JPWO2013132613A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

この発明は、定期的かつ強制的に気筒内に堆積したデポジットを剥離して、プレイグニッションの連続発生を未然に抑制する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 内燃機関は、プレイグニッションの発生可能性が高まる低速プレイグニッション領域を低回転高負荷領域に有する。気筒内に吸入された混合気に点火する点火手段(16)を備える。運転領域が、前記低速プレイグニッション領域以外の領域、かつ、点火時期の進角により強制的にノッキングを発生可能な下限負荷以上の強制ノック可能領域にある場合に、所定の制御間隔で、強制的に前記点火手段による点火時期を進角させて、前記運転領域における通常燃焼時よりも高く、かつ、プレイグニッション発生時よりも低い最大筒内圧を発生させる。前記運転領域の負荷が高いほど前記制御間隔を長く、前記運転領域の負荷が低いほど前記制御間隔を短くする。

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。

従来、燃料および空気の混合気を点火プラグの火花により着火、燃焼させる内燃機関において、点火プラグによる点火の前に、気筒（燃焼室）内の混合気が自己着火する異常燃焼（以下、「プレイグニッション」という。）が発生することが知られている。また、気筒内に堆積したデポジットがプレイグニッションの発生要因の１つであることが知られている。プレイグニッションが発生すると、通常燃焼（正常燃焼）に比して激しい燃焼が生じる。

プレイグニッション発生の抑制を目的としたデポジット除去技術として、例えば、特許文献１に開示された内燃機関の制御装置が知られている。特許文献１に開示された内燃機関の制御装置は、まず、プレイグニッションの発生を検出する。さらに、デポジット堆積量が推定され、デポジット堆積量に反比例する通常運転期間が設定される。そして、プレイグニッションの発生が検出された後、プレイグニッション発生気筒への燃料カット制御と、上記通常運転期間の通常運転とが交互に実行される。
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。

日本特開平９−２２２０３０号公報 日本特開２００６−１１８４８３号公報 日本特開２００７−２３１７４１号公報 日本特開２０１１−１１１９４３号公報

ところで、低回転高負荷領域には、プレイグニッションの発生可能性が高まる低速プレイグニッション領域が存在する。低速プレイグニッション領域において、気筒内に堆積したデポジットに起因するプレイグニッションが発生する場合がある。気筒内に多量のデポジットが堆積した状態で、一旦プレイグニッションが発生すると、その後プレイグニッションが連続発生する傾向がある。プレイグニッションが連続発生すれば、内燃機関を構成する部材（例えば、ピストン）に材料強度保証以上のストレスを与えるおそれがある。

上記従来の内燃機関の制御装置は、気筒内に堆積したデポジットの量（以下、「筒内デポジット堆積量」という。）を推定する。しかし、その推定方法は、プレイグニッションが発生するまでの時間を計測するものである。すなわち、筒内デポジット堆積量は、プレイグニッションが発生した後、事後的に計測される。また、上記従来の内燃機関の制御装置は、プレイグニッションが発生した後、筒内デポジット堆積量に応じて、デポジット除去操作を実行する。しかしながら、すでに多量のデポジットが堆積しているため、このような事後的なデポジット除去操作では、上述したプレイグニッションの連続発生を抑制できない。

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、定期的かつ強制的に気筒内に堆積したデポジットを剥離して、プレイグニッションの連続発生を未然に抑制することのでき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、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッションの発生可能性が高まる低速プレイグニッション領域を低回転高負荷領域に有する内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の気筒内に吸入された混合気に点火する点火手段と、
運転領域が、前記低速プレイグニッション領域以外の領域、かつ、点火時期の進角により強制的にノッキングを発生可能な下限負荷以上の強制ノック可能領域にある場合に、所定の制御間隔で、強制的に前記点火手段による点火時期を進角させて、前記運転領域における通常燃焼時よりも高く、かつ、プレイグニッション発生時よりも低い最大筒内圧を発生させるデポジット剥離制御手段と、
前記運転領域の負荷が高いほど前記制御間隔を長く、前記運転領域の負荷が低いほど前記制御間隔を短くする制御間隔補正手段と、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、
前記強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域での運転が所定時間以上続いた後、運転領域が前記強制ノック可能領域に入った場合に、前記制御間隔を短くする制御と、前記デポジット剥離制御手段による点火時期の進角量を増大補正する制御との少なくとも一方を実行する制御手段、を更に備え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、
筒内デポジット堆積量を取得する筒内デポジット堆積量取得手段と、
前記筒内デポジット堆積量が閾値よりも大きい場合に、前記制御間隔を短くする制御と、前記デポジット剥離制御手段による点火時期の進角量を増大補正する制御の少なくとも一方を実施する制御手段、を更に備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
前記強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域での運転が所定時間以上続いた直後に、運転領域が前記低速プレイグニッション領域に入った場合に、負荷を制限する制御と、空燃比をリッチ化する制御との少なくとも一方を実行するプレイグニッション抑制手段、を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、低速プレイグニッション領域以外の強制ノック可能領域で、定期的かつ強制的に大きな筒内圧を生じさせて、気筒内に堆積したデポジットを剥離させることができる。そのため、その後、運転領域が低速プレイグニッション領域に入った場合におけるプレイグニッションの連続発生を未然に抑制することができる。また、第１の発明によれば、運転領域の負荷が高いほど制御間隔を長く、運転領域の負荷が低いほど制御間隔を短くする。そのため、内燃機関を構成する部材に必要以上のストレスを与えることなく、気筒内に堆積したデポジットを適切に剥離することができる。

