(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、プレイグニッションの発生を抑制するためのプレイグ抑制制御を効率良く実施させられるようにすることを目的とする。【解決手段】プレイグニッションが検出された場合に、プレイグニッションの発生を抑制するための所定のプレイグ抑制制御を実行する。プレイグ抑制制御は、最大筒内圧が所定値よりも低い小プレイグニッションの発生頻度が所定頻度に達した場合において、内燃機関の運転条件が、最大筒内圧が前記所定値以上となる大プレイグニッションが発生する可能性のある運転条件となったときにのみ実行される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、
プレイグニッションが検出された場合に、プレイグニッションの発生を抑制するための所定のプレイグ抑制制御を実行するプレイグ抑制制御実行手段と、
を備え、
前記プレイグ抑制制御実行手段は、最大筒内圧が所定値よりも低い小プレイグニッションの発生頻度が所定頻度に達した場合において、内燃機関の運転条件が、最大筒内圧が前記所定値以上となる大プレイグニッションが発生する可能性のある運転条件となったときにのみ、前記プレイグ抑制制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記プレイグ抑制制御は、燃焼室内への液体の噴射であり、
前記液体の噴射は、排気行程もしくは吸気行程またはその双方の行程において筒内容積が所定値よりも小さい期間中に実行されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記液体の噴射は、排気行程もしくは吸気行程またはその双方の行程において筒内容積が前記所定値よりも小さい期間中に、前記内燃機関がトルクを発生させるために行われる燃料噴射とは別に噴射される追加の燃料噴射であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記液体の噴射は、吸気行程において筒内容積が前記所定値よりも小さい期間と重なるように、前記内燃機関がトルクを発生させるために行われる燃料噴射の噴射期間を進角側に拡大することで実施される燃料噴射であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、過給機付き内燃機関であって、
前記プレイグ抑制制御は、過給時に、燃焼室内の残留ガスの掃気が促進されるように排気弁の閉じ時期および吸気弁の開き時期の少なくとも一方を制御するものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ヘビーノックを伴う突発的なプレイグニッションの発生を予測して防止するうえで好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、所定クランク角における燃焼割合が、正常燃焼状態が得られる時の基準燃焼割合よりも大きい場合（すなわち、プレイグニッション発生の可能性がある場合）に、プレイグニッションの発生を抑制するためのプレイグ抑制制御として燃料噴射量の増量が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレイグニッションには、程度の大きなものと小さなものとがある。そうであるのに、この程度の大小に関係なくプレイグニッション発生の可能性がある機関運転条件下で常にプレイグ抑制制御を実行することとすると、プレイグ抑制制御を無用に実行してしまう可能性がある。また、プレイグ抑制制御が内燃機関の運転状態の変更を伴うものであれば、無用なプレイグ抑制制御の実施は、機関性能の低下に繋がる可能性もある。
【０００５】
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、プレイグニッションの発生を抑制するためのプレイグ抑制制御を効率良く実施させられるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、
プレイグニッションが検出された場合に、プレイグニッションの発生を抑制するための所定のプレイグ抑制制御を実行するプレイグ抑制制御実行手段と、
を備え、
前記プレイグ抑制制御実行手段は、最大筒内圧が所定値よりも低い小プレイグニッションの発生頻度が所定頻度に達した場合において、内燃機関の運転条件が、最大筒内圧が前記所定値以上となる大プレイグニッションが発生する可能性のある運転条件となったときにのみ、前記プレイグ抑制制御を実行することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記プレイグ抑制制御は、燃焼室内への液体の噴射であり、
