WO2013008296A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2013008296A1
WO2013008296A1 PCT/JP2011/065805 JP2011065805W WO2013008296A1 WO 2013008296 A1 WO2013008296 A1 WO 2013008296A1 JP 2011065805 W JP2011065805 W JP 2011065805W WO 2013008296 A1 WO2013008296 A1 WO 2013008296A1
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abnormal combustion
cylinder pressure
maximum
pressure value
pmax
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PCT/JP2011/065805
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矢口　寛
村上　元一
太作 尾崎
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トヨタ自動車株式会社
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Priority to PCT/JP2011/065805 priority patent/WO2013008296A1/ja
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses a combustion control device for an internal combustion engine.
  • This conventional combustion control device detects abnormal combustion (preignition) based on the output of an in-cylinder pressure sensor that detects in-cylinder pressure.
  • pre-ignition abnormal combustion
  • the ignition timing is retarded or the air-fuel ratio is enriched in order to suppress pre-ignition.
  • the applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems. Even when abnormal combustion occurs continuously or almost continuously over a plurality of cycles, the piston temperature is excessively increased. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can suitably achieve both prevention and deterioration prevention of various performances of the internal combustion engine associated with the execution of abnormal combustion suppression control.
  • a first invention is a control device for an internal combustion engine, In-cylinder pressure acquisition means for acquiring the in-cylinder pressure of the internal combustion engine; Abnormal combustion detection means for detecting the presence or absence of abnormal combustion based on the in-cylinder pressure acquired by the in-cylinder pressure acquisition means; When continuous or almost continuous abnormal combustion is detected, if the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is low, abnormal combustion will occur compared to the case where the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal occurrence is high.
  • Abnormal combustion suppression control adjusting means for making it difficult to perform abnormal combustion suppression control to be suppressed; It is characterized by providing.
  • the second invention is the first invention, wherein
  • the abnormal combustion suppression control adjusting means is configured to detect abnormal combustion based on the product of the temperature increase rate of the piston set to be higher as the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is higher and the number of occurrences of abnormal combustion.
  • the abnormal combustion suppression control adjusting means has a predetermined piston temperature calculated based on the piston temperature increase estimated by the piston temperature increase estimation means when a continuous or almost continuous abnormal combustion is detected. The execution of the abnormal combustion suppression control is adjusted so that the temperature is lower than the allowable temperature.
  • the third invention is the first invention, wherein
  • the abnormal combustion suppression control adjusting means executes the abnormal combustion suppression control when the number of occurrences of abnormal combustion when a continuous or almost continuous abnormal combustion is detected reaches a predetermined allowable number of abnormal combustion.
  • the abnormal combustion allowable number is different according to the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion occurrence, The allowable number of times of abnormal combustion used when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is low is larger than the allowable number of times of abnormal combustion used when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is high.
  • 4th invention is set in 3rd invention, Occurrence of abnormal combustion at a certain maximum in-cylinder pressure value when the occurrence frequency of abnormal combustion is acquired for each maximum in-cylinder pressure value with respect to at least two maximum in-cylinder pressure values during operation of the internal combustion engine
  • the frequency is equal to or higher than a first predetermined value
  • the first abnormal combustion allowable number for the maximum in-cylinder pressure value is increased, and the abnormal combustion allowable number for the other at least one maximum in-cylinder pressure value is decreased.
  • An abnormal combustion allowable frequency changing means is further provided.
  • the fifth invention is the third or fourth invention, wherein Occurrence of abnormal combustion at a certain maximum in-cylinder pressure value when the occurrence frequency of abnormal combustion is acquired for each maximum in-cylinder pressure value with respect to at least two maximum in-cylinder pressure values during operation of the internal combustion engine
  • the frequency is less than the second predetermined value
  • the abnormal combustion allowable number for the maximum in-cylinder pressure value is decreased, and the abnormal combustion allowable number for the at least one other maximum in-cylinder pressure value is increased.
  • An abnormal combustion allowable frequency changing means is further provided.
  • the maximum in-cylinder pressure value at the time of occurrence of abnormal combustion is high (when the piston temperature is relatively likely to rise as compared to the case where the maximum in-cylinder pressure value is low), the maximum cylinder As compared with the case where the internal pressure value is low, the abnormal combustion suppression control is easily performed. As a result, it is possible to satisfactorily prevent an excessive increase in the piston temperature when abnormal combustion occurs under a situation where the maximum in-cylinder pressure value is high.
  • the maximum in-cylinder pressure value when abnormal combustion occurs is low (when the occurrence frequency of abnormal combustion is relatively higher than when the maximum in-cylinder pressure value is high)
  • the maximum As compared with the case where the in-cylinder pressure value is high the abnormal combustion suppression control is less likely to be executed.
  • the maximum in-cylinder pressure value when abnormal combustion occurs is Compared to the case where abnormal combustion occurs continuously or almost continuously under high conditions, the temperature rise amount is estimated as a low value. For this reason, when the maximum in-cylinder pressure value at the time of occurrence of abnormal combustion is lower, the number of occurrences of abnormal combustion allowed before the abnormal combustion suppression control is executed is larger than when the maximum in-cylinder pressure value is high.
  • the present invention when continuous or almost continuous abnormal combustion is detected, when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is low, abnormal combustion is suppressed compared to when it is high. Control can be made difficult to execute. According to the present invention, it is possible to manage the piston temperature with high accuracy regardless of the level of the individual maximum in-cylinder pressure value when continuous or almost continuous abnormal combustion is detected.
  • the third invention when continuous or nearly continuous abnormal combustion occurs, the number of occurrences of abnormal combustion under the maximum in-cylinder pressure value when any abnormal combustion occurs is
  • the abnormal combustion suppression control is executed only when the allowable abnormal combustion frequency set for each maximum in-cylinder pressure value is reached.
  • the allowable number of times of abnormal combustion used when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is low is compared with the allowable number of times of abnormal combustion used when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is high.
  • the present invention when continuous or almost continuous abnormal combustion is detected, when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is low, abnormal combustion is suppressed compared to when it is high Control can be made difficult to execute.
  • the abnormal combustion allowable number for the maximum in-cylinder pressure value is increased, and at least the other A process for reducing the allowable number of abnormal combustions for one maximum in-cylinder pressure value is executed.
  • the allowable number of abnormal combustion with respect to the maximum in-cylinder pressure value is decreased, and at least the other Processing for increasing the allowable number of abnormal combustions for one maximum in-cylinder pressure value is executed.
  • FIG. 5 is a P ⁇ diagram representing in-cylinder pressure waveforms during normal (normal) combustion and pre-ignition occurrence, respectively. It is a figure showing the driving
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of an internal combustion engine 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10.
  • a piston 12 is provided in the cylinder of the internal combustion engine 10.
  • a combustion chamber 14 is formed on the top side of the piston 12 in the cylinder.
  • An intake passage 16 and an exhaust passage 18 communicate with the combustion chamber 14.
  • an air flow meter 20 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake passage 16 is provided.
  • a compressor 22 a of the turbocharger 22 is disposed in the intake passage 16 on the downstream side of the air flow meter 20.
  • an electronically controlled throttle valve 24 is provided in the intake passage 16 on the downstream side of the compressor 22a.
  • Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a fuel injection valve 26 for directly injecting fuel into the combustion chamber 14 (in-cylinder) and an ignition plug 28 for igniting the air-fuel mixture. Further, a turbine 22 b of the turbocharger 22 is disposed in the exhaust passage 18. A catalyst 30 for purifying exhaust gas is disposed in the exhaust passage 18 on the downstream side of the turbine 22b.
  • the system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 32.
  • the ECU 32 operates the internal combustion engine 10 such as the in-cylinder pressure sensor 34 for detecting the in-cylinder pressure P and the crank angle sensor 36 for detecting the engine speed.
  • Various sensors for detecting the state are connected.
  • Various actuators for controlling the operation of the internal combustion engine 10 such as the throttle valve 24, the fuel injection valve 26, and the spark plug 28 are connected to the output portion of the ECU 32.
  • the ECU 32 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by driving the various actuators according to a predetermined program based on the sensor outputs.
  • FIG. 2 is a P ⁇ diagram representing in-cylinder pressure waveforms during normal (normal) combustion and pre-ignition.