第２の発明によれば、強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域、すなわち、デポジット剥離制御を実行できない領域での運転が所定時間以上続くことにより堆積したデポジットを、短時間で剥離することができる。

第３の発明によれば、筒内デポジット堆積量に応じて、デポジット剥離制御の度合いを調整することができる。

強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域、すなわち、デポジット剥離制御を実行できない領域での運転が所定時間以上続くことにより、気筒内に多量のデポジットが堆積する。第４の発明によれば、デポジット剥離制御が十分に実行されない状態で、運転領域が低速プレイグニッション領域に入った場合でも、プレイグニッションの発生を抑制することができる。

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図である。 通常燃焼時と異常燃焼時とにおける筒内圧波形を表した図である。 ＰｍａｘまたはＰｓ＿ｍａｘと、プレイグニッションまたはノッキング１回当たりのデポジット剥離量との関係を表した図である。 低速プレイグニッション領域と、デポジット剥離制御を実行可能な下限負荷とを示す図である。 デポジット剥離制御を実行した場合における、ピストンデポジット膜の厚さの変化を示す図である。 第２デポジット剥離制御の具体例を説明するための図である。 実施の形態１のデポジット剥離制御を実行した場合におけるピストンデポジット膜の厚さの変化を示す図である。 第３デポジット剥離制御の具体例を説明するための図である。 プレイグニッションの発生頻度からデポジット厚さを推定することについて説明するための図である。 筒内圧センサのゲイン変化量からデポジット厚さを推定することについて説明するための図である。

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のシステム構成を説明するための概念図である。図１に示すシステムは、内燃機関（以下、単にエンジンともいう。）１０を備えている。内燃機関１０は、過給によるダウンサイジングが図られたエンジンである。内燃機関１０は、複数の気筒１２を備えている。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。

各気筒１２には、燃料を気筒（燃焼室）内に直接噴射するインジェクタ１４、混合気に点火するための点火プラグ１６、および、筒内圧に応じた信号を出力する筒内圧センサ１８が設けられている。各気筒１２には、吸気通路２０および排気通路２２が接続されている。

各気筒１２から排出される排気ガスは、排気通路２２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過給機２４を備えている。過給機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、排気通路２２に配置されている。コンプレッサ２４ｂは、吸気通路２０に配置されている。タービン２４ａの下流には、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。

吸気通路２０の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８の下流近傍には、吸気通路２０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、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。

エアクリーナ２８を通って吸入された新気は、過給機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１２に分配されて流入する。

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１８、エアフローメータ３０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、上述したインジェクタ１４、点火プラグ１６、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、各種センサの出力、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、各種センサの出力に基づいて、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（機関回転数）を算出し、エアフローメータ３０の出力に基づいて吸入空気量を算出する。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）を算出する。吸入空気量、負荷等に基づいて燃料噴射量を算出する。燃料噴射量の基本量として、例えば排気空燃比を理論空燃比（ストイキ）にする燃料量が設定される。クランク角に基づいて燃料噴射時期や点火時期を決定する。そして、これらの時期が到来したときに、インジェクタ１４及び点火プラグ１６を駆動する。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。