前記液体の噴射は、排気行程もしくは吸気行程またはその双方の行程において筒内容積が所定値よりも小さい期間中に実行されることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記液体の噴射は、排気行程もしくは吸気行程またはその双方の行程において筒内容積が前記所定値よりも小さい期間中に、前記内燃機関がトルクを発生させるために行われる燃料噴射とは別に噴射される追加の燃料噴射であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第２の発明において、
前記液体の噴射は、吸気行程において筒内容積が前記所定値よりも小さい期間と重なるように、前記内燃機関がトルクを発生させるために行われる燃料噴射の噴射期間を進角側に拡大することで実施される燃料噴射であることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つにおいて、
前記内燃機関は、過給機付き内燃機関であって、
前記プレイグ抑制制御は、過給時に、燃焼室内の残留ガスの掃気が促進されるように排気弁の閉じ時期および吸気弁の開き時期の少なくとも一方を制御するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、小プレイグニッションの発生頻度が高いことで大プレイグニッションが発生する可能性が高いと判断できる場合にのみ、プレイグ抑制制御が実行されるようになる。このため、プレイグ抑制制御が無用に実行されるのを防止できるようになる。このため、プレイグ抑制制御を効率良く実施させられるようになる。また、プレイグ抑制制御が機関運転状態を変更するもの（例えば、以下の第３または第４の発明における燃料噴射）であったとしても、そのようなプレイグ抑制制御の実施に伴って機関性能（例えば、燃費性能）が低下する機会を低減できるようになる。
【００１２】
第２〜第４の発明によれば、筒内容積が小さいときに上記の液体の噴射を行うことで、大プレイグニッションの発生要因となる筒内浮遊デポジット等に対して燃料を確実に吹きかけて冷却することができる。これにより、大プレイグニッションの発生を確実に抑制することができる。
【００１３】
第５の発明によれば、筒内浮遊デポジット等がより確実に次サイクル以降に残留しないようにすることができる。これにより、次サイクル以降にまで残留する筒内浮遊デポジット等の存在に起因して大プレイグニッションが発生するのをより確実に抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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図である。
【図２】筒内に存在するデポジットに起因するプレイグニッションの発生メカニズムを説明するための図である。
【図３】同一機関運転条件下における所定時間内でのプレイグニッションの発生状況の一例を示す図である。
【図４】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。
【図５】筒内圧を利用したプレイグニッションの判定手法を説明するための図である。
【図６】本発明におけるプレイグニッションの他の判定手法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるプレイグ抑制制御を説明するための図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
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図である。
図１に示すシステムは、ターボ過給機２４付きの火花点火式内燃機関（一例としてガソリンエンジン）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒内には、ピストン１２が設けられている。各気筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室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。
【００１６】
吸気通路１６の入口には、エアクリーナ２０が取り付けられている。エアクリーナ２０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２２が設けられている。エアフローメータ２２よりも下流側の吸気通路１６には、ターボ過給機２４のコンプレッサ２４ａが配置されている。更に、コンプレッサ２４ａ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２６が設けられている。また、排気通路１８には、ターボ過給機２４のタービン２４ｂが配置されている。
【００１７】
各気筒には、燃焼室１４内（筒内）に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁２８が設けられている。また、各気筒には、燃焼室１４内の混合気に点火するための点火プラグ３０が設けられている。点火プラグ３０は、点火コイル３２に接続されている。更に、各気筒には、吸気通路１６の吸気ポートおよび排気通路１８の排気ポートを開閉するための吸気弁３４および排気弁３６がそれぞれ設置されている。