  • FIG. 2 is a diagram showing a change in the in-cylinder pressure P from the compression stroke to the expansion stroke.
  • pre-ignition when pre-ignition (hereinafter simply referred to as “pre-ignition”) occurs as abnormal combustion, the in-cylinder pressure P increases rapidly at a timing earlier than that during normal combustion.
  • maximum in-cylinder pressure Pmax the maximum in-cylinder pressure value during one cycle
  • the maximum in-cylinder pressure Pmax the maximum value of the locus of the central value of the fluctuation of the in-cylinder pressure P at the time of occurrence of the pre-ignition is used.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operation region where pre-ignition occurs.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the piston design temperature and the torque of the internal combustion engine 10. Note that the torque values A to C in FIG. 4 correspond to the torque values at the engine speed NE_1 in FIG.
  • the low-rotation high-load (torque) region of the internal combustion engine 10 is an operation region (pre-gage generation region) in which pre-ignition is likely to occur.
  • the temperature of the piston 12 increases as the load (torque) increases.
  • the piston design temperature (more specifically, the design temperature of the representative portion (for example, the top) of the piston 12) is set (assumed) to increase as the torque increases.
  • the allowable piston temperature Tmax for guaranteeing a predetermined piston strength is set as a value having a margin with respect to the piston design temperature in consideration of the occurrence of pre-ignition.
  • FIG. 5 is a diagram showing a tendency of the temperature increase of the piston 12 in relation to the number of pre-ignition times and the maximum in-cylinder pressure Pmax.
  • pre-ignition occurs, the temperature of the piston 12 rises. If the generated plague is a single shot, even if the temperature of the piston 12 rises, it immediately returns to its original value. However, when pre-ignition occurs continuously, the temperature of the piston 12 rises. More specifically, as shown in FIG. 5, the temperature of the piston 12 rises as the number of pre-ignitions increases. Further, the higher the maximum in-cylinder pressure Pmax at the time of occurrence of the pre-ignition (hereinafter simply referred to as “pre-pre-time Pmax”), the higher the temperature increase rate ⁇ T of the piston 12.
  • the continuous plague here refers to a plague that continuously occurs over a plurality of cycles in the same cylinder.
  • the Prig time Pmax is the maximum value of the in-cylinder pressure during the cycle in which the Pleig occurs.
  • the plague generation area (Fig. 3) is a high load area. For this reason, when continuously operated in the pre-gage generation region, the temperature of the piston 12 tends to be high originally. In such a case, when the pre-ignition is repeated (especially when the occurrence frequency of pre-reproduction under a condition where the maximum in-cylinder pressure Pmax is high), the temperature of the piston 12 rises above a predetermined allowable piston temperature Tmax, and the piston strength is increased. Guarantee can be difficult.
  • the Plague continuous suppression control for example, enrichment of the air-fuel ratio, fuel cut, etc.
  • the Plague continuous suppression control for example, enrichment of the air-fuel ratio, fuel cut, etc.
  • the drivability of the internal combustion engine 10 may be deteriorated.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship among the maximum in-cylinder pressure Pmax, the temperature increase rate ⁇ T, and the allowable number of consecutive plags n during the occurrence of pre-ignition.
  • FIG. 7 is a diagram showing a tendency of a change in the allowable number of praig continuous firings n with respect to a change in the maximum in-cylinder pressure Pmax at the time of occurrence of praigs.
  • the relationship in FIGS. 6 and 7 is, for example, that when the engine speed is the predetermined value NE_1 appearing in FIG. 3 and the torque is the predetermined value A appearing in FIG.
  • the temperature increase rate ⁇ T of the piston 12 that accompanies the occurrence of one pre-grow is higher as the P max during pre-gage is higher.
  • the temperature increase rate ⁇ T and the paging continuous permissible number n are determined according to the magnitude of the paging time Pmax.
  • the allowable number of pre-fired n times is the temperature increase rate ⁇ T according to the pre-time Pmax with respect to the temperature margin for reaching the predetermined allowable piston temperature Tmax for ensuring the piston strength. It is a value having a position as the number of consecutive pagings allowed below.
  • the temperature increase rate ⁇ T of the piston 12 set as shown in FIG. Based on the product, the piston temperature rise due to the occurrence of pre-ignition was estimated. Then, when the piston temperature T calculated in consideration of the piston temperature increase amount reaches the piston allowable temperature Tmax, the pre-ignition repetitive suppression control is executed.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 32 in order to realize the control of the first embodiment of the present invention. Note that the processing of this routine is executed in parallel in units of cylinders for each cycle of the internal combustion engine 10.
  • a Pleig determination based on whether or not the in-cylinder pressure P detected using the in-cylinder pressure sensor 34 is higher than the maximum in-cylinder pressure Pmax_0 during normal combustion is executed (step 100). ).
  • step 100 if it is determined in step 100 that a paging has occurred during the current cycle, the number of times the paging is repeated is counted (step 102).
  • step 104 it is determined whether or not the paging in the current cycle is continuous (step 104). Specifically, it is determined whether or not the number of pre-fired firings is two or more.
  • the Pmax at each paging in the continuous paging is calculated (step 106).
  • the piston temperature T is calculated (step 108). Specifically, the ECU 32 stores a temperature increase rate ⁇ T set so as to increase as the Pmax at the time of pre-loading increases. In this step 108, the product of the temperature increase rate ⁇ T corresponding to the Pmax at the time of paging and the number of occurrences of the praigs is calculated for each of the continuously generated plags, and the product is summed up as a value. The amount of piston temperature rise caused by the continuous occurrence of pre-ignition is calculated.
  • the piston temperature increase amount is 5 ° C./time multiplied by 2 times. It is calculated as 14 ° C. which is the sum of the value and 4 ° C./time multiplied by 1 time. Then, by adding the calculated piston temperature increase amount to the piston design temperature (a value stored in advance in the ECU 32) in the current operation region (specified by the torque and the engine speed), an estimation of the piston temperature T ( Value) is calculated.
  • step 110 it is determined whether or not the piston temperature T calculated in step 108 is equal to or higher than the piston allowable temperature Tmax (step 110).
  • pre-ignition repetitive suppression control for example, enrichment of the air-fuel ratio
  • step 116 it is determined whether or not the pre-ignition repetitive suppression control is being executed. As a result, when the determination of step 116 is established, that is, when the prag is no longer detected during the execution of the prag repetitive suppression control, the prag repetitive suppression control is terminated (step 118).
  • the temperature T is estimated. Then, the pre-fire continuous suppression control is performed so that the estimated piston temperature T does not exceed the piston allowable temperature Tmax.
  • the in-cylinder pressure P at the time of occurrence of the prag and the occurrence frequency of the prag have a contradictory relationship. As described above with reference to FIG. 5, it can be said that the temperature of the piston is less likely to increase even when the pragging occurs at a higher frequency than when the paging time Pmax is low.
  • the temperature increase amount is larger than that when the prag is continuously generated under a condition where the paging time Pmax is high. It will be estimated as a low value. For this reason, the number of times of pre-sequential firing allowed before execution of pre-stake repetitive suppression control is increased when the pre-play time Pmax is low when compared with the case where it is high. That is, according to the above-described method, when continuous prags are detected, when the paging time Pmax is low, it is possible to make it difficult to execute the prag repetitive suppression control as compared with the case where the paging time Pmax is high.
  • the Pmax values at the time of each paging when the continuous paging is occurring are not necessarily the same value.
  • the temperature increase amount is estimated using the temperature increase rate ⁇ T corresponding to the Pmax during each pre-occurring Plege and the number of occurrences of each pleig, and then the estimated temperature increase amount Is compared with the piston allowable temperature Tmax. For this reason, it is possible to manage the piston temperature T with high accuracy.
  • the ECU 32 acquires the in-cylinder pressure P using the in-cylinder pressure sensor 34, so that the “in-cylinder pressure acquisition means” in the first invention is the process of step 100 described above.
  • the “abnormal combustion suppression control adjusting means” in the first invention is executed respectively. It has been realized.
  • the Plague repetitive suppression control corresponds to the “abnormal combustion suppression control” in the first invention.
  • the “piston temperature increase estimation means” in the second aspect of the present invention is realized by the ECU 32 executing the process of step 108.
