulator 41 can be rapidly cooled and cracked. When the insulator 41 of the spark plug 19 is broken, the ground electrode 42 and the center electrode 40 are short-circuited, so that the ignition function of the spark plug 19 is lost.

すなわち、プレイグニッションが継続することによって生じ得るエンジン１１の重篤な損傷に比して軽微な故障状態を、点火プラグ１９を破損させることで意図的に発生させる。これにより、エンジン１１の重篤な損傷を招く前にエンジン不調をドライバ（乗員）に知らせることができる。このとき、点火プラグ１９が破損していない他の気筒（プレイグニッションが発生していない気筒）の発生トルクを抑制して回転数を下げるように制御することで、プレイグニッションの発生をより確実に抑制することができる。また、エンジン不調をドライバに知らせることで、エンジン回転数が低下する運転となるようドライバを誘導することができるため、この点においてもプレイグニッションの発生の抑制に繋げることができる。さらに、点火プラグ１９を冷却することで、プレイグニッションが点火プラグ１９の高温化に起因するものであれば、当該プレイグニッションの発生を一層効果的に抑制することができる。 That is, the ignition plug 19 is intentionally damaged to cause a minor failure state as compared with the serious damage of the engine 11 that may occur due to the continuation of pre-ignition. This makes it possible to notify the driver (occupant) of the engine malfunction before causing serious damage to the engine 11. At this time, by suppressing the torque generated by the other cylinders (the cylinders in which pre-ignition is not generated) in which the spark plug 19 is not damaged and controlling the rotation speed to be lowered, the generation of pre-ignition is more reliable. It can be suppressed. In addition, by notifying the driver of the engine malfunction, it is possible to guide the driver so that the operation is such that the engine speed is lowered, which also leads to suppression of the occurrence of pre-ignition. Further, by cooling the spark plug 19, if the pre-ignition is caused by the high temperature of the spark plug 19, the generation of the pre-ignition can be suppressed more effectively.

なお、プレイグニッションが発生するシリンダに対して点火プラグ１９を破損させる急冷噴射モードが実行されるため、プレイグニッションが発生していない他のシリンダについてはエンジン保護の為のトルク制限はかけるものの正常に機能させることができ、最低限の走行性能を確保することができる。また、エンジンコントローラ３０は、Ｏ₂センサ３５やＡ／Ｆセンサ３６の検出信号に基づいて、点火プラグ１９の点火機能が失われたこと、つまりシリンダ内が失火状況に陥ったことを検出することが可能である。これにより、エンジンコントローラ３０は、点火プラグ１９の機能消失を把握することができ、警告灯４３を点灯させてエンジン不調をドライバに知らせることができる。また、警告灯４３の点灯により、ドライバに対して修理工場等への入庫を促すこともできる。 In addition, since the quenching injection mode that damages the spark plug 19 is executed for the cylinder in which pre-ignition occurs, torque is limited for engine protection for other cylinders in which pre-ignition does not occur, but it is normal. It can be made to function and the minimum running performance can be ensured. Further, the engine controller 30 detects that the ignition function of the spark plug 19 has been lost, that is, that the inside of the cylinder has fallen into a misfire situation, based on the detection signals of the O ₂ sensor 35 and the A / F sensor 36. Is possible. As a result, the engine controller 30 can grasp the loss of function of the spark plug 19, and can turn on the warning light 43 to notify the driver of the engine malfunction. In addition, the warning light 43 can be turned on to urge the driver to enter the repair shop or the like.

［フローチャート］
続いて、前述した燃料噴射モードの切り替えをフローチャートに沿って説明する。図６は燃料噴射モードを切り替える際の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートは、エンジンコントローラ３０によってシリンダ毎に所定周期で実行される。 [flowchart]
Subsequently, the above-mentioned switching of the fuel injection mode will be described with reference to the flowchart. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a procedure for switching the fuel injection mode. The flowchart shown in FIG. 6 is executed by the engine controller 30 at a predetermined cycle for each cylinder.