【００１８】
吸気弁３４および排気弁３６は、それぞれ吸気可変動弁機構３８および排気可変動弁機構４０により駆動される。これらの可変動弁機構３８、４０は、クランク軸４２の回転位相に対する各カム軸（図示省略）の回転位相を変化させることにより吸気弁３４または排気弁３６の開閉時期を所定範囲内で変更可能とする可変バルブタイミング機構を含むものである。このような可変動弁機構３８、４０によれば、排気弁３６の開弁期間と吸気弁３４の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を調整することができる。また、クランク軸４２の近傍には、クランク角を検出するためのクランク角センサ４４が配置されている。
【００１９】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４６を備えている。ＥＣＵ４６の入力部には、上述したエアフローメータ２２およびクランク角センサ４４に加え、筒内圧を検出するための筒内圧センサ４８、および、吸気カム軸および排気カム軸の回転角度である吸気カム角および排気カム角をそれぞれ検出するための吸気カム角センサ５０および排気カム角センサ５２等の内燃機関１０の運転状態や燃焼状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４６の出力部には、上述したスロットルバルブ２６、燃料噴射弁２８、点火コイル３２および可変動弁機構３８、４０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。
【００２０】
［実施の形態１におけるプレイグニッション抑制のための制御］
図２は、筒内に存在するデポジットに起因するプレイグニッションの発生メカニズムを説明するための図である。
内燃機関１０の低回転高負荷領域は、正常な点火時期よりも前に混合気が自着火する現象（プレイグニッション）が発生し得る領域である。このようなプレイグニッションの発生原因の１つとして、燃焼室１４内の赤熱したデポジットやオイル液滴の燃え残りといった筒内を浮遊する高温の固形物が着火源となっている可能性があることが分かった。例えば、図２（Ａ）に示すように、ノックやプレイグニッションの発生によって筒内壁面に付着したデポジットが剥がれることがある。そして、剥がれたデポジットが燃焼しながら筒内を浮遊して次サイクル以降にまで残留した場合には、図２（Ｂ）に示すように、筒内に残留したデポジットが着火源となり、プレイグニッションの発生要因の１つとなることが分かった。そして、このような発生要因によるプレイグニッションは、点火プラグ近傍の熱面を着火源として発生するプレイグニッションとは異なり、冷却水温度や燃焼室壁面温度によらずに突発的に発生するものである。
【００２１】
図３は、同一機関運転条件下における所定時間内でのプレイグニッションの発生状況の一例を示す図である。
図３では、本実施形態で用いる最大筒内圧Ｐｍａｘの規定値を、一例として９．５ＭＰａとする。本実施形態では、最大筒内圧Ｐｍａｘがこの規定値以上となるプレイグニッションを「大プレイグニッション（以下、単に「大プレイグ」と略する）」と称し、最大筒内圧Ｐｍａｘが上記規定値よりも低いプレイグニッションを「小プレイグニッション（以下、単に「小プレイグ」と略する）と称する。より具体的には、大プレイグは、ヘビーノックを伴う、程度の大きなプレイグニッションであり、小プレイグは、ヘビーノックを伴わない、程度の比較的小さなプレイグニッションである。
【００２２】
図３に示す試験結果では、最大筒内圧Ｐｍａｘが規定値以上となる大プレイグは試験時間中に１回発生する一方で、最大筒内圧Ｐｍａｘが規定値よりも低い小プレイグは、同じ試験時間中の大プレイグの発生回数よりも多い回数で発生している。尚、ここでは図示を省略しているが、図３の機関運転条件よりも過給圧を下げた運転条件には、小プレイグのみが発生する運転条件も存在することが確認されている。
【００２３】
上述したように、大プレイグが発生し得る機関運転条件では、小プレイグの発生も混在し、かつ、小プレイグの方が大プレイグよりも発生頻度が高いことが分かった。このことから、大プレイグが発生し得る機関運転条件において小プレイグの発生頻度が高い状況であると、小プレイグの発生に伴って筒内壁面から剥離して筒内を浮遊しているデポジットなどが着火源となり、大プレイグを突発的に発生させる可能性が高くなると考えられる。
【００２４】
上記のように、プレイグニッションには、程度の大きな大プレイグと、程度の小さな小プレイグとがある。そうであるのに、この程度の大小に関係なく、プレイグニッション発生の可能性がある機関運転条件下において常にプレイグニッションを抑制するためのプレイグ抑制制御（例えば、燃料噴射量の増量）を実行することとすると、プレイグ抑制制御を無用に実行してしまう可能性がある。
【００２５】
