(57)【要約】【課題】検出と同じサイクル中の過早着火現象を防止するように、過早着火現象を実時間で検出し、それを特徴付け、そしてエンジンに現在使用されている複数の装置によってそれを定量化できるようにする。【解決手段】エンジンのクランク軸の回転の角度の関数として、過早着火現象を伴わない１つの燃焼の範囲内においてシリンダ内の圧力の進行を表す物理モデルを選択する。それから、このモデルを使用してシリンダ圧力Ｐe（α）を予測し、吸気圧力を計測する。シリンダ圧力の計測値を使用して計算された変数の第１の値と、シリンダ圧力の予測値を使用して計測された変数の少なくとも１つの第２の値とを比較することによって、異常燃焼の開始を検出する。これらのステップをいくつかの定められたクランク軸角度で繰り返すことによって、過早着火の大きさを特徴付ける。それから、燃焼室内で検出された異常燃焼の進行を過早着火現象の大きさの関数として制御する。【選択図】図２
2010071284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火が制御されている過給内燃エンジンの燃焼を制御する方法であって、前記エンジンの少なくとも１つのシリンダ（１２）の燃焼室（１４）内の異常燃焼を前記シリンダ（１２）内の圧力Ｐm（α）の連続計測によって検出する方法において、
クランク軸の回転の角度の関数として、過早着火現象を伴わない１つの燃焼の範囲内において前記シリンダ（１２）内の前記圧力の進行を表す物理モデルを選択するステップと、
前記物理モデルと吸気圧力の計測値とからシリンダ圧力Ｐe（α）を予測するステップと、
前記シリンダ圧力の前記計測値を使用して計算された変数の少なくとも１つの第１の値と、前記シリンダ圧力の前記予測値を使用して計算された前記変数の少なくとも１つの第２の値とを比較することによって、異常燃焼の開始を検出するステップと、
いくつかの定められたクランク軸角度でステップｂ）とステップｃ）とを繰り返すことによって、過早着火の大きさを特徴付けるステップと、
前記燃焼室（１４）内で検出された前記異常燃焼の進行を前記過早着火現象の大きさによって制御するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記物理モデルは前記シリンダ（１２）内の前記圧力の傾向を前記吸気圧力と前記シリンダ（１２）の前記燃焼室（１４）の容積との関数として表されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
燃料、水、または炭化水素を含んでいる薬品の前記燃焼室（１４）内への導入によって前記異常燃焼の進行を制御する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記燃焼室（１４）の内側で圧力を低下させることによって前記異常燃焼の進行を制御する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記燃焼室（１４）の内側で圧力を低下させるように少なくとも１つの追加弁を開くことによって前記異常燃焼の進行を制御する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記燃焼室（１４）の内側で圧力を低下させるように弁（２４、３０）の少なくとも１つを開くことによって前記異常燃焼の進行を制御する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記変数はシリンダ圧力勾配であって、前記異常燃焼の開始は前記勾配の符号を解析することによって検出される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記変数は、シリンダ圧力勾配、エネルギー放出、新しい混合気の温度、シリンダ圧力の対数から選択される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
いくつかの計測された変数と予測された変数とを比較する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記計測された変数と前記予測された変数とは複数の閾値を使用して比較される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃エンジンの燃焼行程の制御の分野に関する。特に、本発明は、そのようなエンジンの燃焼室内の低回転数で高負荷時の過早着火型の異常燃焼を検出する方法に関する。
【０００２】
本方法は、特に、非常に高い負荷の下で機能する「ダウンサイジングされた」火花点火エンジンに適用される方法に関するが、しかしこれには限定されない。
【背景技術】
【０００３】
この種類のエンジンは、少なくとも１つのシリンダを有している。シリンダは、シリンダの内部の側壁と、このシリンダ内を摺動するピストンの上部と、シリンダヘッドと、によって形成された燃焼室を有している。一般的に、気化した混合気は、この燃焼室内に閉じ込められ、圧縮ステップと、それに続く点火プラグによる制御された点火の効果の元での燃焼ステップと、を経る。これらのステップは以下の説明において「点火行程」という用語に分類される。