図５に示すように、ステップＳ１０では、プレイグニッションが発生したか否かが判定される。ステップＳ１０において、プレイグニッションが発生していないと判定された場合には、ステップＳ１１に進み、インジェクタ１８が通常噴射モードで制御される。ステップＳ１０において、プレイグニッションが発生していると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、燃料噴射モードが通常噴射モードから増量噴射モードに切り替えられる。この増量噴射モードを実行することにより、燃料噴射量を増やしてシリンダ内の温度を下げることができ、プレイグニッションを抑制することができる。 As shown in FIG. 5, in step S10, it is determined whether or not pre-ignition has occurred. If it is determined in step S10 that pre-ignition has not occurred, the process proceeds to step S11, and the injector 18 is controlled in the normal injection mode. If it is determined in step S10 that pre-ignition has occurred, the process proceeds to step S12, and the fuel injection mode is switched from the normal injection mode to the increased injection mode. By executing this increased injection mode, the fuel injection amount can be increased and the temperature inside the cylinder can be lowered, and pre-ignition can be suppressed.

このように、燃料噴射量を増加させる増量噴射モードが実行されると、ステップＳ１３に進み、再びプレイグニッションが発生しているか否かが判定される。ステップＳ１３において、プレイグニッションが発生していると判定された場合、つまり増量噴射モードの実行によってもプレイグニッションが収束していないと判定された場合には、ステップＳ１４に進み、燃料噴射モードが増量噴射モードから急冷噴射モードに切り替えられる。 When the increased injection mode for increasing the fuel injection amount is executed in this way, the process proceeds to step S13, and it is determined whether or not pre-ignition has occurred again. If it is determined in step S13 that pre-ignition has occurred, that is, if it is determined that the pre-ignition has not converged even by executing the increase injection mode, the process proceeds to step S14 and the fuel injection mode is increased. It is possible to switch from the injection mode to the quenching injection mode.

このように、増量噴射モードによってもプレイグニッションが収まらない場合、つまりプレイグニッションが継続的に発生する虞がある場合には、燃料噴射の終了タイミングＴｅ３を遅らせる急冷噴射モードが実行される。これにより、プレイグニッションの発生を効果的に抑制しつつ、点火プラグ１９に液体燃料をかけて点火プラグ１９を積極的に破損させる。そして、ステップＳ１５において、点火プラグ１９が破損したことが検出されると、ステップＳ１６に進み、ドライバにエンジン異常を通知するため、警告灯４３が点灯される。なお、ステップＳ１５で点火プラグ１９の破損が検出されないときには、ステップＳ１３に戻ってプレイグニッションが継続しているか否かが判断される。 As described above, when the pre-ignition is not settled even by the increased injection mode, that is, when there is a possibility that the pre-ignition is continuously generated, the quenching injection mode for delaying the fuel injection end timing Te3 is executed. As a result, liquid fuel is applied to the spark plug 19 to positively damage the spark plug 19 while effectively suppressing the generation of pre-ignition. Then, when it is detected in step S15 that the spark plug 19 is damaged, the process proceeds to step S16, and the warning light 43 is turned on to notify the driver of the engine abnormality. When no damage to the spark plug 19 is detected in step S15, the process returns to step S13 to determine whether or not the pre-ignition continues.

これまで説明したように、プレイグニッションが検出された場合には、プレイグニッションを抑制するため、噴射燃料を増加させる増量噴射モードが実行される。そして、増量噴射モードによってもプレイグニッションが収まらない場合、つまりプレイグニッションが継続的に発生する虞がある場合には、燃料噴射の終了タイミングＴｅ３を遅らせる急冷噴射モードが実行される。これにより、プレイグニッションの継続的な発生を効果的に抑制しつつ、エンジン不調をドライバに知らせることができる。 As described above, when pre-ignition is detected, an increased injection mode for increasing the injected fuel is executed in order to suppress the pre-ignition. Then, when the pre-ignition is not settled even by the increased injection mode, that is, when there is a possibility that the pre-ignition is continuously generated, the quenching injection mode for delaying the fuel injection end timing Te3 is executed. This makes it possible to notify the driver of engine malfunction while effectively suppressing the continuous occurrence of pre-ignition.