また、ＥＣＵ５０は、ＫＣＳ（Knock Control System）を制御する。ＫＣＳ制御では、点火時期をノッキングの発生しない限界に制御する。具体的には、ノックセンサ５４により検出されるノッキング強度が、ノック閾値以上であるか否かを判定する。ノック閾値以上である場合にはノッキングが発生したと判断する。そして、ノッキングが発生した場合には、失火原因となる遅角上限値を超えない範囲で点火時期を所定角度ずつ遅角する。一方、ノッキングが発生しない場合には、進角上限値を超えない範囲で点火時期を所定角度ずつ進角する。なお、ノック閾値は、例えばトレースノック（ごく微細かつ衝撃波も弱いノッキング）の大きさに設定されている。

［デポジット剥離によるプレイグニッションの連続発生］
図２は、通常燃焼時と異常燃焼時とにおける筒内圧波形を表した図である。図２には、圧縮上死点付近の筒内圧波形が表されている。６０は、通常燃焼時の筒内圧波形、６２は、プレイグニッション発生時のノック波形、６４は、プレイグニッション発生時のなまし筒内圧波形を表している。プレイグニッション発生時のなまし筒内圧波形は、高周波数で大きく振動するノック波形を平滑化処理（なまし処理）した波形である。Ｐｍａｘはプレイグなまし最大筒内圧であり、Ｐｓ＿ｍａｘはノック波形最大ピーク値である。図２に示すように、プレイグニッション発生時（６４）には、通常燃焼時（６０）の数倍の筒内圧が生じる。

図３は、ＰｍａｘまたはＰｓ＿ｍａｘと、プレイグニッションまたはノッキング１回当たりのデポジット剥離量との関係を表した図である。図３に示すように、筒内圧が高いほど、気筒内に堆積したデポジットの剥離量は多い。

ところで、本実施形態のシステムのような過給ダウンサイズエンジンは、低回転高負荷領域に、突発的なプレイグニッションが発生し易い低速プレイグニッション領域を有する。気筒内に堆積したデポジットは、プレイグニッションの発生要因の１つである。内燃機関１０の高負荷（筒内高温）運転時に、デポジットが着火源となり、プレイグニッションが発生する。気筒内に堆積したデポジットに起因するプレイグニッションは、筒内デポジット堆積量の増加に伴って連続して発生する傾向がある。そのため、気筒内に多量のデポジットが堆積した状態で、エンジン回転数と負荷とで定める運転領域が低速プレイグニッション領域に入ると、プレイグニッションが連続発生するおそれがある。プレイグニッションが連続発生すれば、内燃機関を構成する部材にダメージを与えるおそれがある。

［実施の形態１における特徴的機能］
その対策として、本実施形態のシステムでは、定期的かつ強制的に気筒内に堆積したデポジットを剥離して、プレイグニッションの連続発生を未然に抑制する。以下、図４、図５を用いて本実施形態の特徴的機能について説明する。

図４は、実施の形態１のシステムにおける低速プレイグニッション領域と、デポジット剥離制御を実行可能な下限負荷とを示す図である。下限負荷６６は、点火時期の過進角により強制的に擬似プレイグニッションを発生可能な負荷の下限値である。下限負荷６６は、低速プレイグニッション領域の負荷よりも低い。本明細書において、下限負荷６６以上の領域を強制ノック可能領域と称する。ここで、上述の「擬似プレイグニッション」とは、通常燃焼時よりも高く、且つ、プレイグニッション発生時よりも低い最大筒内圧を発生させる燃焼をいう。この筒内圧は、内燃機関１０に用いられるピストンの材料強度保証値に応じた保証圧力以内に設計される。上述の「点火時期の過進角」とは、ＫＣＳ制御による進角量よりも大きな進角であり、トレースノックよりも大きな擬似プレイグニッションを発生させる進角である。

（デポジット剥離制御機能）
本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、デポジット剥離制御機能を備える。デポジット剥離制御機能は、現在の運転領域が、低速プレイグニッション領域以外の領域、かつ、点火時期の過進角により強制的にノッキングを発生可能な下限負荷以上の強制ノック可能領域にある場合に、所定の制御間隔で、強制的に点火プラグ１６の点火時期を過進角させて、擬似プレイグニッションを発生させる。

このデポジット剥離制御機能によれば、低速プレイグニッション領域以外の領域で、定期的かつ強制的に筒内に堆積したデポジットが剥離される。未然に筒内デポジット堆積量が低減されるため、その後、運転領域が低速プレイグニッション領域に入った場合におけるプレイグニッションの連続発生を抑制することができる。