そこで、本実施形態では、小プレイグの発生頻度が所定頻度に達した場合において、内燃機関１０の運転条件が、大プレイグが発生する可能性のある運転条件（例えば、図３に示す運転条件）となったときにのみ、所定のプレイグ抑制制御を実行するようにした。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態１における特徴的な制御を実現するためにＥＣＵ４６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、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００２７】
図４に示すルーチンでは、先ず、後述の小プレイグ頻度判定フラグがＯＮであるか否かが判定される（ステップ１００）。その結果、小プレイグ頻度判定フラグがＯＮになっていない場合には、ステップ１０２に進み、一方、小プレイグ頻度判定フラグがＯＮになっている場合には、ステップ１１４に進む。
【００２８】
ステップ１０２では、内燃機関１０の各気筒に対してサイクル毎に、プレイグニッションが発生したか否かが判定される。図５は、筒内圧を利用したプレイグニッションの判定手法を説明するための図である。より具体的には、図５の横軸はクランク角、縦軸は筒内圧であり、正常燃焼時およびプレイグニッション発生燃焼時の筒内圧カーブのそれぞれの一例を示すものである。
【００２９】
図５に示すように、プレイグニッションが発生すると、点火時期のクランク角位置での筒内圧が正常燃焼時よりも高くなる。そこで、本実施形態では、点火時期のクランク角位置での筒内圧の立ち上がりが正常燃焼時よりも早いか否かに基づいて、プレイグニッション発生の有無が判定される。具体的には、例えば、点火時期のクランク角位置で筒内圧センサ４８によって検出される筒内圧が、同一運転条件下における正常燃焼時の筒内圧（実験等により予め取得した値）よりも所定値以上大きい場合に、点火時期のクランク角位置での筒内圧の立ち上がりが正常燃焼時よりも早く、プレイグニッションが発生したと判定することができる。
【００３０】
本判定手法によれば、プレイグニッションが発生したことを確実に検出できるようになる。尚、筒内圧センサ４８により検出される筒内圧自体を用いた判定に代え、検出された筒内圧を利用して既知の関係式に従って熱発生率または燃焼質量割合（噴射された燃料のうちの既に燃焼に付された燃料の割合）を算出するようにし、点火時期のクランク角位置で熱発生が開始しているか否かをプレイグニッションの判定指標としてもよい。更に、以上説明したプレイグニッションの判定には、点火時期のクランク角位置に限らず、これよりも所定値だけ進角側のクランク角位置を用いてもよい。
【００３１】
ステップ１０２においてプレイグニッションが発生したと判定された場合には、今回の検出対象サイクルの最大筒内圧Ｐｍａｘが規定値以上であるか否かが判定される（ステップ１０４）。その結果、本ステップ１０４の判定が成立する場合、つまり、今回発生したと判定されたプレイグニッションが大プレイグであると判断できる場合には、今回の大プレイグが発生した運転条件がＥＣＵ４６に記憶される（ステップ１０６）。
【００３２】
一方、ステップ１０４の判定が不成立である場合、つまり、今回発生したと判定されたプレイグニッションが小プレイグであると判断できる場合には、所定の判定期間に対してカウントされる小プレイグの累積発生回数が１つ増やされたうえでＥＣＵ４６に記憶される（ステップ１０８）。
【００３３】
次に、上記所定の判定期間における小プレイグの累積発生回数が所定回数に達したか否か、つまり、小プレイグの発生頻度が所定頻度に達したか否かが判定される（ステップ１１０）。その結果、本ステップ１１０の判定が不成立となる場合には、ステップ１０２以降の処理が繰り返し実行される。一方、本ステップ１１０の判定が成立する場合には、プレイグ判定ループが終了し、小プレイグ頻度判定フラグがＯＮとされる（ステップ１１２）。尚、小プレイグ頻度判定フラグは、一例として、一旦ＯＮとなった後の運転継続中は継続してＯＮ状態となり、内燃機関１０の運転停止時にＯＦＦとされるものとすることができる。
【００３４】
ステップ１１４では、ステップ１０６の処理により記憶された、大プレイグが発生する可能性のある運転条件が到来したか否かが判定される（ステップ１１４）。その結果、上記運転条件が到来した場合には、プレイグ抑制制御（例えば、燃料増量信号を燃料噴射弁２８に出力）が実行される（ステップ１１６）。
【００３５】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、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規模（程度）の大小の判定と、大プレイグが発生した運転条件および小プレイグの累積発生回数の学習制御が実行される。そして、小プレイグの発生頻度が所定頻度に達した場合（達した後）には、内燃機関１０の運転条件が、大プレイグが発生する可能性のある運転条件となったときにのみ、プレイグ抑制制御が実行されるようになる。これにより、小プレイグの発生頻度が高いことで大プレイグが発生する可能性が高いと判断できる場合にのみ、プレイグ抑制制御が実行されるようになる。このため、プレイグ抑制制御が無用に実行されるのを防止できるようになる。また、プレイグ抑制制御が機関運転状態を変更するもの（例えば、燃料噴射量の増量）であったとしても、そのようなプレイグ抑制制御の実施に伴って機関性能（例えば、燃費性能）が低下する機会を低減できるようになる。