前述したように、プレイグニッションが継続的に発生する虞がある場合には、点火プラグ１９を積極的に破損させている。つまり、プレイグニッションが継続的に発生する虞がある場合には、点火プラグ１９をヒューズとして機能させることにより、プレイグニッションによる重篤な破損からエンジン１１を保護している。しかも、急冷噴射モードを実行した場合であっても、点火プラグ１９の交換によってエンジン１１を修理することができるため、簡単かつ安価にエンジン１１を修理することができる。また、急冷噴射モードによって点火プラグ１９を物理的に破損させるため、プレイグニッションの発生を簡単に検証することができる。つまり、エンジンコントローラ３０に記録された急速噴射モードの実行状況と、点火プラグ１９の物理的な破損状況とに基づいて、プレイグニッションが発生したことを簡単に検証することができる。 As described above, when there is a possibility that pre-ignition may occur continuously, the spark plug 19 is positively damaged. That is, when there is a possibility that pre-ignition may occur continuously, the spark plug 19 functions as a fuse to protect the engine 11 from serious damage due to pre-ignition. Moreover, even when the quenching injection mode is executed, the engine 11 can be repaired by replacing the spark plug 19, so that the engine 11 can be repaired easily and inexpensively. Further, since the spark plug 19 is physically damaged by the quenching injection mode, the occurrence of pre-ignition can be easily verified. That is, it is possible to easily verify that the pre-ignition has occurred based on the execution status of the rapid injection mode recorded in the engine controller 30 and the physical damage status of the spark plug 19.

前述の説明では、燃料噴射モードを通常噴射モードから増量噴射モードに切り替えた後に、燃料噴射モードを増量噴射モードから急冷噴射モードに切り替えているが、これに限られることはない。つまり、プレイグニッションの発生状況によっては、増量噴射モードを実行することなく、燃料噴射モードを通常噴射モードから急冷噴射モードに切り替えても良い。また、図３に示す例では、急冷噴射モードにおける燃料噴射の終了タイミングＴｅ３を点火時期Ｔｉの前に設定しているが、これに限られることはなく、図３に破線αで示すように、終了タイミングＴｅ３を点火時期Ｔｉの後に設定しても良く、図３に破線βで示すように、終了タイミングＴｅ３を上死点の後に設定しても良い。さらに、図３に示す例では、各燃料噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３を互いに一致させているが、これに限られることはなく、燃料噴射の開始タイミングＴｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３を互いにずらしても良い。 In the above description, the fuel injection mode is switched from the normal injection mode to the increased injection mode, and then the fuel injection mode is switched from the increased injection mode to the quenching injection mode, but the present invention is not limited to this. That is, depending on the state of occurrence of pre-ignition, the fuel injection mode may be switched from the normal injection mode to the quenching injection mode without executing the increase injection mode. Further, in the example shown in FIG. 3, the end timing Te3 of the fuel injection in the quenching injection mode is set before the ignition timing Ti, but the present invention is not limited to this, and as shown by the broken line α in FIG. The end timing Te3 may be set after the ignition timing Ti, or the end timing Te3 may be set after the top dead center as shown by the broken line β in FIG. Further, in the example shown in FIG. 3, the fuel injection start timings Ts1, Ts2, and Ts3 in each fuel injection mode are matched with each other, but the present invention is not limited to this, and the fuel injection start timings Ts1, Ts2, Ts3 May be staggered from each other.