【０００４】
この気化した混合気は様々な種類の燃焼を行う可能性があり、これらの種類の燃焼が様々な圧力レベル、場合によってはエンジンに深刻な損傷を与えることがある機械的応力および／または熱的応力の原因になっていることが確認できている。
【０００５】
通常の燃焼、すなわち正常な燃焼と呼ばれる第１の燃焼は、前のエンジン圧縮ステップで圧縮された混合気の燃焼が伝播した結果生じる。この燃焼は、点火プラグによって発生する火花から始まる火炎の前面に正常に伝搬し、エンジンを劣化させる恐れがない。
【０００６】
他の種類の燃焼は、燃焼室内の好ましくない自己着火の結果生じるノッキングを伴う燃焼である。要するに、気化した混合気の圧縮ステップ後に、この気化した混合気に点火できるように点火プラグが作動させられる。ピストンによって発生する圧力と、気化している混合気の燃焼の開始によって放出される熱の影響のせいで、点火プラグによる気化している混合気の点火から始まる火炎前面の到着前に、圧縮された混合気の一部が強制的でかつ局所的に自己着火する。ノッキングと呼ばれるこのメカニズムは、圧力と温度の局所的な増大につながり、これが繰り返されると、エンジンと主にピストンの高さの位置とに対して破壊的な影響を及ぼす原因になることがある。
【０００７】
結局、他の種類の燃焼は、燃焼室内に存在している気化した混合気に点火プラグが点火を開始する前の、気化した混合気の過早着火による異常燃焼である。
【０００８】
この異常燃焼は、英語用語「ダウンサイジング」によってより良く知られている「小型化」が行われたエンジンに影響を与える。小型化は、従来のエンジンと同じ出力および／または同じトルクを維持しながら、エンジンの大きさおよび／またはシリンダを減少させる傾向がある。一般的にこの形式のエンジンは主にガソリン形式であって、過給されるものである
この異常燃焼は、ノッキングのために気化した混合気の燃焼のタイミングを最適化できず、高負荷で、全体的にエンジンが低回転のときに発生することが判っている。過給の結果として燃焼室内が高圧及び高温に達するために、気化した混合気への点火プラグによる点火が発生する前に、異常燃焼は散発的に、または連続的に開始することがある。この燃焼は、通常の燃焼における第１の炎の伝播段階に比べて、第１の炎の伝播段階があまりにも遅く調整されている特徴がある。この伝播段階は、燃焼室内に存在している気化した混合気の大部分（ノッキングの場合よりも多い）を巻き込む自己着火によって中断することがある。
【０００９】
この異常燃焼がエンジンのサイクル毎に繰り返し発生し、シリンダのホットスポットから始まる場合、これは「過早着火」と呼ばれる。この燃焼が突然、無秩序かつ散発的に発生した場合、これは「ランブル（ｒｕｍｂｌｅ）」と呼ばれる。
【００１０】
この後者の異常燃焼では、圧力レベルが非常に高くなる（１２０バールから２５０バール）だけでなく、ピストンやピストンロッドなどのエンジンの稼動部材を部分的または全体的に破壊する可能性のある熱の伝達も増加する。
【００１１】
これらの異常燃焼を処置する一般的な方法を図１に図示しており、この方法には、まず現象の発生の可能性を最大限制限する防止段階（ＰＰ）が備わっている。そして防止段階が現象の防止に適切でない場合に、過早着火が検出されたかどうかを判断する、または同じサイクル内での修正段階（ＰＣ）による介入の必要性を判断する検出段階（ＰＤ）が備わっている。
技術の現状
検出段階は、信号の取得段階と、その次の信号処理段階とを有している。信号処理段階では、特徴付けと定量化とによって高負荷時における過早着火の発生の検出が可能になる。
【００１２】
特許文献１では、ランブル型の高負荷での過早着火を検出するための方法が開示されている。この方法は、燃焼の進行に対する信号の計測と信号閾値との比較とに基づいている。信号の振幅が信号閾値の振幅をはるかに超えていると「ランブル」型の異常燃焼が燃焼室内に存在することが検出される。この方法によれば、信号閾値はノッキングを伴う燃焼時または正常燃焼時に発生する信号の振幅に相当している。
【００１３】
しかし、この方法によれば、そのように実装される検出によって、検出と同じサイクルの途中で対応することはできない。この種類の過早着火の修正動作は、エンジンに深刻な損傷を与える現象以外には実行されない。
【００１４】
特許文献２に記載の方法も公知である。この方法によれば、過早着火の検出後により素早く対応することが可能で、現象を検出したサイクルと同じサイクルの途中で対応することができる。このようにするために、事前に、つまりエンジンが機能する前に信号閾値が計算され、マップと呼ばれる計算機データテーブル内に保存される。
【００１５】
しかし、マップの使用によって、任意の時間に、つまり実時間でそのような現象の開始を検出することはできない。このため、検出が遅すぎる可能性が常にある。さらに、現象の傾向を定量化することができない。したがって、修正段階の適用の必要性は、特定のときにおける２つの振幅の比較のみにかかっている。さらには、そのような現象は、実際には、エンジンに損傷を与えずに始まり、そして停止する。したがって、修正段階を必要としない可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】ＥＰＯ特許出願公開明細書第１．８２８．７３７号