【００３６】
ところで、上述した実施の形態１においては、大プレイグが実際に発生した運転条件を記憶しておいたうえで、小プレイグの発生頻度が所定頻度に達した場合には、大プレイグが発生する可能性のある運転条件として運転中に記憶しておいた運転条件を参照するようにしている。しかしながら、本発明における「大プレイグニッションが発生する可能性のある運転条件」とは、大プレイグの実際の検出結果に基づいて運転中に取得した運転条件に限らず、事前に推定して記憶しておいた運転条件であってもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態１においては、図５を参照して筒内圧を利用したプレイグニッションの判定手法を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明におけるプレイグニッションの検出（判定）手法は、上記のものに限らず、例えば、以下に示すようなものであってもよい。
【００３８】
図６は、本発明におけるプレイグニッションの他の判定手法を説明するための図である。図６を参照して説明する判定手法は、極力早い段階で、プレイグニッションに加えてポストイグニッションをも検出可能とするものである。尚、図６（Ａ）に示すように、ポストイグニッションは、点火時期よりも後のタイミングで発生する異常燃焼のことである。
【００３９】
本判定手法では、エンジン回転数、吸気流量、空燃比、点火時期およびＥＧＲ量などの各種パラメータに基づいて機関運転条件毎に正常燃焼時の筒内圧カーブ（図６（Ｂ）参照）を基準カーブとして記憶しておく。そして、内燃機関１０の運転中に、上記の各種パラメータに基づいて現在の機関運転条件に対応する正常燃焼時の筒内圧カーブを推定して取得する。尚、正常燃焼時の筒内圧カーブ（基準）としては、同一気筒（別気筒であってもよい）の直前のサイクルでの異常燃焼が生じていない場合の筒内圧カーブを記憶して用いるようにしてもよい。
【００４０】
本判定手法では、検出対象のサイクルにおいて筒内圧センサ４８によって検出される筒内圧を、上記のように取得される正常燃焼時の筒内圧カーブと比較する。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、ある時期Ｔ１において正常燃焼時の筒内圧に対する筒内圧の圧力差ΔＰ１がある規定値以上となる場合には、プレイグニッションが発生したと判定し、プレイグニッションの判定処理を終了する。
【００４１】
また、本判定手法によれば、次のような処理によってポストイグニッションが発生したか否かを判定することができる。具体的には、圧力差ΔＰ１が上記規定値よりも小さい場合には、続いて、時期Ｔ２での筒内圧と時期Ｔ１での筒内圧との差である圧力差ΔＰ２を算出する。そして、算出された圧力差Ｐ２がある規定値以上となる場合には、ポストイグニッションが発生したと判定する。ただし、ノックセンサ（図示省略）等を用いて別途ノッキングの発生が検出された場合には、ポストイグニッションの判定を行わないようにするのが良い。
【００４２】
上記の時期Ｔ１、Ｔ２は、正常燃焼を基礎として決める値であり、例えば、時期Ｔ１は、燃焼質量割合が５％となるクランク角位置とし、時期Ｔ２は、燃焼質量割合が３０％となるクランク角位置とすることができる。また、圧力差ΔＰ１、ΔＰ２の規定値も、正常燃焼を基礎として決める値であるが、燃焼の変動および筒内圧カーブ（基準）の推定誤差等を考慮した所定の係数をそれぞれの規定値に乗ずるようにしてもよい。
【００４３】
以上の判定手法を用いることで、筒内圧の立ち上がり直後から筒内圧の検出値を利用してプレイグニッションおよびポストイグニッションを直接的に検出できるようになる。このため、判定処理の負担を少なくすることができ、検出対象のサイクルが終了していない段階での早期判定が可能となる。
【００４４】
また、内燃機関１０の運転中には、次のような追加の燃料噴射を行うようにしてもよい。すなわち、ここでいう追加の燃料噴射は、上記図５もしくは図６に示すプレイグ判定手法などを用いて検出されるプレイグニッションによる筒内圧の立ち上がり時期（クランク角位置）が、最大筒内圧Ｐｍａｘに到達する時期（クランク角位置）に対してある規定値よりも進角側の時期である場合にのみ行われるというものである。
【００４５】