図５は、上述したデポジット剥離制御を実行した場合における、ピストンに付着するデポジット膜（以下、単にピストンデポジット膜という。）の厚さの変化を示す図である。破線６８は、デポジットに起因するプレイグニッションが発生するクライテリアである。デポジット剥離制御を実行しない場合（実線７０）には、運転時間の経過に応じて、ピストンデポジット膜の厚さがクライテリア（破線６８）を超える。一方、デポジット剥離制御を実行する場合（実線７２）には、所定の制御間隔（ｔ_ｈ）で、デポジットが剥離され、デポジットの厚さがクライテリア以下の厚さに維持される。そのため、その後、運転領域が低速プレイグニッション領域に入った場合でも、プレイグニッションの連続発生が抑制される。

（制御間隔補正機能）
デポジット剥離制御では、所定の制御間隔で、点火時期を過進角させて、擬似プレイグニッションを生じさせる。しかしながら、内燃機関１０を構成する部材の材料強度保証、燃費、エミッション、ドライバビリティ等の観点から、デポジット剥離制御の実行は必要十分であることが望ましい。

そこで、本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、さらに制御間隔補正機能を備える。制御間隔補正機能は、デポジット剥離制御の制御間隔を負荷に応じて補正する。制御間隔補正機能は、運転領域の負荷が高いほど制御間隔を長く、運転領域の負荷が低いほど制御間隔を短く補正する。具体的には、この制御間隔はベース値と補正値を含む。ベース値は予め初期設定されている。このベース値に負荷に応じた補正値が加えられ、補正後の制御間隔が算出される。

負荷が高いほど擬似プレイグニッションによる衝撃波は大きい。１回当たりのデポジット剥離量が多いため、制御間隔を長く設定すれば足りる。また、負荷が低いほど擬似プレイグニッションによる衝撃波は小さい。１回当たりのデポジット剥離量が少ないため、制御間隔を短く設定してデポジットを剥離する回数を増やす必要がある。

この制御間隔補正機能によれば、内燃機関１０を構成する部材に必要以上のダメージ（ストレス）を与えることなく、気筒内に堆積したデポジットを適切に剥離することができる。

ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、説明容易のために、強制ノック可能領域の下限負荷６６を定めている。しかし、この下限負荷は、エンジン回転数等に応じて変化する値であっても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。

また、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のような筒内直噴エンジンには限定されない。ポート噴射式のエンジンにも本発明の適用は可能である。また、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のようなタービン２４ａを有する過給機付きエンジンに限定されない。スーパーチャージャを備えたエンジンや、自然吸気エンジンにも本発明の適用は可能である。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。

尚、上述した実施の形態１においては、点火プラグ１６が前記第１の発明における「点火手段」に相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記デポジット剥離制御機能を備えることにより前記第１の発明における「デポジット剥離制御手段」が、上記制御間隔補正機能を備えることにより前記第１の発明における「制御間隔補正手段」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６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の構成に加え、ＥＣＵ５０が後述する第２デポジット剥離制御機能を備える。

［実施の形態２における特徴的機能］
実施の形態１のデポジット剥離制御は、運転領域が、強制ノック可能領域の下限負荷よりも高い場合に実行される。一方、運転領域が、強制ノック可能領域の下限負荷よりも低い場合には実行されない。そのため、強制ノック可能領域よりも低負荷領域、すなわち、ノッキングが発生しない領域での運転が長時間続くと、気筒内に多量のデポジットが堆積する。

（第２デポジット剥離制御機能）
そこで、本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、第２デポジット剥離制御機能を備える。第２デポジット剥離制御機能は、強制ノック可能領域の下限負荷よりも負荷が低い領域、すなわち、デポジット剥離制御を実行できない領域での運転が所定時間以上続いた後、運転領域が強制ノック可能領域に入った場合に、次の（１）、（２）の少なくとも一方の制御を所定時間実行する。
（１）点火時期を過進角する制御間隔のベース値を小さくする制御
（２）デポジット剥離制御機能による点火時期の進角量を増大補正する制御

（１）の制御によれば、点火時期を過進角する制御間隔が短くなるため、擬似プレイグニッションの発生頻度が増大する。そのため、短時間で筒内デポジット堆積量を低減することができる。（２）の制御によれば、ノッキングの大きさが大きくなる。そのため、短時間で筒内デポジット堆積量を低減することができる。上述の（１）の制御、（２）の制御、または、（１）と（２）の両方の制御を実行することにより、低速プレイグニッション領域におけるプレイグニッションの連続発生を未然に抑制することができる。