【特許文献２】フランス特許発明明細書第２．８９７．９００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の目的は、エンジンに現在使用されている複数の装置を用いて特徴付けや定量化を行うことで、高負荷時における（ランブル型の）過早着火現象を実時間で検出することを可能にする代替の方法に関する。さらに、過早着火の検出と同じサイクルの途中のエンジン駆動継続中に、過早着火現象の防止を可能とする。この検出とこの定量化とは、任意のクランク軸角度で使用可能である。本方法は、シリンダ圧力のモデル化と結びつくシリンダ圧力測定法の処理に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、噴射が制御されている過給内燃エンジンの燃焼の制御方法であって、エンジンの少なくとも１つのシリンダ（１２）の１つの燃焼室（１４）内の異常燃焼をシリンダ（１２）内の連続圧力計測値Ｐm（α）を用いて検出する方法に関する。本方法は以下のステップを有している。
【００１９】
ａ−クランク軸の回転の角度の関数として、過早着火現象を伴わない１つの燃焼の範囲内においてシリンダ（１２）内の圧力の進行を記述している物理モデルを選択するステップ
ｂ−物理モデルと吸気圧力の計測からシリンダ圧力Ｐe（α）を予測するステップ
ｃ−シリンダ圧力の計測値を使用して計算された変数の少なくとも１つの第１の値と、シリンダ圧力の予測値を使用して計算された変数の少なくとも１つの第２の値とを比較することによって、異常燃焼の開始を検出するステップ
ｄ−いくつかの定められたクランク軸角度でステップｂ）とステップｃ）とを繰り返すことによって、過早着火の大きさを特徴付けるステップ
ｅ−燃焼室内で検出された異常燃焼の進行が過早着火現象の大きさによって制御されるステップ
本発明によれば、物理モデルはシリンダ（１２）内の圧力の進行を吸気圧力とシリンダ（１２）の燃焼室の容積との関数として表すことができる。
【００２０】
異常燃焼の進行は、燃料、水、または炭化水素を含んでいる薬品の燃焼室（１４）内への導入によって制御することができる。燃焼室（１４）の内部で圧力を低下させることによって、異常燃焼の進行を制御することもできる。他の態様によれば、燃焼室（１４）の内部で圧力を低下させるように、少なくとも１つの追加された弁を開くことによって異常燃焼の進行を制御することができる。結局、他の態様によれば、異常燃焼の進行は、燃焼室（１４）の内側で圧力を低下させるように弁（２４、３０）のうちの少なくとも１つを開くことによって制御することができる。
【００２１】
本発明によれば、変数はシリンダ圧力勾配とすることができる。それから、異常燃焼の開始はこの勾配の符号を分析することによって検出される。変数を以下の変数から選択することも可能である：シリンダ圧力勾配、エネルギー放出、新しい混合気の温度、シリンダ圧力の対数。
【００２２】
つまり、本発明によれば、いくつかの計測された変数と予測された変数とを比較することが可能である。これは、閾値によって実施することができる。
【００２３】
本発明の他の特徴と利点とは、添付図面を参照して、以下の説明を読むことによって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】過早着火型の異常燃焼を処理する一般的な方法を示している図である。
【図２】本発明の検出方法を使用しているエンジンの図である。
【図３】クランク角度αの関数として、計測されたシリンダ圧力曲線（ＲP）とモデル化されているシリンダ圧力曲線（ＮP）とを示している図である。
【図４】さまざまな実施形態について本発明で使用される、シリンダ圧力に起因する物理モデルの図である。
【図５】クランク角度αの関数として、計測されたシリンダ圧力勾配曲線（ＲdP）とモデル化されているシリンダ圧力勾配曲線（ＮdP）とを示している図である。
【図６Ａ】過早着火に対する新しい混合気の感度の図であって、最大エネルギー放出（ＤＥＭ）を、３０℃の吸気温度（プレナム内で計測）については灰色で、４０℃の吸気温度（プレナム内）については黒色で、ＣＡ１０の関数として示している。
【図６Ｂ】過早着火に対する新しい混合気の感度の図であって、最大エネルギー放出（ＤＥＭ）を、８０℃の水温についてＣＡ１０の関数として示している。
【図６Ｃ】過早着火に対する新しい混合気の感度の図であって、最大エネルギー放出（ＤＥＭ）を、１００℃の水温についてＣＡ１０の関数として示しており、グラフ上で、円で囲まれている領域は、過早着火領域を表している。
【図６Ｄ】過早着火に対する新しい混合気の感度の図であって、水温と冷たい気体の温度との間の関係を示しており、２つの曲線は新しい混合気（ＴＧＦ）の傾向をクランク軸角度（α）の関数として表しており、上の曲線は１００℃の水温に相当し、下側の曲線は８０℃の水温に相当している。