この追加の燃料噴射を行うためには、プレイグニッションが発生した際に筒内圧が最大筒内圧Ｐｍａｘに到達する時期（クランク角位置）を機関運転条件に応じた値として予めＥＣＵ４６に記憶させておく。上記規定値は、エンジン回転数と燃料噴射弁２８の応答性（具体的には、ＥＣＵ４６が燃料噴射を行うことを決定してから燃料噴射弁２８によって実際に燃料噴射が実行されるまでに要する時間）とによって決定される値である。燃料噴射弁２８の応答性（上記時間）が同じであっても、エンジン回転数が高いと、クランク角ベースでは、ＥＣＵ４６による燃料噴射の決定から実際に燃料噴射が実行されるまでに経過するクランク角期間は長くなる。したがって、上記規定値は、燃料噴射弁２８の応答性（上記時間）とエンジン回転数とに基づいてクランク角ベースの値として決定される。
【００４６】
ＥＣＵ４６は、プレイグニッションによる筒内圧の立ち上がりが検出されたときには、このときのクランク角位置が、筒内圧が最大筒内圧Ｐｍａｘに到達するクランク角位置に対して上記規定値よりも進角側の位置であるか否かを判定する。そして、この判定が成立する場合、すなわち、プレイグニッションによる筒内圧の立ち上がりを検出したタイミングにおいて、筒内圧が最大筒内圧Ｐｍａｘに到達するまでに燃焼室１４内に燃料を噴射可能であると判断できる場合には、通常制御の燃料噴射に割り込むようにして上記追加の燃料噴射が速やかに実行される。このような追加の燃料噴射によれば、筒内ガスを冷却することができる。その結果、プレイグニッションを誘発するヘビーノックを回避し、筒内圧の過剰な上昇を防止することができる。
【００４７】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４６がステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「プレイグニッション検出手段」が実現されており、ＥＣＵ４６がステップ１１４の判定が成立する場合にステップ１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「プレイグ抑制制御実行手段」が実現されている。
【００４８】
実施の形態２．
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４９】
［実施の形態２におけるプレイグ抑制制御］
本実施形態のシステム構成としては、一例として、図１に示すハードウェア構成が用いられているものとする。本実施形態は、ＥＣＵ４６が図４に示すルーチンを実行する際のプレイグ抑制制御として、後述の図８に示すルーチンによる制御を行う点に特徴を有している。
【００５０】
図７は、本発明の実施の形態２におけるプレイグ抑制制御を説明するための図である。
図２を参照して既述したように、筒内を浮遊する高温の固形物（デポジットやオイル液滴の燃え残り等）が高熱を保持したまま次のサイクルに残留して着火源となり、プレイグニッションの発生要因の１つとなることが分かった。
【００５１】
そこで、本実施形態では、上述した実施の形態１の制御によって小プレイグの発生頻度が所定頻度に達した場合において大プレイグの発生する可能性がある運転条件にプレイグ抑制制御を行う場合には、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すプレイグ抑制制御の双方を所定サイクル（例えば、１００サイクル）に渡って実施するようにした。
【００５２】
先ず、図７（Ａ）に示すプレイグ抑制制御は、排気行程もしくは吸気行程またはその双方の行程において筒内容積が所定値よりも小さい期間中に、燃焼室１４内に液体（本実施形態では、燃料）を噴射するというものである。この液体噴射の具体的な実施態様としては次のものがある。
【００５３】
筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２８を備える内燃機関１０では、内燃機関１０に要求されたトルクを発生させるための通常の燃料噴射の噴射時期は、吸気行程もしくは圧縮行程である。このため、「排気行程」において筒内容積が上記所定値よりも小さい期間中に上記液体噴射としての燃料噴射を行う場合には、当該液体噴射は、通常の燃料噴射に対する追加の燃料噴射となる。一方、「吸気行程」において筒内容積が上記所定値よりも小さい期間中に上記液体噴射としての燃料噴射を行う場合には、当該液体噴射は、通常の燃料噴射とは独立した追加の燃料噴射であってもよいし、「吸気行程」において筒内容積が上記所定値よりも小さい期間と一部が重なるように通常の燃料噴射の噴射期間を進角側に拡大することで実施されるものであってもよい。更には、これらの排気行程および吸気行程のための各液体噴射を適宜組み合わせて実施してもよい。
【００５４】
筒内容積が所定値よりも小さい排気上死点近傍の期間中に上記の液体噴射を行うことで、燃焼室１４内を浮遊しているデポジット等に燃料を確実に吹きかけることができ、浮遊デポジット等の熱を奪い、これにより、浮遊デポジット等の着火源としての能力を奪うことができる。
【００５５】
図７（Ｂ）に示すプレイグ抑制制御は、燃焼室１４内の残留ガスの掃気が促進されるように排気弁３６の閉じ時期および吸気弁３４の開き時期の少なくとも一方を制御するというものである。具体的には、バルブオーバーラップ期間が既に設定されている状況下では、可変動弁機構３８、４０を用いてバルブオーバーラップ期間を拡大する制御が該当し、バルブオーバーラップ期間が設定されていない状況下では、バルブオーバーラップ期間を設定する制御が該当する。