［他の実施の形態］
前述の説明では、通常噴射モードや増量噴射モードと同様のタイミングで、急冷噴射モードにおいても燃料噴射を開始しているが、これに限られることはなく、急冷噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ３を遅らせても良い。ここで、図７はインジェクタ１８の燃料噴射モードの他の例を示す説明図である。また、図８は急冷噴射モードにおける点火プラグ１９の温度推移を示す線図である。なお、図７に示した通常噴射モードおよび増量噴射モードは、図３に示した通常噴射モードおよび増量噴射モードと同じである。また、図８に示した破線Ｘは、図５に示した破線Ｘと同じである。 [Other embodiments]
In the above description, fuel injection is started in the quenching injection mode at the same timing as in the normal injection mode and the increased injection mode, but the present invention is not limited to this, and the fuel injection start timing Ts3 in the quenching injection mode is not limited to this. May be delayed. Here, FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of the fuel injection mode of the injector 18. Further, FIG. 8 is a diagram showing a temperature transition of the spark plug 19 in the quenching injection mode. The normal injection mode and the increased injection mode shown in FIG. 7 are the same as the normal injection mode and the increased injection mode shown in FIG. Further, the broken line X shown in FIG. 8 is the same as the broken line X shown in FIG.

図７に示すように、急冷噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ３は、通常噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ１よりも遅く設定されている。また、急冷噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ３は、増量噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ２よりも遅く設定されている。このように、急冷噴射モードにおける燃料噴射の開始タイミングＴｓ３を遅らせることにより、断熱圧縮後の温度を増大させることで点火プラグ１９に給熱される。 As shown in FIG. 7, the fuel injection start timing Ts3 in the quenching injection mode is set later than the fuel injection start timing Ts1 in the normal injection mode. Further, the fuel injection start timing Ts3 in the quenching injection mode is set later than the fuel injection start timing Ts2 in the increase injection mode. In this way, by delaying the start timing Ts3 of fuel injection in the quenching injection mode, the temperature after adiabatic compression is increased, and the spark plug 19 is supplied with heat.

これにより、図８に符号ｂ１で示すように、図５に示した急冷噴射モードよりも点火プラグ１９の温度を上昇させることができる。そして、図８に示す急冷噴射モードにおいても、上死点近傍で点火プラグ１９に液体燃料を付着させることから、点火プラグ１９は急速に冷却されることになる。すなわち、図８に符号ｂ１で示すように、点火プラグ１９の温度は大きく上昇していることから、図８に符号ｂ２で示すように、その後の急冷過程において点火プラグ１９に大きな温度変化を与えることができる。このように、点火プラグ１９の温度を大きく変化させることにより、点火プラグ１９の絶縁碍子４１をより確実に割ることができる。 As a result, as shown by reference numeral b1 in FIG. 8, the temperature of the spark plug 19 can be raised as compared with the quenching injection mode shown in FIG. Then, even in the quenching injection mode shown in FIG. 8, since the liquid fuel adheres to the spark plug 19 near the top dead center, the spark plug 19 is rapidly cooled. That is, since the temperature of the spark plug 19 has risen significantly as shown by reference numeral b1 in FIG. 8, a large temperature change is given to the spark plug 19 in the subsequent quenching process as shown by reference numeral b2 in FIG. be able to. By greatly changing the temperature of the spark plug 19 in this way, the insulating insulator 41 of the spark plug 19 can be cracked more reliably.

なお、図７に示す例においても、急冷噴射モードにおける燃料噴射時間Ｔ３を通常噴射モードの燃料噴射時間Ｔ１よりも長くして燃料噴射量を増量し、筒内温度をコントロールしながら点火プラグ１９に十分な温度変化を与えるようにすることが好ましい。また、図７に示す急冷噴射モードは継続して実施するのではなく、例えば増量噴射モードから急冷噴射モードに移行した直後に１回あるいは所定回数実施し、その後は図３に示す急冷噴射モードを実施するようにしても良いし、図３に示す急冷噴射モードを実施しても点火プラグ１９の破損に至らない場合に、図７に示す急冷噴射モードを１回あるいは所定回数行うようにしても良い。 Also in the example shown in FIG. 7, the fuel injection time T3 in the quenching injection mode is made longer than the fuel injection time T1 in the normal injection mode to increase the fuel injection amount, and the spark plug 19 is used while controlling the in-cylinder temperature. It is preferable to give a sufficient temperature change. Further, the quenching injection mode shown in FIG. 7 is not continuously executed, but is executed once or a predetermined number of times immediately after shifting from the increase injection mode to the quenching injection mode, and then the quenching injection mode shown in FIG. 3 is performed. It may be carried out, or if the spark plug 19 is not damaged even if the quenching injection mode shown in FIG. 3 is executed, the quenching injection mode shown in FIG. 7 may be performed once or a predetermined number of times. good.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示するエンジン１１は、水平対向エンジンであるが、これに限られることはなく、直列型やＶ型など他の形式のエンジンであっても良い。また、前述の説明では、急冷噴射モードによって、点火プラグ１９の絶縁碍子４１を破損させているが、これに限られることはなく、点火プラグ１９の点火機能を失わせることが可能であれば、点火プラグ１９の他の部位を破損させても良い。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. For example, the engine 11 shown in the figure is a horizontally opposed engine, but the engine is not limited to this, and may be an engine of another type such as an in-line type or a V type. Further, in the above description, the insulating insulator 41 of the spark plug 19 is damaged by the quenching injection mode, but the present invention is not limited to this, and if it is possible to lose the ignition function of the spark plug 19. Other parts of the spark plug 19 may be damaged.