  • Embodiment 2 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 32 to execute routines shown in FIGS. 10 and 11 described later instead of the routine shown in FIG. 8 using the hardware configuration shown in FIG. is there.
  • the piston temperature increase amount based on the product of the temperature increase rate ⁇ T of the piston 12 and the number of occurrences of the pre-ignition is calculated.
  • the piston temperature T is calculated in consideration. Then, when the calculated piston temperature T reaches the piston allowable temperature Tmax, the pre-ignition repetitive suppression control is executed.
  • the relationship between the paging continuous permissible number n and the paging time Pmax as shown in FIG. 7 is expressed as a predetermined operating point (torque (load)) in the paging generation area shown in FIG. And the engine speed). Further, the allowable number of pragging repetitions n for each operating point is set so as to increase as the Pmax during paging becomes lower.
  • the paging repetitive suppression control is executed when the number of occurrences of paging reaches the paging repetitive allowable number n corresponding to the Pmax at the time of paging. ing.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the learning control of the paging continuous allowable number of times n.
  • the relationship between the paging continuous allowable number n and the paging time Pmax is further changed in accordance with the number of occurrences (occurrence frequency) of paging in a predetermined period (for example, one month).
  • the occurrence frequency of the prag under a situation where the paging time Pmax is high is greater than or equal to a predetermined value A, as shown in FIG.
  • the number of allowed paging repetitions n (for example, n_3) on the high Pmax side (Pmax_3 side) is increased, and the allowable number of paging repetitions n (for example, n_1) on the low Pmax side (Pmax_1 side) is decreased.
  • the occurrence frequency of the paging under the situation where the Paging time Pmax is high is less than the predetermined value B ( ⁇ predetermined value A), as shown in FIG.
  • the high Pmax side (Pmax_3 side).
  • the allowable number of pregure repetitions n (for example, n_3) is decreased, and the allowable number of pregure repetitions n (for example, n_1) on the low Pmax side (Pmax_1 side) is increased.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 32 in order to realize the control in the second embodiment of the present invention.
  • the same steps as those shown in FIG. 8 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the routine shown in FIG. 10 if it is determined in step 100 that paging has occurred, the number of times of paging repeated is counted for each predetermined typical paging time Pmax (Pmax_1 to Pmax_3 shown in FIG. 9). (Step 200).
  • Pmax such as typical Pmax_1 to Pmax_3
  • Pmax_1 and Pmax_2 the number of occurrences of typical Pmax_, whichever is closer, may be counted, or representative values on both sides may be counted.
  • the number of occurrences may be distributed at a predetermined ratio with respect to Pmax (for example, Pmax_1 and Pmax_2).
  • Step 202 it is determined whether or not the number of times of paging repeated for any one of the predetermined paging times Pmax (for example, Pmax_1 to Pmax_3) has reached the number of paging allowed firings n (for example, n_1 to n_3).
  • pre-ignition continuous suppression control for example, enrichment of the air-fuel ratio
  • FIG. 11 is a flowchart showing a routine executed by the ECU 32 in order to realize the above-described learning control of the paging continuous permissible number n.
  • the routine shown in FIG. 11 first, it is determined whether or not the occurrence frequency of a predetermined high Pmax prag (here, as an example, a plag when Pmax is Pmax_3 shown in FIG. 9) is greater than or equal to a predetermined value A.
  • a determination is made (step 300).
  • the ECU 32 always counts the number of occurrences of the high Pmax plague in a predetermined period (for example, one month) in order to obtain the occurrence frequency.
  • it is determined whether or not the occurrence frequency thus obtained is equal to or greater than a predetermined value A.
  • step 300 If the determination in step 300 is satisfied, the number of allowed paging repetitions n (for example, n_3) on the high Pmax side (Pmax_3 side) is increased, and the number of paging allowed repetitions n on the low Pmax side (Pmax_1 side) (( For example, the relationship of the paging allowed number of times n with respect to the paging time Pmax is corrected so that n_1) is reduced (step 302). For example, as in the case shown in FIG. 9 (A), the allowable number of pragging repetitions n_3 corresponding to Pmax_3 on the high Pmax side is increased, and the allowable number of pragging repetitions n_1 corresponding to Pmax_1 and Pmax_2 on the relatively low Pmax side is increased. , N_2 is decreased.
  • step 300 determines whether the occurrence frequency of the predetermined high Pmax plague is less than a predetermined value B ( ⁇ predetermined value A) (step 304).
  • a predetermined value B ⁇ predetermined value A
  • step 304 determines whether the occurrence frequency of the predetermined high Pmax prig is a value between the predetermined value A and the predetermined value B.
  • n_3 the number of allowed paging repetitions n (for example, n_3) on the high Pmax side (Pmax_3 side) is reduced and the number of allowable paging repetitions on the low Pmax side (Pmax_1 side).
  • the relationship between the paging allowed permissible number n and the paging time Pmax is corrected so that n (for example, n_1) increases (step 306). For example, as in the case shown in FIG.
  • the number of play occurrences under any play time Pmax is set for each predetermined play time Pmax. Only when the allowable number of times n is reached, the pre-ignition repetitive suppression control is executed. As described above, the number of allowed paging repeated firings n is set so as to increase as the Pmax during paging becomes lower (see FIG. 7). For this reason, even when the method of this routine described above is used, when continuous paging is detected, when the paging time Pmax is low, it is more difficult to execute the paging repetitive suppression control than when it is high. it can.
  • Learning control is performed. This learning control is based on the premise of the so-called minor law (cumulative fatigue damage law), and when the piston strength is designed in consideration of the cumulative fatigue level of the piston 12 due to the heat of combustion generated during pre-ignition. Is particularly suitable.
  • the occurrence frequency of a predetermined high Pmax plague is a predetermined value A.
  • the number of allowed paging repetitions n (for example, n_3) on the high Pmax side (Pmax_3 side) is increased, and the number of permitted paging repetitions n (for example, n_1) on the low Pmax side (Pmax_1 side). Is reduced.
  • the restriction on the continuous firing of the prags on the low Pmax side is tightened while the restriction on the continuous firing of the plags on the high Pmax side is relaxed.
  • the Pleak repetitive suppression control accompanying the Pleak continuous firing on the high Pmax side is likely to occur. While suppressing frequent implementation, it is possible to achieve a balance as a whole so as not to increase the fatigue accumulated cumulatively in the piston 12 due to repeated pre-ignition. As a result, even if continuous pre-ignition is assumed, the piston strength can be ensured satisfactorily without increasing the piston weight for increasing the strength of the piston itself.
  • the restriction on the Plag is repeated on the high Pmax side while the restriction on the Plag is repeated on the low Pmax side. Be strict.
  • frequent execution of the Pleak repetitive suppression control accompanying the repetitive Pleig on the low Pmax side it is possible to balance so that the fatigue accumulated cumulatively in the piston 12 due to the continuous firing of the plague does not increase as a whole.
  • the occurrence frequency of the paging and the predetermined value A under the situation where the Pmax at the time of paging is high (for example, the situation where the Pmax at the time of paging is Pmax_3).
  • the relationship between the paging allowed permissible number n and the paging time Pmax is changed.
  • the typical Paging time Pmax for determining the occurrence frequency of paging in the present learning control is not limited to the above, and may be, for example, a value on the low Pmax side (such as Pmax_1).
  • the one in which the paging allowable number n and the paging time Pmax are in a linear relationship is used.
  • the relationship between the allowable number of abnormal combustions and the maximum in-cylinder pressure value when abnormal combustion occurs in the present invention is not limited to the above. In other words, if the allowable number of abnormal combustion used when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is low is greater than the allowable allowable number of abnormal combustion used when the maximum in-cylinder pressure value at the time of abnormal combustion is high
  • the abnormal combustion allowable number may change in a curve according to a change in the maximum in-cylinder pressure value.
  • the method for correcting the relationship between the allowable number of abnormal combustions and the maximum in-cylinder pressure value at the time of occurrence of abnormal combustion is not limited to that described above. That is, when the frequency of occurrence of abnormal combustion is acquired for each maximum in-cylinder pressure value with respect to at least two maximum in-cylinder pressure values during operation of the internal combustion engine, a certain maximum in-cylinder pressure value is obtained.