【００５６】
内燃機関１０は過給機付き内燃機関であり、プレイグニッションの発生が懸念される運転領域は過給領域である。そのような過給領域において、バルブオーバーラップ期間を拡大すると、吸気圧力が排気圧力よりも高い状況下であるので、図７（Ｂ）に示すように、筒内に供給される新気によって筒内に残留する浮遊デポジット等を掃気することができる。
【００５７】
図８は、本発明の実施の形態２における特徴的なプレイグ抑制制御を実現するためにＥＣＵ４６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、本ルーチンは、図４に示すルーチンにおけるステップ１１６の処理に代えて実行されるものとする。
【００５８】
図８に示すルーチンでは、先ず、上述した液体噴射として、排気上死点近傍の期間中に行う燃料噴射が実行される（ステップ２００）。この燃料噴射は、所定サイクル数（例えば、１００サイクル）に渡って実行される。
【００５９】
次に、バルブオーバーラップ期間の拡大のために、吸気弁３４の開き時期の進角（ステップ２０２）および排気弁３６の閉じ時期の遅角（ステップ２０４）がそれぞれ実行される。これらの吸排気バルブタイミングの変更についても、所定サイクル数（例えば、１００サイクル）に渡って実行される。尚、この場合のバルブオーバーラップ期間の拡大のためには、ステップ２０２および２０４の処理のうちの何れか一方のみが行われるようになっていてもよい。
【００６０】
以上説明した図８に示すルーチンによれば、小プレイグの発生頻度が高い状況下において大プレイグが発生する可能性のある運転条件が到来した場合には、筒内容積が小さいときに上記液体噴射としての燃料噴射が実行される。これにより、大プレイグの発生要因となる筒内浮遊デポジット等を燃料によって確実に冷却することができる。これにより、大プレイグの発生を確実に抑制することができる。また、このような液体噴射の実施機会を小プレイグの発生頻度が高い状況下で上記運転条件が到来したときに限っているので、上記液体噴射としての燃料噴射による燃費悪化を最小限に抑制することができる。
【００６１】
更に、上記ルーチンによれば、小プレイグの発生頻度が高い状況下において大プレイグが発生する可能性のある運転条件が到来した場合には、燃焼室１４内の残留ガスの掃気が促進されるようにバルブオーバーラップ期間が拡大される。これにより、筒内浮遊デポジット等がより確実に次サイクル以降に残留しないようにすることができる。このような掃気によっても、大プレイグの発生をより確実に抑制できるようになる。また、このような必要以上のバルブオーバーラップ期間の拡大を小プレイグの発生頻度が高い状況下で上記運転条件が到来したときに限っているので、過剰な掃気による排気通路１８への新気の吹き抜けを最小限に抑制することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施の形態２においては、筒内容積が小さい状況下での液体噴射を、燃料噴射弁２８を用いた燃料噴射の実施態様の変更によって実現している。しかしながら、本発明における液体噴射は、上記のものに限定されるものではなく、例えば、燃焼室１４内に向けて燃料以外の他の液体（例えば、水）を噴射可能な構成を備えて行うものであってもよい。
【００６３】
ところで、上述した実施の形態１および２においては、本発明の対象となる内燃機関として、ターボ過給機２４を備える内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、上記のものに限られず、例えば、ターボ過給機以外の方式の過給機を備える内燃機関であってもよく、或いは、高い圧縮比を有する自然吸気式の内燃機関であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
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  エアクリーナ
２２  エアフローメータ
２４  ターボ過給機
２４ａ  ターボ過給機のコンプレッサ
２４ｂ  ターボ過給機のタービン
２６  スロットルバルブ
２８  燃料噴射弁
３０  点火プラグ
３２  点火コイル
３４  吸気弁
３６  排気弁
３８  吸気可変動弁機構
４０  排気可変動弁機構
４２  クランク軸
４４  クランク角センサ
４６  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４８  筒内圧センサ
５０  吸気カム角センサ
５２  排気カム角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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