【図７】過早着火（黒い曲線、Ｎlog）の場合と、過早着火を伴わない従来の燃焼のモデルによる（灰色の曲線、Ｒlog）場合のｌｏｇ（Ｐ）の傾向をｌｏｇ（Ｖ）の関数として示している図である
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図２において、点火時期が制御されており過給されている、特にガソリン型の内燃エンジン１０は、燃焼室１４を備えている少なくとも１つのシリンダ１２を有している。燃焼室１４の内側では、過給された空気と燃料との混合気の燃焼が発生する。
【００２６】
シリンダ１２は、少なくとも１つの燃料供給手段１６と、少なくとも１つの吸気手段２２と、少なくとも１つの排気手段２８と、少なくとも１つの点火プラグのような点火手段３４と、を有している。燃料供給手段１６は、燃料室１４内に開口する摺動弁２０によって制御されている燃料インジェクタ１８の形態の圧力下で燃料を供給する。吸気手段２２は、プレナム２６ｂ（不図示）の位置で終端する吸気管２６と組み合わされている弁２４を備えている。排気手段２８は、弁３０と排気管３２とを備え、燃焼気体を排気する。点火手段３４は、燃焼室１４内に存在している気化した混合気に着火する１つまたは２つ以上の火花を発生する。
【００２７】
排気手段２８の複数の排気管３２は、排気コレクタ３６に接続されており、排気コレクタ３６は排気ライン３８に接続されている。ターボ圧縮機や容積圧縮機などの過給装置４０が排気ライン３８上に配置されている。さらに、過給装置４０は、作動ステージ４２と圧縮ステージ４４とを有している。作動ステージ４２には、排気ライン３８内を循環している排気気体が通過するタービンを備えている。圧縮ステージ４４は、加圧されている吸入空気を複数の燃焼室１４内に、複数の吸気管２６を用いて導入できるようになっている。
【００２８】
エンジン１０は、シリンダ圧力の計測手段４６ａを有しており、シリンダ圧力の計測手段４６ａはエンジン１０のシリンダ１２の中に配置されている。これらの計測手段４６ａは、シリンダ１２内の圧力の傾向を表す信号を生成することができる圧力センサから概ねなる。
【００２９】
エンジン１０は、プレナム２６ｂ内に配置されている、吸気圧力の計測手段４６ｂを有している。これらの計測手段は、吸気プレナム２６ｂ内の吸気圧力の傾向を表す信号を発生できる、圧電形式の絶対圧力センサから概ね構成される。
【００３０】
エンジン１０は、エンジンコンピュータと呼ばれる計算制御ユニット４８も有している。計算制御ユニット４８は、導体（双方向のものもある）によって様々な要素とエンジン１０のセンサとに接続されている。計算制御ユニット４８は、これらのセンサから送られる水温や油温などの様々な信号を受信することができる。さらに計算制御ユニット４８は、信号を計算によって処理し、良好な機能を保障するようにこのエンジン１０の複数の要素を制御する。
【００３１】
したがって、図２に示される例の場合、複数の点火プラグ３４は、気化している混合気の点火の時間を制御できるようにエンジンコンピュータ４８に複数の導体５０によって接続されている。また、シリンダ圧力センサ４６ａは、シリンダ１２内の圧力の傾向を表す信号をエンジンコンピュータ４８に送信できるように、同じエンジンコンピュータ４８と電線５２によって接続されている。さらに、複数のインジェクタ１８の複数の制御摺動弁２０は、複数の燃焼室１４への燃料の噴射を制御するようにコンピュータ４８と複数の導体５４によって接続されている。手段４６ｂもまた、電線５３によってエンジンコンピュータ４８と接続されている。
【００３２】
そのようなエンジン１０内で、本発明による方法は、高負荷時の（ランブル型の）過早着火現象の発生の検出と、その特徴付けと、その定量化とを可能にする。この検出とこの定量化とは、任意のクランク軸角度で使用可能である。
【００３３】
本方法は、シリンダ圧力のモデル化と結びつくシリンダ圧力測定方法に基づいている（シリンダ圧力センサから送信される信号は燃焼状態を表している）。一実施形態によれば、本方法は以下のステップを有している：
１−シリンダ１２内の圧力をモデル化するステップ
２−シリンダ１２内の圧力を計測するステップ
３−計測されたシリンダ圧力をモデル化されたシリンダ圧力と比較することによって、異常燃焼の開始を検出するステップ
４−燃焼室内で検出された異常燃焼の進行を制御するステップ
１−シリンダ内の圧力のモデル化
圧縮行程の途中のシリンダ圧力は、ポリトロープ圧縮の仮定を使用して、各エンジンサイクルについてモデル化することができる。
【００３４】
【数１】
2010071284.tif 000003
【００３５】
ここでＰはシリンダ１２内の圧力、Ｖは燃焼室１４の容積である。これら２つのパラメータは、クランク角度αの回転角の関数として必然的に変化する。
【００３６】
燃焼室１４の容積とクランク軸の回転角度αとの間の関係は、「エンジン容積の法則」Ｖ（α）と呼ばれている。この法則は、エンジン１０の幾何学的な特徴（行程、シリンダ内径、容積圧縮比、連接棒の長さ）の関数である。無効容積Ｖmは、燃焼室１４の最小容積（上死点）に相当している。ただし、下死点の位置での燃焼室１４の容積、つまり最大容積ＶPMBには１周期の間に２回到達する（１回目は吸気行程の最後に、２回目は圧力減少行程の最後に）。