図６は、（１）の制御の具体例を説明するための図である。下限負荷６６よりも低い領域は、点火時期を過進角させてもノッキングが発生しない領域である。この領域での運転が所定時間以上続いた後、負荷が増大して下限負荷６６を越えた場合、期間Ａの間、（１）の制御に基づくデポジット剥離制御が実行される。これにより、頻度高くデポジット剥離制御が実行される。そのため、デポジット剥離制御を実行できなかった期間中に堆積したデポジットを短時間で剥離することができる。期間Ａの経過後は、制御間隔のベース値を初期設定時の値に戻す（期間Ｂ）。

ところで、上述した実施の形態２のシステムのＥＣＵ５０は、次の禁止機能を更に備えてもよい。この禁止機能は、強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域での運転が所定時間以上続いた後、運転領域が強制ノック可能領域に入った場合に、制御間隔補正機能による制御間隔の補正を所定時間禁止する。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、第２デポジット剥離制御機能を備えることにより前記第２の発明における「制御手段」が実現されている。

実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図７〜図１０を参照して本発明の実施の形態３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又は２の構成に加え、ＥＣＵ５０が後述する第３デポジット剥離制御機能を備える。

［実施の形態３における特徴的機能］
図７は、実施の形態１で述べたデポジット剥離制御を実行した場合におけるピストンデポジット膜の厚さの変化を示す図である。破線６８は、デポジットに起因するプレイグニッションが発生するクライテリアである。実線７４は、通常燃料使用時においてピストンデポジット膜の厚さの変化を、実線７６は、粗悪燃料使用時においてピストンデポジット膜の暑さの変化を表している。実線７６に示すように、粗悪燃料使用時は、通常燃料使用時に比してデポジット堆積量が増大し、クライテリア（破線６８）を越えるおそれがある。

（第３デポジット剥離制御機能）
そこで、本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、第３デポジット剥離制御機能と、気筒デポジット堆積量を取得する筒内デポジット堆積量取得機能とを備える。第３デポジット剥離制御機能は、まず、筒内デポジット堆積量取得機能により取得された筒内デポジット堆積量が閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、筒内デポジット堆積量が閾値よりも大きい場合に、次の（１）、（２）の少なくとも一方の制御を実行する。
（１）点火時期を過進角する制御間隔のベース値を小さくする制御
（２）デポジット剥離制御機能による点火時期の進角量を増大補正する制御

（１）の制御によれば、点火時期を過進角する制御間隔が短くなるため、擬似プレイグニッションの発生頻度が増大する。そのため、初期設定時のベース値を用いたデポジット剥離制御（実施の形態１）に比して、多くのデポジットを剥離することができる。（２）の制御によれば、ノッキングの大きさが大きくなる。そのため、初期設定時のベース値を用いたデポジット剥離制御（実施の形態１）に比して、多くのデポジットを剥離することができる。上述の（１）の制御、（２）の制御、または、（１）と（２）の両方の制御を実行することにより、低速プレイグニッション領域におけるプレイグニッションの連続発生を未然に抑制することができる。

図８は、（１）の制御の具体例を説明するための図である。実線７８は、（１）の制御に基づくデポジット剥離制御が実行された場合のピストンデポジット膜の厚さの変化を表している。制御間隔のベース値を小さくすることにより、擬似プレイグニッションの発生頻度が増し、筒内デポジット堆積量をクライテリア（破線６８）以下に維持することができる（実線７８）。

次に、筒内デポジット堆積量を取得する筒内デポジット堆積量取得機能について説明する。

筒内デポジット堆積量は、例えば、プレイグニッションの発生頻度の増加率に基づいて推定可能である。図９は、プレイグニッションの発生頻度からデポジット厚さを推定することについて説明するための図である。デポジット厚さがクライテリアを越えた状態で、運転領域が低速プレイグニッション領域に入った場合、プレイグニッションの発生頻度が急増する（８０）。プレイグニッションの発生によりデポジットが剥がれ、クライテリア以下になると、その発生頻度は一定に戻る。そのため、低速プレイグニッション領域に入った後の、短期間でのプレイグニッションの発生頻度から、デポジット厚さがクライテリア内にあるか否かを判定することができる。