前述の説明では、ノックセンサ３３を用いることにより、シリンダブロック１３の振動に基づいてプレイグニッションを検出しているが、これに限られることはない。例えば、シリンダ内の圧力を検出する圧力センサを設けることにより、シリンダ内圧に基づいてプレイグニッションの発生を検出しても良い。また、燃焼時に発生するイオンを検出するイオン電流センサを設けることにより、イオンの検出タイミングつまり燃焼時期に基づいてプレイグニッションの発生を検出しても良い。 In the above description, the knock sensor 33 is used to detect the pre-ignition based on the vibration of the cylinder block 13, but the present invention is not limited to this. For example, by providing a pressure sensor that detects the pressure inside the cylinder, the occurrence of pre-ignition may be detected based on the pressure inside the cylinder. Further, by providing an ion current sensor that detects ions generated during combustion, the generation of pre-ignition may be detected based on the ion detection timing, that is, the combustion timing.

１０エンジン制御装置
１１エンジン
１２ピストン
１８インジェクタ
１９点火プラグ
３０エンジンコントローラ
３７異常燃焼検出部
３８燃料噴射制御部
Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３開始タイミング
Ｔｅ１，Ｔｅ２，Ｔｅ３終了タイミング 10 Engine control device 11 Engine 12 Piston 18 Injector 19 Spark plug 30 Engine controller 37 Abnormal combustion detection unit 38 Fuel injection control unit Ts1, Ts2, Ts3 Start timing Te1, Te2, Te3 End timing

Claims

An engine control device that controls the engine
An injector provided in the engine and injecting fuel into the cylinder,
An ignition plug provided in the engine and igniting the air-fuel mixture in the cylinder,
An abnormal combustion detector that detects pre-ignition, which is abnormal combustion of the air-fuel mixture,
As the fuel injection mode of the injector has a normal mode that is used when the pre-ignition is not detected, and a first abnormal mode of Ru to damage the spark plug is used when the pre-ignition is detected at least Fuel injection control unit and
Have,
In the first abnormal mode, the fuel injection amount is increased more than the fuel injection amount in the normal mode, and the fuel injection end timing is set later than the fuel injection end timing in the normal mode .
The timing of fuel injection in the first abnormal mode includes the timing at which the fuel injected from the injector changes its direction by the piston in the cylinder and adheres to the spark plug.
Engine control device.

In the engine control device according to claim 1,
The start timing of fuel injection in the first abnormal mode is later than the start timing of fuel injection in the normal mode.
Engine control device.

In the engine control device according to claim 1 or 2 .
The fuel injection control unit
When the pre-ignition is detected during the normal mode, the fuel injection mode of the injector is switched to the second abnormal mode in which the fuel injection amount is larger than that of the normal mode.
When the pre-ignition is detected during the second abnormal mode, the fuel injection mode of the injector is switched to the first abnormal mode.
The end timing of fuel injection in the first abnormal mode is later than the end timing of fuel injection in the second abnormal mode.
Engine control device.