【００３７】
この比を任意のクランク軸角度に対して使用し、同じ比を吸気圧力Ｐadm（下死点に到着した瞬間）に対して使用することによって、以下のモデルを使用して、従来の燃焼、つまり過早着火現象が一切無い範囲で、シリンダ圧力Ｐe（α）を予測することができる。
【００３８】
【数２】
2010071284.tif 000004
【００３９】
エンジン容積の法則Ｖ（α）は公知である。吸気行程中の圧力は、吸気圧力の計測手段４６ｂによっても知ることができる。ポリトロープ指数と呼ばれている指数ｎも公知である。したがって、「理論的な」シリンダ圧力、つまり、過早着火が圧縮を通して発生しなかった場合のシリンダ１２内に存在しなければならない圧力を予測することができる。
【００４０】
注：吸気行程中の圧力は、気化した混合気の吸気の瞬間のシリンダ１２内の圧力に論理的には相当する。この圧力はプレナム内で計測される。この圧力を、圧縮の開始時の（つまり吸気の終了時の）シリンダ１２内の圧力に置き換えることができる。シリンダ１２内の圧力は、吸気工程の最後にプレナム内の吸気部で計測された絶対圧力である（吸気工程の最後に平衡していることを仮定し、そのときＰadm＝Ｐ）。
２−シリンダ内の圧力計測
シリンダ圧力Ｐm（α）の計測は、シリンダ圧力の計測手段４６ａを使用して実施される。圧力測定のための複数のシリンダ１２の計装は、車両では次第に一般的になってきている。
３−計測されたシリンダ圧力とモデル化されたシリンダ圧力との比較
過早着火が発生する過程にあるかどうかを判断するために、計測されたシリンダ圧力Ｐm（α）とモデル化されているシリンダ圧力Ｐe（α）とを比較する。したがって、この比較は、各クランク角度の位置で実施することができる。つまり、これは、理論的な（モデル化された）シリンダ圧力と比較して、計測されたシリンダ圧力の最小の偏差を非常に高速に検出することを可能にする。この比較を実施することによって、いくつかのクランク軸角度に渡って、この偏差を特徴付けることができる。偏差としては、ゆっくり増加、速く増加、安定している、減少している等がある。したがって、この偏差の傾向の関数として、過早着火が特徴付けられ、修正動作を行うかどうかを決定するために計測される。
【００４１】
図３は、黒で示す計測されたシリンダ圧力の曲線（ＲP）と、前述のモデルに従ってモデル化されたシリンダ圧力の曲線（ＮP）とを示している。すなわち、モデル化されたシリンダ圧力の曲線（ＮP）は通常の燃焼におけるシリンダ圧力曲線を描写している。横軸はクランク軸角度αを示している。垂直の点線は、制御された点火が行われる瞬間を示している。過早着火がエンジン１０を危険に陥れる過度の熱力学的条件につながることを確認することができる。しかし、計測されたシリンダ圧力とモデル化されたシリンダ圧力との間の偏差の検出は非常に早期に実施することができること特筆しておく。
【００４２】
これらの偏差を定量化することもでき、これによってどの時点で介入することが重要かを決定することができる。
【００４３】
介入をするために、複数の閾値を決定し、この閾値を越えるとランブル型の過早着火現象が発生する過程にあるとみなす。さらに、この現象によって介入が必要なことを示すインジケータライトを点灯させることができる。
【００４４】
例えば、各クランク軸角度において閾値を、定めることができる。単独のシリンダ圧力Ｐm（α）がＳ1未満であること（Ｐm（α）＜Ｓ1）、圧力偏差Ｐm（α）−Ｐe（α）がＳ2未満であること（Ｐm（α）−Ｐe（α）＜Ｓ2）、圧力比Ｐm（α）／Ｐe（α）がＳ3未満であること（Ｐm（α）／Ｐe（α）＜Ｓ3）、と定めることができる。
【００４５】
閾値Ｓ1、Ｓ2、およびＳ3はエンジン１０が機能する前に、例えばテストベンチ上で定められる。
【００４６】
有利な実施形態によれば、これらの閾値はエンジン１０が機能している途中に変化させることができる。たとえば、これらの閾値は車両の経年変化を反映するように考慮することができる。実際に、エンジン１０の故障は、エンジン１０の過早着火の感度に関する悪化要因となり得る。本発明によれば、この現象に対しては、任意に閾値を設定することによって考慮に入れられる。つまり、周期的にこれらの閾値を調整し、エンジン１０の挙動を定期的に密接に観察しながら、閾値をより厳しく（例えば圧力の制限を下げることによって）していく。必要な調整レベルは、特定の手順を用いて、重大な故障を誘発するなどのエンジン１０の促進された経年変化をシミュレーションすることによって、エンジン１０の調整段階で求めることができる。エンジン温度について操作が行われるのが一般的であるが、噴射と点火の段階についても、燃焼を減少させるために操作が行われる。そして、エンジン１０の自然な経年変化で発生する炭素の堆積と同じ炭素の体積を燃焼室１４の壁に発生させる。したがって、各実験者は、意図通りに促進された経年変化と自然な経年変化との間の関係を自由に定めることができる。結局、前もって設定された閾値は、車両の経年変化に反比例して変化する。反比例は修正係数Ｋに帰する。
【００４７】
【数３】
2010071284.tif 000005