  • the occurrence frequency of abnormal combustion in the engine is equal to or greater than (or less than) a predetermined value, the allowable number of abnormal combustion with respect to the maximum in-cylinder pressure value is increased (or decreased), and at least one other maximum in-cylinder pressure value What is necessary is just to reduce (or increase) the allowable number of abnormal combustion with respect to.
  • the “abnormal combustion suppression control adjusting means” according to the first aspect of the present invention is realized by the ECU 32 executing a series of steps 200, 202 and 112.
  • Pmax_3 is “a certain maximum in-cylinder pressure value” in the fourth or fifth invention
  • Pmax_1 and Pmax_2 are “other at least one in the fourth or fifth invention”. It corresponds to the “maximum in-cylinder pressure value”.
  • the ECU 32 executes the processing of step 302, whereby the “first abnormal combustion allowable number changing means” according to the fourth aspect of the present invention is satisfied.
  • the “second abnormal combustion allowable number changing means” in the fifth aspect of the present invention is realized by executing the processing of step 306 above.
  • the control for the case where the pre-age occurs continuously has been described.
  • a paging occurs at a frequency more than a predetermined number of times during a predetermined time (predetermined cycle) (for example, several consecutive times In the case where plague is generated and then plague is generated again after one normal combustion is performed)
  • the temperature of the piston 12 similarly rises due to the occurrence of plague. Therefore, in the present specification, the case where the paging of the frequency as described above is detected is referred to as the case where “substantially continuous” abnormal combustion is detected, and is the object of the control of the present invention.
  • the in-cylinder pressure P is acquired using the output value of the in-cylinder pressure sensor 34, and the presence / absence of pre-age is detected based on the in-cylinder pressure P. Pmax is calculated.
  • the in-cylinder pressure acquisition means in the present invention is not limited to the one using the in-cylinder pressure sensor 34, and uses a predetermined sensor to detect a correlation value of the in-cylinder pressure or predict the in-cylinder pressure. You may do. That is, for example, the magnitude of the in-cylinder pressure may be grasped using a sensor that detects vibration generated by the internal combustion engine during combustion.

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Abstract

　異常燃焼が複数のサイクルに渡って連続的もしくはほぼ連続的に発生するような場合であっても、ピストン温度の過上昇防止と、異常燃焼抑制制御の実施に伴う内燃機関の各種性能の悪化防止とを好適に両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。　内燃機関（１０）の筒内圧力Ｐを取得する筒内圧センサ（３４）を備える。筒内圧センサ（３４）を用いて連続的なプレイグニッションが検出される場合において、プレイグ時Ｐｍａｘが低い場合には、プレイグ時Ｐｍａｘが高い場合と比べ、プレイグ連発抑制制御を実行されにくくする。

Description

内燃機関の制御装置
　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、内燃機関の燃焼制御装置が開示されている。この従来の燃焼制御装置は、筒内圧を検出する筒内圧センサの出力に基づいて異常燃焼（プレイグニッション）を検出するようにしている。そして、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の抑制のために、点火時期の遅角化もしくは空燃比のリッチ化を行うようにしている。
　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３－５７８７８号公報 日本特開２００９－１１５０４１号公報 日本特開２００３－１７６７５１号公報
　異常燃焼（プレイグニッション）が複数のサイクルに渡って連続的もしくはほぼ連続的に発生すると、ピストンの温度が上昇する。その結果としてピストンの温度が過上昇すると、ピストンの強度を保証し続けることが難しくなる。一方、異常燃焼の発生時には、上述した特許文献１に記載の技術のように異常燃焼を抑制するための制御（点火時期の遅角化、空燃比のリッチ化、またはフューエルカットなど）を行うことで、ピストンの温度上昇を防止することができる。しかしながら、そのような異常燃焼抑制制御が行われると、内燃機関の各種性能（出力、排気ガスのエミッション抑制、燃費、またはドライバビリティの確保など）の悪化を招くことが懸念される。
　異常燃焼発生時の筒内圧力値と異常燃焼の発生頻度とは相反する関係にある。そして、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合には、それが高い場合と比べ、異常燃焼が高い頻度で発生しても、ピストン温度が上昇しにくいといえる。従って、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値の高低に応じて異常燃焼抑制制御の実行を調整すれば、ピストン温度の上昇を防止しつつ、異常燃焼の抑制とトレードオフの関係にある上記の内燃機関の各種性能の悪化を抑制できる余地がある。
　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、異常燃焼が複数のサイクルに渡って連続的もしくはほぼ連続的に発生するような場合であっても、ピストン温度の過上昇防止と、異常燃焼抑制制御の実施に伴う内燃機関の各種性能の悪化防止とを好適に両立させ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、内燃機関の制御装置であって、
　内燃機関の筒内圧力を取得する筒内圧力取得手段と、
　前記筒内圧力取得手段により取得される筒内圧力に基づいて、異常燃焼の有無を検出する異常燃焼検出手段と、
　連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合において、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合には、異常発生時の最大筒内圧力値が高い場合と比べ、異常燃焼を抑制させる異常燃焼抑制制御を実行されにくくする異常燃焼抑制制御調整手段と、
　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、
　前記異常燃焼抑制制御調整手段は、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が高いほど高くなるように設定されたピストンの温度上昇率と異常燃焼の発生回数との積に基づいて、異常燃焼の発生に起因するピストン温度上昇量を推定するピストン温度上昇量推定手段を含み、
　前記異常燃焼抑制制御調整手段は、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合に、前記ピストン温度上昇量推定手段により推定されるピストン温度上昇量に基づいて算出されるピストン温度が所定の許容温度未満となるように、前記異常燃焼抑制制御の実行を調整することを特徴とする。
　また、第３の発明は、第１の発明において、
　前記異常燃焼抑制制御調整手段は、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合の異常燃焼の発生回数が所定の異常燃焼許容回数に達した場合に、前記異常燃焼抑制制御が実行されるようにする手段であり、