また、筒内デポジット堆積量は、筒内圧センサ１８のゲイン変化量に基づいても推定可能である。図１０は、筒内圧センサ１８のゲイン変化量からデポジット厚さを推定することについて説明するための図である。実線８２は、通常燃焼時（筒内デポジット未堆積時）の筒内圧波形である。実線８４は、デポジット厚さがクライテリア以内の場合の筒内圧波形であり、実線８６は、デポジット厚さがクライテリアを超えている場合の筒内圧波形である。矢印Ａは、デポジット厚さがクライテリア以内の場合のゲイン変化量、矢印Ｂは、デポジット厚さがクライテリアを超えている場合のゲイン変化量である。このように、デポジット厚さが大きくなるにつれ、ゲイン変化量は大きく変化する傾向にある。よって、ゲイン変化量から、デポジット厚さがクライテリア内にあるか否かを判定することができる。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記筒内デポジット堆積量取得機能を備えることにより前記第３の発明における「筒内デポジット堆積量取得手段」が、上記第３デポジット剥離制御機能を備えることにより前記第３の発明における「制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、本発明の実施の形態４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乃至３のいずれかの構成に加え、ＥＣＵ５０が後述するプレイグニッション抑制機能を備える。

［実施の形態４における特徴的機能］
実施の形態１におけるデポジット剥離制御は、運転領域が、強制ノック可能領域の下限負荷よりも高い場合に実行される。一方、運転領域が、強制ノック可能領域の下限負荷よりも低い場合には実行されない。そのため、強制ノック可能領域よりも低負荷領域、すなわち、ノッキングが発生しない領域での運転が長時間続くと、気筒内に多量のデポジットが堆積する。その後、負荷が急増すると、デポジット剥離制御が十分に実行されない状態で、運転領域が低速プレイグニッション領域に入る。この場合、プレイグニッションの連続発生が懸念される。

そこで、本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、プレイグニッション抑制機能を備える。プレイグニッション抑制機能は、強制ノック可能領域の下限負荷よりも負荷が低い領域、すなわち、デポジット剥離制御を実行できない領域での運転が所定時間以上続いた直後に、運転領域が低速プレイグニッション領域に入った場合に、次の（１）、（２）の少なくとも一方の制御を実行する。なお、直後とは、例えば、第２デポジット剥離制御が実行される所定期間（図６の期間Ａ）内である。
（１）負荷を制限する制御
（２）空燃比をリッチ化する制御

（１）の制御は、スロットルバルブの開度を下げる等によって実現することができる。負荷を制限することにより、プレイグニッションの発生が抑制される。（２）の制御は、燃料噴射量の増量補正により実現することができる。燃料の気化潜熱により筒内温度が低下することで、プレイグニッションの発生が抑制される。

尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、プレイグニッション抑制機能を備えることにより前記第４の発明における「プレイグニッション抑制手段」が実現されている。

１０ 内燃機関（エンジン）
１２ 気筒
１４ インジェクタ
１６ 点火プラグ
１８ 筒内圧センサ
２０ 吸気通路
２２ 排気通路
２４ 過給機
２４ａ タービン
２４ｂ コンプレッサ
３０ エアフローメータ
３４ スロットルバルブ
５０ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５２ クランク角センサ
５４ ノックセンサ
６６ 下限負荷

Claims (4)

1. プレイグニッションの発生可能性が高まる低速プレイグニッション領域を低回転高負荷領域に有する内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の気筒内に吸入された混合気に点火する点火手段と、
   運転領域が、前記低速プレイグニッション領域以外の領域、かつ、点火時期の進角により強制的にノッキングを発生可能な下限負荷以上の強制ノック可能領域にある場合に、所定の制御間隔で、強制的に前記点火手段による点火時期を進角させて、前記運転領域における通常燃焼時よりも高く、かつ、プレイグニッション発生時よりも低い最大筒内圧を発生させるデポジット剥離制御手段と、
   前記運転領域の負荷が高いほど前記制御間隔を長く、前記運転領域の負荷が低いほど前記制御間隔を短くする制御間隔補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域での運転が所定時間以上続いた後、運転領域が前記強制ノック可能領域に入った場合に、前記制御間隔を短くする制御と、前記デポジット剥離制御手段による点火時期の進角量を増大補正する制御との少なくとも一方を実行する制御手段、
   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。
3. 筒内デポジット堆積量を取得する筒内デポジット堆積量取得手段と、
   前記筒内デポジット堆積量が閾値よりも大きい場合に、前記制御間隔を短くする制御と、前記デポジット剥離制御手段による点火時期の進角量を増大補正する制御の少なくとも一方を実施する制御手段、
   を更に備え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。
4. 前記強制ノック可能領域よりも負荷が低い領域での運転が所定時間以上続いた直後に、運転領域が前記低速プレイグニッション領域に入った場合に、負荷を制限する制御と、空燃比をリッチ化する制御との少なくとも一方を実行するプレイグニッション抑制手段、
   を更に備える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。

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