【００４８】
２つの信号の比較は、当然、いくつかのクランク軸角度において実施される。圧縮工程中での早期の検出は、いかなる場合にも好ましい。なぜなら、一方ではサイクル内で介入するための対応を行う十分な余裕を維持し、他方ではこの圧縮工程の時間に最も激しい過早着火が始まるためである。
４−異常燃焼の制御
この比較によって、エンジンコンピュータ４８は、燃焼室１４内で「ランブル」型つまり「過早着火」型の異常燃焼の開始を検出することができる。
【００４９】
異常燃焼の場合、その後、コンピュータはそのような燃焼の継続を防止するために、この燃焼の制御に必要な動作を起動する。
【００５０】
異常燃焼を制御することで、この燃焼の進行を管理する可能性が見込まれる。この管理は、破壊的な圧力の深刻な増加を防止するだけでなく、減衰させるなどによってその燃焼を完全に止めることができる。
【００５１】
この燃焼制御は、複数のインジェクタ１８によって定められるクランク軸角度において燃料を再噴射することによって実施されることが好ましい。より具体的には、コンピュータ４８は、対象としているシリンダ１２のインジェクタ１８が燃焼室１４に液体の状態の一定量の燃料を導入できるように摺動弁２０を制御する。再噴射される燃料の量は、エンジン１０の構成に依存し、この燃焼室１４内に最初に導入された燃料の量の１０％から２００％とすることができる。これによって、再噴射される燃料は、異常燃焼時に広がり始める火炎に対抗する役割を果たす。この再噴射は、気化した混合気の濃度を増加させることによって、この火炎を消すか、この火炎を減衰させることが可能になる。さらに、液体の形態で噴射された燃料は、この火炎の周囲に存在している熱を消費して蒸発する。また、気化された混合気の燃焼と火炎の周囲の温度状態は低下する。一方で、気化された混合気の燃焼、特にその自己着火を遅らせる。
【００５２】
この燃料の噴射後、シリンダ１２内の圧力が増加するが、激しさの程度はより低い。それからこの圧力は通常の燃焼の圧力レベルと同等のレベルに達成するまで減少する。
【００５３】
この機構を使用して、高い燃焼速度と高い圧力とを伴う異常燃焼のどのような広がりも防止される。当然、異常燃焼を制御する手段は、そのような燃焼がコンピュータ４８によって検出された各周期で使用される。
【００５４】
前述のような本方法の動作は、スロットル弁を閉じるなどの他のゆっくりとした動作と組み合わせることができる。スロットル弁を閉じることで、燃焼室１４の圧力状態が次のサイクルで異常燃焼に適した状態になるのを防ぐ。
【００５５】
本発明は、前述の実装例には限定されず、あらゆる変形例と等効物とを含んでいる。
【００５６】
特に、そして本発明の範囲から逸脱することなく、異常燃焼を止める他の薬品を燃焼室１４内に導入することができる。したがって、これらの薬剤は、蒸気や液体の形態の水や炭化水素であってもよい。この場合、エンジン１０は、これらの薬剤を専用回路（ポンプ、タンク等）と組み合わせて導入する特定の追加のインジェクタを有している。
【００５７】
放出弁を開くことによって圧力を放出して、燃焼室１４の内部圧力を減少させることによって、異常燃焼を制御することも考え得る。放出弁は、追加弁または吸気弁２４および／または排気弁３０のいずれかとすることができる。
【００５８】
さらに、本発明は、間接噴射を伴う制御点火エンジンにも関する。この場合、異常燃焼の進行の制御は、前述のように特定のインジェクタ（燃料、水、ＣＯ２を噴射する）の使用、または弁を閉じることによって行われる。
変形例
シリンダ圧力のモデルを直接使用する実施形態を説明した。他の実施形態によれば、微分モデル（図４）を使用することができる。実際、実時間で過早着火を検出するために、いくつかの信号が使用可能である。例えば、以下の信号である：シリンダ圧力の勾配、エネルギー放出、新しい混合気の温度、場合によっては、ｌｏｇ  Ｐ／ｌｏｇ  Ｖのグラフ。
シリンダ圧力の勾配（図５）
一般的に、過早着火の発生の状態（低エンジン回転と高負荷）は、ノッキングを防止するための圧力減少段階において点火プラグからの花火による着火がはるかに遅れたときに生じる。そして、シリンダ圧力曲線は、圧縮に関係する第１のピークと、燃焼に関係する第２のオフセットピークとの発生を示している（図３）。したがって、シリンダ圧力の勾配の符号のみに基づいて過早着火を検出することができる。点火が行われる前に符号が正の場合は、過早着火が発生している。
【００５９】
シリンダ圧力と同様に、シリンダ圧力の微分の検出閾値も各クランク軸角度について、単独の圧力勾配ｄＰm（α）がＳ4未満であること（ｄＰm（α）＜Ｓ4）、偏差ｄＰm（α）−ｄＰe（α）がＳ5未満であること（ｄＰm（α）−ｄＰe（α）＜Ｓ5）、比ｄＰm（α）／ｄＰe（α）がＳ6未満であること（ｄＰm（α）／ｄＰe（α）＜Ｓ6）、と定義可能である（添え字「ｅ」は予測を示しており、添え字「ｍ」は計測値を示している）。
エネルギーの放出
シリンダ圧力の微分値は、簡略化されているエネルギー放出δＱの計算にも使用できる。
【００６０】
【数４】
2010071284.tif 000006
【００６１】