　前記異常燃焼許容回数は、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値に応じて異なるものとされており、
　異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合に用いられる前記異常燃焼許容回数は、異常燃焼時の最大筒内圧力値が高い場合に用いられる前記異常燃焼許容回数と比べて多いことを特徴とする。
　また、第４の発明は、第３の発明において、
　前記内燃機関の運転中に少なくとも２点の最大筒内圧力値に対して最大筒内圧力値毎に異常燃焼の発生頻度が取得される場合において、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が第１所定値以上である場合に、当該最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を増加させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を減少させる第１異常燃焼許容回数変更手段を更に備えることを特徴とする。
　また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
　前記内燃機関の運転中に少なくとも２点の最大筒内圧力値に対して最大筒内圧力値毎に異常燃焼の発生頻度が取得される場合において、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が第２所定値未満である場合に、当該最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を減少させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を増加させる第２異常燃焼許容回数変更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、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が高い場合（当該最大筒内圧力値が低い場合と比べて相対的にピストン温度が上昇し易い場合）に、当該最大筒内圧力値が低い場合と比べ、異常燃焼抑制制御が実行され易くなる。これにより、当該最大筒内圧力値が高い状況下での異常燃焼の発生時にピストン温度の過上昇を良好に防止することができる。その一方で、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合（当該最大筒内圧力値が高い場合と比べて相対的に異常燃焼の発生頻度が高くなる状況である場合）に、当該最大筒内圧力値が高い場合と比べ、異常燃焼抑制制御が実行されにくくなる。これにより、当該最大筒内圧力値が低い状況下において、頻繁な異常燃焼抑制制御の実施に伴う内燃機関の各種性能（排気エミッション性能など）の悪化防止を図ることができる。このように、本発明によれば、異常燃焼が複数のサイクルに渡って連続的もしくはほぼ連続的に発生するような場合であっても、ピストン温度の過上昇防止と、異常燃焼抑制制御の実施に伴う内燃機関の各種性能の悪化防止とを好適に両立させることが可能となる。
　第２の発明によれば、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い状況下で異常燃焼が連続的もしくはほぼ連続的に発生した場合には、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が高い状況下で異常燃焼が連続的もしくはほぼ連続的に発生した場合と比べ、温度上昇量が低い値として推定されることになる。このため、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合の方が、それが高い場合と比べ、異常燃焼抑制制御が実行されるまでに許容される異常燃焼の発生回数が多くなる。つまり、本発明によれば、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合において、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合には、それが高い場合と比べ、異常燃焼抑制制御を実行されにくくすることができる。そして、本発明によれば、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合の個々の最大筒内圧力値の高低によらず、精度の良いピストン温度の管理が可能となる。
　第３の発明によれば、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が発生した場合に、何れかの異常燃焼発生時の最大筒内圧力値の下での異常燃焼の発生回数が異常燃焼発生時の最大筒内圧力値毎に設定された異常燃焼許容回数に達した場合にのみ、異常燃焼抑制制御が実行されるようになる。そして、本発明では、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合に用いられる異常燃焼許容回数は、異常燃焼時の最大筒内圧力値が高い場合に用いられる異常燃焼許容回数と比べて多くされている。このため、本発明によっても、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合において、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合には、それが高い場合と比べ、異常燃焼抑制制御を実行されにくくすることができる。
　第４の発明によれば、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が第１所定値以上である場合に、当該最大筒内圧力値に対する異常燃焼許容回数を増加させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する異常燃焼許容回数を減少させる処理が実行される。これにより、内燃機関の運転中に特定の最大筒内圧力値の下での異常燃焼の発生頻度が増加するような場合であっても、発生頻度が増加した特定の最大筒内圧力値の下での異常燃焼の発生に伴う異常燃焼抑制制御の頻繁な実施を抑制しつつ、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼の発生に伴ってピストンに累積的に蓄積される疲労が全体としては増えないようにバランスをとることが可能となる。その結果、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼の発生を想定した場合であっても、ピストン自体の強度アップのためのピストン重量の増加を招くことなく、ピストン強度を良好に確保できるようになる。
　第５の発明によれば、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が第２所定値未満である場合に、当該最大筒内圧力値に対する異常燃焼許容回数を減少させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する異常燃焼許容回数を増加させる処理が実行される。これにより、内燃機関の運転中に特定の最大筒内圧力値の下での異常燃焼の発生頻度が減少するような場合には、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値の下での異常燃焼抑制制御の頻繁な実施を更に抑制しつつ、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼の発生に伴ってピストンに累積的に蓄積される疲労が全体としては増えないようにバランスをとることが可能となる。
本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 通常（正常）燃焼時とプレイグニッション発生時の筒内圧波形をそれぞれ表したＰθ線図である。 プレイグニッションが発生する運転領域を表した図である。 ピストン設計温度と内燃機関のトルクとの関係を表した図である。 プレイグ連発回数と最大筒内圧Ｐｍａｘとの関係でピストンの温度上昇の傾向を表した図である。 プレイグ発生時の最大筒内圧Ｐｍａｘと温度上昇率ΔＴとプレイグの連発許容回数ｎとの関係を表した図である。 プレイグ発生時の最大筒内圧Ｐｍａｘの変化に対するプレイグ連発許容回数ｎの変化の傾向を表した図である。 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。 プレイグ連発許容回数ｎの学習制御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。 プレイグ連発許容回数ｎの学習制御を実現するルーチンを示すフローチャートである。
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における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
　吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６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２０が設けられている。エアフローメータ２０よりも下流側の吸気通路１６には、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａが配置されている。更に、コンプレッサ２２ａよりも下流側の吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。
　内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１４内（筒内）に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁２６、および、混合気に点火するための点火プラグ２８がそれぞれ設けられている。更に、排気通路１８には、ターボ過給機２２のタービン２２ｂが配置されている。タービン２２ｂよりも下流側の排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒３０が配置されている。
　また、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３２を備えている。ＥＣＵ３２の入力部には、上述したエアフローメータ２０に加え、筒内圧力Ｐを検出するための筒内圧センサ３４、および、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ３６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。また、ＥＣＵ３２の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６および点火プラグ２８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３２は、それらのセンサ出力に基づいて、所定のプログラムに従って上記各種のアクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。