それから、この簡略化されているエネルギー放出は、閾値の定義にも使用可能であり、その場合、単独のエネルギー放出δＱm（α）がＳ7未満であること（δＱm（α）＜Ｓ7）、エネルギー放出の偏差δＱm（α）−δＱe（α）がＳ8未満であること（δＱm（α）−δＱe（α）＜Ｓ8）、エネルギー放出比δＱm（α）／δＱe（α）がＳ9未満であること（δＱm（α）／δＱe（α）＜Ｓ9）となる（添え字「ｅ」は予測を示しており、添え字「ｍ」は計測値を示している）。
【００６２】
または、ＣＡＸと表される複数の燃焼の進み指示値の計算によって、そして、それらと、モデル化によって求められた理論シリンダ圧力を使用して計算された同種の指示値との比較によって定めることができる。Ｘは燃焼の進行の割合を表している。例えば、ＣＡ１０は、導入されたエネルギーの１０％が放出されている、つまり、慣例によれば、全エネルギーの１０％が解放されたことに相当する。
新しい混合気の温度（図６Ａ〜６Ｄ）
新しい混合気（空気と燃料）の平均温度Ｔは、過早着火時の燃焼の感応性への影響が非常に大きいという利点があるパラメータである。さらに、この温度は、吸気分配器の内部の温度（図６Ａ）、吸入された空気と燃料の量、シリンダ圧力などのいくつかの他の変数を使用して予測することができる。したがって、この新しい混合気の温度に閾値を設定することによって、過早着火を検出したり、予測したりすることさえできる。過早着火の早期の検出と良好な予測とによって、同じサイクル内での是正措置を開始するための時間を容易により長く用意することができる。
【００６３】
図６Ａは、最大エネルギー放出（ＤＥＭ）を、３０℃の吸気温度（プレナム内で計測）については灰色で、４０℃の吸気温度（プレナム内）については黒色で、ＣＡ１０の関数として示している。グラフ上で、円で囲まれている領域は、過早着火の領域を表している。
【００６４】
図６Ｂと６Ｃとは最大エネルギー放出（ＤＥＭ）を、８０℃の水温について（図６Ｂ）と、１００℃の水温について（図６Ｃ）、ＣＡ１０の関数として示している。グラフ上で、円で囲まれている領域は、過早着火領域を表している。
【００６５】
図６Ｄは水温と新しい混合気の温度との間の関係を示している。曲線は新しい混合気（ＴＧＦ）の傾向をクランク軸角度（α）の関数として表している。上の曲線は１００℃の水温に該当し、下の曲線は８０℃の水温に該当している。
【００６６】
この新しい混合気の平均温度Ｔe（α）は理想気体の状態方程式を使用して容易に計算することができる。
【００６７】
【数５】
2010071284.tif 000007
【００６８】
混合気の質量ｍは、エンジン１０から知ることができる。また、フローメータを使用して直接計測することによって、さらには吸気管の圧力計測値を使用して流入している空気供給量を実時間で求めるモデルによっても知ることができる。
【００６９】
温度の検出閾値も所定のクランク軸角度において３つの方法、単独の温度Ｔm（α）がＳ10を超えていないこと（Ｔm（α）＜Ｓ10）、温度範囲Ｔm（α）−Ｔe（α）がＳ11超えていないこと（Ｔm（α）−Ｔe（α）＜Ｓ11）、温度比Ｔm（α）／Ｔe（α）がＳ12超えていないこと（Ｔm（α）／Ｔe（α）＜Ｓ12）、で定めることができる（添え字「ｅ」は予測を示しており、添え字「ｍ」は計測値を示している）。
グラフｌｏｇ  Ｐ／ｌｏｇ  Ｖ（図７）
変数ｌｏｇ（Ｐ）とｌｏｇ（Ｖ）とによって、エンジンサイクルの途中のシリンダ圧力の傾向の表現が簡単になる利点がある。
【００７０】
【数６】
2010071284.tif 000008
【００７１】
図７は、過早着火（黒い曲線、Ｎlog）の場合と過早着火を伴わない通常の燃焼のモデルによる（灰色の曲線、Ｒlog）場合のｌｏｇ（Ｐ）の傾向をｌｏｇ（Ｖ）の関数として示している。
【００７２】
この表現の利点は、ｌｏｇ  Ｐとｌｏｇ  Ｖとを関連付けている線形性を利用することにある。実際に、この線形性によって予測が可能になる。なぜなら、ＰＭＨまでの圧縮（Ｃｏｍｐ）に伴う勾配をこの圧縮の最初の瞬間から知ることができるからである。したがって、圧縮の開始時に実施した計測値を使用して勾配ｎを計算することによって、理論的な圧力をモデル化することができる。
【００７３】
さらに、この方法によって、圧縮中に発生する過早着火だけでなく、圧力減少中（Ｄｅｆ）に発生する着火も検出することができる。なぜなら、この線形の関係が圧力減少中にもあるからである。したがって、圧力減少中のオフセット位置における点火プラグの点火の場合（Ａｌｌ）、この点火によってシリンダ圧力がたどる経路を予測することができる。
【００７４】
ただし、点火プラグの位置での点火は、非常に高負荷である。その負荷は、ノッキングの発生を防止するために圧力減少中にオフセットされるべきである。このオフセットは、出力の点ではマイナスだが、ノッキングの防止には非常に効果的である。シリンダ圧力曲線には２つのピークがある：第１のピークは混合気の純粋な圧縮に相当し、第２のピークは燃焼によって発生する圧力の増加に相当している（図３）。これらの条件の下で、圧縮中（最も重大な場合になる）または圧縮の第１のピーク後の圧力減少中に、過早着火は引き起こされる。