［プレイグニッションの発生を考慮したピストン強度の保証］
　図２は、通常（正常）燃焼時とプレイグニッション発生時の筒内圧波形をそれぞれ表したＰθ線図である。
　図２は、圧縮行程から膨張行程にかけての筒内圧力Ｐの変化を表した図である。図２に示すように、異常燃焼としてプレイグニッション（以下、単に「プレイグ」と略する）が発生した場合には、通常燃焼時よりも早いタイミングで筒内圧力Ｐが急激に高くなる。その結果、プレイグ発生時には、１サイクル中の最大筒内圧力値（以下、基本的に「最大筒内圧Ｐｍａｘ」と称する）が通常燃焼時よりも高い値を示すようになる。尚、ここでは、最大筒内圧Ｐｍａｘとして、プレイグ発生時における筒内圧力Ｐの変動の中心値の軌跡の最大値を用いている。
　図３は、プレイグニッションが発生する運転領域を表した図である。また、図４は、ピストン設計温度と内燃機関１０のトルクとの関係を表した図である。尚、図４中におけるＡ～Ｃのトルク値は、図３中のエンジン回転数ＮＥ_１におけるトルク値と対応したものである。
　図３に示すように、内燃機関１０の低回転高負荷（トルク）領域は、プレイグが発生し易い運転領域（プレイグ発生域）となる。ピストン１２の温度は、負荷（トルク）が高くなるほど高くなる。このため、図４に示すように、ピストン設計温度（より具体的には、ピストン１２の代表部位（例えば、頂部）の設計温度）は、トルクが高くなるほど、高くなるように設定（想定）されている。また、図４に示すように、所定のピストン強度を保証するためのピストン許容温度Ｔｍａｘは、プレイグの発生をも考慮して、ピストン設計温度に対して余裕をもった値として設定されている。
　図５は、プレイグ連発回数と最大筒内圧Ｐｍａｘとの関係でピストン１２の温度上昇の傾向を表した図である。
　プレイグが発生すると、ピストン１２の温度が上昇する。発生したプレイグが単発であったなら、ピストン１２の温度は上昇しても直ぐに元の値に戻る。しかしながら、プレイグが連続的に発生する場合には、ピストン１２の温度が上昇していくことになる。より具体的には、図５に示すように、プレイグ連発回数が増えるにつれ、ピストン１２の温度が上昇していく。また、プレイグ発生時の最大筒内圧Ｐｍａｘ（以下、単に「プレイグ時Ｐｍａｘ」と略する）が高いほど、ピストン１２の温度上昇率ΔＴが高くなる。尚、ここでいう連続的なプレイグとは、同一気筒において、複数のサイクルに渡って継続的に発生するプレイグのことである。また、プレイグ時Ｐｍａｘとは、プレイグが発生したサイクル中の筒内圧力の最大値のことである。
　プレイグ発生域（図３）は高負荷領域である。このため、プレイグ発生域において継続的に運転された場合には、ピストン１２の温度は元々高くなり易い。そのような場合においてプレイグが連発すると（特に、最大筒内圧Ｐｍａｘが高い条件でのプレイグの発生頻度が増加すると）、ピストン１２の温度が所定のピストン許容温度Ｔｍａｘを超えて上昇し、ピストン強度の保証が難しくなるおそれがある。
　そこで、プレイグの連発によってピストン１２の温度が急上昇するのを防止するために、プレイグの連発を抑制（解消）するためのプレイグ連発抑制制御（例えば、空燃比のリッチ化、或いは、フューエルカットなど）を実行することが考えられる。しかしながら、プレイグ発生域中の特定の運転条件において連発的なプレイグが頻繁に発生し、プレイグ連発抑制制御として空燃比のリッチ化が頻繁に実行された場合には、排気エミッションの悪化が懸念される。また、プレイグ連発抑制制御としてフューエルカットが頻繁に実行された場合であれば、内燃機関１０のドライバビリティの悪化が懸念される。
　その一方で、連発的なプレイグの発生を想定した場合において、上記のようなプレイグ連発抑制制御に頼らずにピストン強度を十分に保証するうえで、ピストン自体の強度を十分（過剰）に高める設計を行うことも考えられる。しかしながら、そのような設計を行うと、ピストンの肉厚が増えることによるピストン重量の増加が問題となる。更には、同一の内燃機関を異なる仕向地や搭載車種で使用することを想定した場合に、仕向地や搭載車種の違いに起因してプレイグ時Ｐｍａｘが高い条件でのプレイグの発生頻度が変化すると、仕向地や搭載車種に応じてピストンを変更する必要が生ずる可能性もある。そうすると、内燃機関の部品の共通化という点において不利となる。
　図６は、プレイグ発生時の最大筒内圧Ｐｍａｘと温度上昇率ΔＴとプレイグの連発許容回数ｎとの関係を表した図である。また、図７は、プレイグ発生時の最大筒内圧Ｐｍａｘの変化に対するプレイグ連発許容回数ｎの変化の傾向を表した図である。尚、図６、７における関係は、一例として、エンジン回転数が上記図３に登場する所定値ＮＥ_１であり、トルクが同図に登場する所定値Ａである時のものである。
　本実施形態では、図５に示すように、プレイグ時Ｐｍａｘが高いほど、１回のプレイグの発生に伴うピストン１２の温度上昇率ΔＴが高くなるものとしている。そして、図６に示すように、プレイグ時Ｐｍａｘの大きさに応じて、温度上昇率ΔＴとプレイグ連発許容回数ｎとを定めている。具体的には、プレイグ連発許容回数ｎは、ピストン強度の保証を図るうえでの所定のピストン許容温度Ｔｍａｘに到達するまでの温度余裕代に対して、プレイグ時Ｐｍａｘに応じた温度上昇率ΔＴの下で許容されるプレイグの連発回数としての位置づけを有する値である。プレイグ時Ｐｍａｘが高いほど、温度上昇率ΔＴが高いので、同一条件下では、プレイグ時Ｐｍａｘが高いほど、プレイグ連発許容回数ｎが少なくなる。このため、図７に示すように、プレイグ連発許容回数ｎは、プレイグ時Ｐｍａｘが低くなるほど多くなる。
［実施の形態１における具体的処理］
　以上より、ピストン自体の強度アップといった特別の対策を必要とせずに、連発的なプレイグの発生を想定した場合のピストン１２の温度管理を好適に行えるようにするうえでは、プレイグの連発に伴ってピストン許容温度Ｔｍａｘを超えないようにピストン温度Ｔの上昇を防止することと、プレイグ連発抑制制御の実施に伴う内燃機関１０の各種性能（上記排気エミッション性能やドライバビリティの確保など）の悪化防止とを好適に両立できていることが望ましい。
　そこで、本実施形態では、内燃機関１０の運転中に連続的なプレイグが検出される場合には、上記図５に示すように設定されたピストン１２の温度上昇率ΔＴとプレイグの発生回数との積に基づいて、プレイグの発生に起因するピストン温度上昇量を推定するようにした。そして、上記ピストン温度上昇量を考慮して算出されるピストン温度Ｔがピストン許容温度Ｔｍａｘに達した場合に、プレイグ連発抑制制御が実行されるようにした。
　図８は、本発明の実施の形態１の制御を実現するために、ＥＣＵ３２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、本ルーチンの処理は、内燃機関１０のサイクル毎に、気筒単位で並行して実行されるものとする。
　図８に示すルーチンでは、先ず、筒内圧センサ３４を利用して検出される筒内圧力Ｐが通常燃焼時の最大筒内圧Ｐｍａｘ_０よりも高いか否かに基づくプレイグ判定が実行される（ステップ１００）。
　その結果、上記ステップ１００において今回のサイクル中にプレイグが発生したと判定された場合には、プレイグ連発回数がカウントされる（ステップ１０２）。次に、今回のサイクルにおけるプレイグが連続的なものであるか否かが判定される（ステップ１０４）。具体的には、プレイグ連発回数が２回以上であるか否かが判定される。
　上記ステップ１０４において、連続的なプレイグが発生している状況であると判定された場合には、連続的に発生しているプレイグ中の各プレイグ時Ｐｍａｘがそれぞれ算出される（ステップ１０６）。次いで、ピストン温度Ｔが算出される（ステップ１０８）。具体的には、ＥＣＵ３２は、プレイグ時Ｐｍａｘが高くなるほど高くなるように設定された温度上昇率ΔＴを記憶している。本ステップ１０８では、連続的に発生したプレイグのそれぞれに対し、プレイグ時Ｐｍａｘに対応する温度上昇率ΔＴとプレイグの発生回数との積を算出したうえでそれらの積を合計した値として、今回の連続的なプレイグの発生に起因するピストン温度上昇量が算出される。例えば、３発のプレイグが連続的に発生した状況において、１発目のプレイグ時Ｐｍａｘが６ＭＰａでこれに対応する温度上昇率ΔＴが５℃／回であり、２発目のプレイグ時Ｐｍａｘが４ＭＰａでこれに対応する温度上昇率ΔＴが４℃／回であり、３発目のプレイグ時Ｐｍａｘが再び６ＭＰａであった場合には、ピストン温度上昇量は、５℃／回に２回を掛けた値と４℃／回に１回を掛けた値との和である１４℃として算出される。そして、算出されたピストン温度上昇量を、現在の運転領域（トルクとエンジン回転数とで規定）におけるピストン設計温度（ＥＣＵ３２に予め記憶された値）に加算することによって、ピストン温度Ｔ（の推定値）が算出される。
　次に、上記ステップ１０８において算出されたピストン温度Ｔがピストン許容温度Ｔｍａｘ以上であるか否かが判定される（ステップ１１０）。その結果、連続的なプレイグの進行によってピストン温度Ｔがピストン許容温度Ｔｍａｘ以上に達した場合には、プレイグ連発抑制制御（例えば、空燃比のリッチ化）が実行される（ステップ１１２）。
　一方、上記ステップ１００にて今回のサイクルにおいてプレイグが発生しなかったと判定された場合には、プレイグ連発回数がリセットされる（ステップ１１４）。次いで、プレイグ連発抑制制御の実行中であるか否かが判定される（ステップ１１６）。その結果、本ステップ１１６の判定が成立する場合、すなわち、プレイグ連発抑制制御の実行中においてプレイグが検出されなくなった場合には、プレイグ連発抑制制御が終了される（ステップ１１８）。
　以上説明した図８に示すルーチンによれば、プレイグ時Ｐｍａｘの高低に応じて異なる値に設定されたピストン１２の温度上昇率ΔＴとプレイグの発生回数との積に基づいて、プレイグ連発時のピストン温度Ｔが推定される。そして、推定されたピストン温度Ｔがピストン許容温度Ｔｍａｘを超えないようにプレイグ連発抑制制御が行われるようになる。ここで、プレイグ発生時の筒内圧力Ｐとプレイグの発生頻度とは相反する関係にある。そして、上記図５を参照して既述したように、プレイグ時Ｐｍａｘが低い場合には、それが高い場合と比べ、プレイグが高い頻度で発生しても、ピストンが温度上昇しにくいといえる。
　上記ルーチンの手法によれば、プレイグ時Ｐｍａｘが低い状況下でプレイグが連続的に発生した場合には、プレイグ時Ｐｍａｘが高い状況下でプレイグが連続的に発生した場合と比べ、温度上昇量が低い値として推定されることになる。このため、プレイグ連発時のプレイグ時Ｐｍａｘが低い場合の方が、それが高い場合と比べ、プレイグ連発抑制制御が実行されるまでに許容されるプレイグ連発回数が多くなる。つまり、上記手法によれば、連続的なプレイグが検出される場合において、プレイグ時Ｐｍａｘが低い場合には、それが高い場合と比べ、プレイグ連発抑制制御を実行されにくくすることができる。