【００７５】
それから、計測されたシリンダ圧力の対数を表している曲線と、理論的な（モデル化された）シリンダ圧力を表している曲線との間の偏差、単独の項ｌｏｇ  Ｐm（α）がＳ13を超えないこと（ｌｏｇ  Ｐm（α）＜Ｓ13）、−偏差ｌｏｇ  Ｐm（α）−ｌｏｇ  Ｐe（α）がＳ14を超えないこと（ｌｏｇ  Ｐm（α）−ｌｏｇ  Ｐe（α）＜Ｓ14）、比ｌｏｇ  Ｐm（α）／ｌｏｇ  Ｐe（α）がＳ15を超えないこと（ｌｏｇ  Ｐm（α）／ｌｏｇ  Ｐe（α）＜Ｓ15）、によって閾値を定めることができる
一実施形態によれば、実験変数とモデル化されている変数との間の全てで比が成立するように、特に互いに相殺するおそれのある変数については、１つまたはいくつかの定数項（この場合はＰ0mとＰ0e）によって式を調整することによって比の不安定さを減少させる。さらに変数の間の厳密な非線形性を保障できるようになる。例えば次にようにする。
【００７６】
【数７】
2010071284.tif 000009
【００７７】
これらの項は、予測された変数の関数として推定によって求められる。
【００７８】
有利な方法では、１つの変数では使用されず、どちらかといえば、例えばＰとＶのように、変数を組み合わせて使用される。
【００７９】
最後に、局所的な変動の衝撃を限定するために、角度αについて記録されている変数だけでなく、特定の角度範囲（閾値を超えることを予測するために必要な最短期間と同じ程度）でのこれらの変数の予測値と閾値との比較が興味深い。Ｐ（−１）Ｐ（０）Ｐ（＋１）などの、３つの角度計測値が連続して取得された場合、点０でのＰの予測値は、［Ｐ（−１）Ｐ（０）Ｐ（＋１）］の平均値、それらの中央値、それらの最大値、またはこれらの値の重み付けとの任意の組み合わせによって得ることができる。これは、たとえば、微分の計算に役立つ。この計算は、再帰的に、つまり点０で点−１における［Ｐ（−２）Ｐ（−１）Ｐ（０）］の先行する計測値を再使用することによって、実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
このように、図２に関連して説明したエンジン１０の機能時に、シリンダ圧力の計測手段４６ａはシリンダ１２内のこの圧力の傾向を記録する。この情報は信号の形態で電線５２を通してエンジンコンピュータ４８に送られる。このコンピュータ４８は、たとえば、各クランク角度の位置で、物理モデルによってシリンダ圧力を予測して、モデル化されているシリンダ圧力と計測されたシリンダ圧力とを例えば閾値を使用して比較する。この比較によって、エンジンコンピュータ４８は、燃焼室１４内でランブル型の異常燃焼の開始の存在を判断することができる。それから、エンジンコンピュータ４８は、圧力下で燃料供給手段１６を使用した制御命令を、導体５４を介して送信する。制御命令によって、このランブル型の異常燃焼が後に続くサイクル中に発生しないように、噴射パラメータが修正される。
【００８１】
したがって、本発明によれば、過早着火の検出は、過早着火の開始時からから実施される。また、実時間で過早着火の進行を定量化し、特徴付けることができる。検出は、各エンジンサイクルの任意のクランク軸角度について実施することができる。したがって、過早着火がエンジン１０に対して深刻な熱力学的状態の原因となる十分前に行われる。また、本発明は、一方ではこの過早着火が深刻かどうかを判断することを可能にし、他方では検出と同じサイクル内で過早着火を解消したり緩和したりする。検出は、シリンダ圧力に関連している複数の信号と、通常の燃焼の場合、つまり過早着火を伴わない場合にこれらと同じ信号について得られた値に対応しているモデル化されている複数の信号との比較に基づいており、各エンジンサイクルの各クランク軸角度について比較しており、したがって非常に正確に現象を検出、定量化し、素早く対応をすることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０  内燃エンジン
１２  シリンダ
１４  燃焼室
１６  燃料供給手段
１８  燃料インジェクタ
２０  摺動弁
２２  吸気手段
２４  吸気手段の弁
２６  吸気管
２８  排気手段
３０  排気手段の弁
３２  排気管
３４  点火手段
３６  排気コレクタ
３８  排気ライン
４０  過給装置
４２  作動ステージ
４４  圧縮ステージ
４６ａ  シリンダ圧力の計測手段
４６ｂ  吸気圧力の計測手段
４８  計算と制御のユニット
５０  導体
５２、５３  電線
５４  導体
【図１】
2010071284.tif 000010
【図２】
2010071284.tif 000011
【図３】
2010071284.tif 000012
【図４】
2010071284.tif 000013
【図６Ｄ】
2010071284.tif 000014
【図７】
2010071284.tif 000015
【図５】
2010071284.tif 000016
【図６Ａ】
2010071284.tif 000017
【図６Ｂ】
2010071284.tif 000018
【図６Ｃ】
2010071284.tif 000019