　その結果、プレイグ時Ｐｍａｘが高い状況下では、それが低い状況下と比べ、プレイグ連発抑制制御が早く開始されるようになることで、ピストン温度Ｔの過上昇を防止することができる。そのうえで、プレイグ時Ｐｍａｘの低いプレイグの連発時（すなわち、プレイグ時Ｐｍａｘが高い時よりもプレイグの発生頻度が高くなる状況である時）において、頻繁なプレイグ連発抑制制御の実施に伴う内燃機関１０の各種性能（排気エミッション性能など）の悪化防止を図ることができる。
　また、連続的なプレイグが発生している時の各プレイグ時Ｐｍａｘは、同じ値であるとは限らない。上記ルーチンの手法では、連続的に発生するプレイグ中の各プレイグ時Ｐｍａｘに応じた温度上昇率ΔＴと各プレイグの発生回数とを用いて温度上昇量を推定したうえで、推定された温度上昇量に基づくピストン温度Ｔをピストン許容温度Ｔｍａｘと比較している。このため、精度の良いピストン温度Ｔの管理が可能となる。
　尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３２が、筒内圧センサ３４を用いて筒内圧力Ｐを取得することにより前記第１の発明における「筒内圧力取得手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「異常燃焼検出手段」が、上記ステップ１０２～１１２の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「異常燃焼抑制制御調整手段」が、それぞれ実現されている。また、プレイグ連発抑制制御が前記第１の発明における「異常燃焼抑制制御」に相当している。
　また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３２が上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第２の発明における「ピストン温度上昇量推定手段」が実現されている。
実施の形態２．
　次に、図９乃至図１１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、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ３２に図８に示すルーチンに代えて後述の図１０および図１１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。
　上述した実施の形態１においては、内燃機関１０の運転中に連続的なプレイグが検出される場合には、ピストン１２の温度上昇率ΔＴとプレイグの発生回数との積に基づくピストン温度上昇量を考慮してピストン温度Ｔを算出している。そして、算出されたピストン温度Ｔがピストン許容温度Ｔｍａｘに達した場合には、プレイグ連発抑制制御が実行されるようにしている。
［実施の形態２における具体的処理］
　これに対し、本実施形態では、以下のような手法によって、連続的なプレイグが検出される場合に、プレイグ時Ｐｍａｘの大きさに応じてプレイグ連発抑制制御の実行され易さを変更するようにしている。
　具体的には、本実施形態のシステムでは、上記図７に示すようなプレイグ連発許容回数ｎとプレイグ時Ｐｍａｘとの関係を、図３に示すプレイグ発生域内の所定の動作点（トルク（負荷）とエンジン回転数とで規定）毎に備えるようにしている。そして、個々の動作点についてのプレイグ連発許容回数ｎは、プレイグ時Ｐｍａｘが低くなるほど多くなるように設定されている。
　そのうえで、本実施形態では、連続的なプレイグが検出される場合には、プレイグの発生回数がプレイグ時Ｐｍａｘに応じたプレイグ連発許容回数ｎに達した場合に、プレイグ連発抑制制御を実行するようにしている。
　図９は、プレイグ連発許容回数ｎの学習制御を説明するための図である。
　本実施形態では、更に、所定期間（例えば、１ヶ月）におけるプレイグの発生回数（発生頻度）に応じて、プレイグ連発許容回数ｎとプレイグ時Ｐｍａｘとの関係を変更するようにしている。
　具体的には、プレイグ時Ｐｍａｘが高い状況下（例えば、プレイグ時ＰｍａｘがＰｍａｘ_３である状況下）におけるプレイグの発生頻度が所定値Ａ以上である場合には、図９（Ａ）に示すように、高Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_３側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_３など）を増やし、低Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_１側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_１）を減らすようにした。逆に、プレイグ時Ｐｍａｘが高い状況下におけるプレイグの発生頻度が所定値Ｂ（＜所定値Ａ）未満である場合には、図９（Ｂ）に示すように、高Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_３側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_３など）を減らし、低Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_１側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_１）を増やすようにした。
　図１０は、本発明の実施の形態２における制御を実現するために、ＥＣＵ３２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１０において、実施の形態１における図８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１０に示すルーチンでは、ステップ１００においてプレイグが発生したと判定された場合には、所定の代表的なプレイグ時Ｐｍａｘ（図９中に示すＰｍａｘ_１～Ｐｍａｘ_３など）毎に、プレイグ連発回数がカウントされる（ステップ２００）。尚、代表的なＰｍａｘ_１～Ｐｍａｘ_３などの中間的な最大筒内圧Ｐｍａｘでのプレイグ発生時には、何れか近い方の代表的なＰｍａｘ_などの発生回数をカウントしてもよいし、両側の代表的なＰｍａｘ（例えば、Ｐｍａｘ_１とＰｍａｘ_２）に対して発生回数を所定の割合で配分してもよい。
　次に、上記所定のプレイグ時Ｐｍａｘ（例えば、Ｐｍａｘ_１～Ｐｍａｘ_３など）の何れかについてのプレイグ連発回数が、プレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_１～ｎ_３など）に達したか否かが判定される（ステップ２０２）。その結果、本判定が成立した場合には、プレイグ連発抑制制御（例えば、空燃比のリッチ化）が実行される（ステップ１１２）。
　図１１は、上述したプレイグ連発許容回数ｎの学習制御を実現するために、ＥＣＵ３２が実行するルーチンを示すフローチャートである。
　図１１に示すルーチンでは、先ず、所定の高Ｐｍａｘプレイグ（ここでは、一例として、プレイグ時Ｐｍａｘが図９に示すＰｍａｘ_３となる場合のプレイグ）の発生頻度が所定値Ａ以上であるか否かが判定される（ステップ３００）。ＥＣＵ３２は、上記発生頻度を得るために、所定期間（例えば、１ヶ月）における上記高Ｐｍａｘプレイグの発生回数のカウントを常時行っている。本ステップ３００では、このようにして得られた発生頻度が所定値Ａ以上であるか否かが判断される。
　上記ステップ３００の判定が成立する場合には、高Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_３側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_３など）が増え、かつ、低Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_１側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_１）が減るように、プレイグ時Ｐｍａｘに対するプレイグ連発許容回数ｎの関係が修正される（ステップ３０２）。例えば、図９（Ａ）に示すケースのように、高Ｐｍａｘ側のＰｍａｘ_３に対応するプレイグ連発許容回数ｎ_３が増やされるとともに、相対的に低Ｐｍａｘ側のＰｍａｘ_１およびＰｍａｘ_２に対応するプレイグ連発許容回数ｎ_１、ｎ_２が減らされる。
　一方、上記ステップ３００の判定が不成立である場合には、上記所定の高Ｐｍａｘプレイグの発生頻度が所定値Ｂ（＜所定値Ａ）未満であるか否かが判定される（ステップ３０４）。その結果、本ステップ３０４の判定が不成立である場合、すなわち、上記所定の高Ｐｍａｘプレイグの発生頻度が所定値Ａと所定値Ｂとの間の値である場合には、プレイグ時Ｐｍａｘに対するプレイグ連発許容回数ｎの関係は修正されない。
　一方、上記ステップ３０４の判定が成立する場合には、高Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_３側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_３など）が減り、かつ、低Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_１側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_１）が増えるように、プレイグ時Ｐｍａｘに対するプレイグ連発許容回数ｎの関係が修正される（ステップ３０６）。例えば、図９（Ｂ）に示すケースのように、高Ｐｍａｘ側のＰｍａｘ_３に対応するプレイグ連発許容回数ｎ_３が減らされるとともに、相対的に低Ｐｍａｘ側のＰｍａｘ_１およびＰｍａｘ_２に対応するプレイグ連発許容回数ｎ_１、ｎ_２が増やされる。
　先に説明した図１０に示すルーチンによれば、連続的なプレイグが発生した場合に、何れかのプレイグ時Ｐｍａｘの下でのプレイグの発生回数が所定のプレイグ時Ｐｍａｘ毎に設定されたプレイグ連発許容回数ｎに達した場合にのみ、プレイグ連発抑制制御が実行されるようになる。既述したように、プレイグ連発許容回数ｎは、プレイグ時Ｐｍａｘが低くなるほど多くなるように設定されている（図７参照）。このため、上記の本ルーチンの手法によっても、連続的なプレイグが検出される場合において、プレイグ時Ｐｍａｘが低い場合には、それが高い場合と比べ、プレイグ連発抑制制御を実行されにくくすることができる。その結果、連続的なプレイグが検出される場合であっても、プレイグ連発時（特にプレイグ時Ｐｍａｘが高い状況下でのプレイグ連発時）のピストン温度Ｔの過上昇防止と、相対的にプレイグの発生頻度が高い状況であるプレイグ時Ｐｍａｘの低いプレイグの連発時における頻繁なプレイグ連発抑制制御の実施に伴う内燃機関１０の各種性能（排気エミッション性能など）の悪化防止とを好適に両立させることができる。
　更に、以上説明した図１１に示すルーチンによれば、所定のプレイグ時Ｐｍａｘ毎の上記所定期間中のプレイグの発生頻度に応じて、各プレイグ連発許容回数ｎを変更するというプレイグ連発許容回数ｎの学習制御が行われる。本学習制御は、前提として、いわゆるマイナー則（累積疲労損傷則）の考え方を踏襲して、プレイグ時に発生する燃焼熱によるピストン１２の累積的な疲労程度を考慮したピストンの強度設計が行われる場合において特に好適なものである。
　具体的には、上記ルーチンの手法によれば、上記ステップ３００の判定が成立するケースを例に挙げると、所定の高Ｐｍａｘプレイグ（例えば、Ｐｍａｘ_３の下でのプレイグ）の発生頻度が所定値Ａ以上である場合には、高Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_３側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_３など）が増やされ、かつ、低Ｐｍａｘ側（Ｐｍａｘ_１側）のプレイグ連発許容回数ｎ（例えば、ｎ_１）が減らされる。つまり、高Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発の制限を緩和しつつ、低Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発の制限が厳しくされる。これにより、内燃機関１０の使用状態やユーザーの運転の仕方の相違によって高Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発が起き易い場合であっても、高Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発に伴うプレイグ連発抑制制御の頻繁な実施を抑制しつつ、プレイグの連発に伴ってピストン１２に累積的に蓄積される疲労が増えないように全体としてはバランスをとることが可能となる。その結果、連続的なプレイグの発生を想定した場合であっても、ピストン自体の強度アップのためのピストン重量の増加を招くことなく、ピストン強度を良好に確保できるようになる。
　また、上記のケースとは逆の場合（上記ステップ３０４の判定が成立する場合）には、低Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発の制限を緩和しつつ、高Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発の制限が厳しくされる。これにより、内燃機関１０の使用状態やユーザーの運転の仕方の相違によって高Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発が起きにくい場合では、低Ｐｍａｘ側でのプレイグの連発に伴うプレイグ連発抑制制御の頻繁な実施を更に抑制しつつ、プレイグの連発に伴ってピストン１２に累積的に蓄積される疲労が全体としては増えないようにバランスをとることが可能となる。
　ところで、上述した実施の形態２におけるプレイグ連発許容回数ｎの学習制御においては、プレイグ時Ｐｍａｘが高い状況下（例えば、プレイグ時ＰｍａｘがＰｍａｘ_３である状況下）におけるプレイグの発生頻度と所定値Ａ、Ｂとの比較結果に応じて、プレイグ連発許容回数ｎとプレイグ時Ｐｍａｘとの関係を変更するようにしている。しかしながら、本学習制御においてプレイグの発生頻度を判断するための代表的なプレイグ時Ｐｍａｘは、上記のものに限らず、例えば、低Ｐｍａｘ側の値（Ｐｍａｘ_１など）であってもよい。
　また、上述した実施の形態２においては、上記図７に示すように、プレイグ連発許容回数ｎとプレイグ時Ｐｍａｘとが一次比例の関係にあるものが用いられるようにしている。しかしながら、本発明における異常燃焼許容回数と異常燃焼発生時の最大筒内圧力値との関係は、上記のものに限定されるものではない。すなわち、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合に用いられる異常燃焼許容回数が異常燃焼時の最大筒内圧力値が高い場合に用いられる異常燃焼許容回数と比べて多くなっていれば、例えば、最大筒内圧力値の変化に応じて、異常燃焼許容回数が曲線的に変化するものであってもよい。また、異常燃焼許容回数と異常燃焼発生時の最大筒内圧力値の関係の修正手法についても、上述したものに限らない。すなわち、内燃機関の運転中に少なくとも２点の最大筒内圧力値に対して最大筒内圧力値毎に異常燃焼の発生頻度が取得されるようになっている場合において、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が所定値以上（もしくは未満）である場合に、当該最大筒内圧力値に対する異常燃焼許容回数を増加（もしくは減少）させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する異常燃焼許容回数を減少（もしくは増加）させるものであればよい。
　尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ３２が上記ステップ２００、２０２および１１２の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「異常燃焼抑制制御調整手段」が実現されている。
　また、上述した実施の形態２においては、Ｐｍａｘ_３が前記第４または第５の発明における「ある最大筒内圧力値」に、Ｐｍａｘ_１、Ｐｍａｘ_２が前記第４または第５の発明における「他の少なくとも１点の最大筒内圧力値」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ３２が、上記ステップ３００の判定が成立する場合に上記ステップ３０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「第１異常燃焼許容回数変更手段」が、上記ステップ３０４の判定が成立する場合に上記ステップ３０６の処理を実行することにより前記第５の発明における「第２異常燃焼許容回数変更手段」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および２においては、プレイグが連続的に発生するケースを対象とした制御について説明を行った。しかしながら、同一気筒における複数のサイクルで連続してプレイグが発生した場合でなくても、所定時間（所定サイクル）中に所定回数以上の頻度のプレイグが発生した場合（例えば、数回の連続的なプレイグが発生し、次いで、１回の正常燃焼が行われた後に再びプレイグが発生する場合）においても、同様にピストン１２の温度がプレイグの発生に起因して上昇する。従って、本明細書中においては、上記のような頻度のプレイグが検出される場合を、「ほぼ連続的な」異常燃焼が検出される場合と称し、本発明の制御の対象とする。
　また、上述した実施の形態１および２においては、筒内圧センサ３４の出力値を利用して筒内圧力Ｐを取得し、この筒内圧力Ｐに基づいてプレイグの有無を検出するとともに、プレイグ時Ｐｍａｘを算出するようにしている。しかしながら、本発明における筒内圧力取得手段は、上記筒内圧センサ３４を用いたものに限定されず、所定のセンサを利用して、筒内圧力の相関値を検出するものや筒内圧力を予測するものであってもよい。すなわち、例えば、燃焼時に内燃機関が発する振動を検出するセンサを利用して筒内圧力の大きさを把握するものであってもよい。
１０　内燃機関
１２　ピストン
１４　燃焼室
１６　吸気通路
１８　排気通路
２０　エアフローメータ
２２　ターボ過給機
２４　スロットルバルブ
２６　燃料噴射弁
２８　点火プラグ
３２　ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３４　筒内圧センサ
３６　クランク角センサ

Claims (5)

  1. 　内燃機関の筒内圧力を取得する筒内圧力取得手段と、
    　前記筒内圧力取得手段により取得される筒内圧力に基づいて、異常燃焼の有無を検出する異常燃焼検出手段と、
    　連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合において、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合には、異常発生時の最大筒内圧力値が高い場合と比べ、異常燃焼を抑制させる異常燃焼抑制制御を実行されにくくする異常燃焼抑制制御調整手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記異常燃焼抑制制御調整手段は、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が高いほど高くなるように設定されたピストンの温度上昇率と異常燃焼の発生回数との積に基づいて、異常燃焼の発生に起因するピストン温度上昇量を推定するピストン温度上昇量推定手段を含み、
    　前記異常燃焼抑制制御調整手段は、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合に、前記ピストン温度上昇量推定手段により推定されるピストン温度上昇量に基づいて算出されるピストン温度が所定の許容温度未満となるように、前記異常燃焼抑制制御の実行を調整す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. 　前記異常燃焼抑制制御調整手段は、連続的もしくはほぼ連続的な異常燃焼が検出される場合の異常燃焼の発生回数が所定の異常燃焼許容回数に達した場合に、前記異常燃焼抑制制御が実行されるようにする手段であり、
    　前記異常燃焼許容回数は、異常燃焼発生時の最大筒内圧力値に応じて異なるものとされており、
    　異常燃焼発生時の最大筒内圧力値が低い場合に用いられる前記異常燃焼許容回数は、異常燃焼時の最大筒内圧力値が高い場合に用いられる前記異常燃焼許容回数と比べて多いことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記内燃機関の運転中に少なくとも２点の最大筒内圧力値に対して最大筒内圧力値毎に異常燃焼の発生頻度が取得される場合において、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が第１所定値以上である場合に、当該最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を増加させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を減少させる第１異常燃焼許容回数変更手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記内燃機関の運転中に少なくとも２点の最大筒内圧力値に対して最大筒内圧力値毎に異常燃焼の発生頻度が取得される場合において、ある最大筒内圧力値での異常燃焼の発生頻度が第２所定値未満である場合に、当該最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を減少させ、他の少なくとも１点の最大筒内圧力値に対する前記異常燃焼許容回数を増加させる第２異常燃焼許容回数変更手段を更に備えることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の制御装置。
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