(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の異常燃焼の発生をより正確に判定することができる技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の異常燃焼判定装置において、内燃機関を循環する潤滑油の希釈度合を取得する取得手段と、取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えたときにプレイグニッションが発生し得ると判定する判定手段と、を備え、潤滑油が燃料によって希釈されることに起因するプレイグニッションの発生を予測するができるようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を循環する潤滑油の希釈度合を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えたときに、プレイグニッションが発生し得ると判定する判定手段と、
を備える内燃機関の異常燃焼判定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記判定手段は、前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えている場合は、内燃機関の運転状態が低回転・高負荷運転領域に属するときにプレイグニッションが発生し得ると判定する内燃機関の異常燃焼判定装置。
【請求項３】
請求項２において、前記判定手段は、前記取得手段により取得された希釈度合が高いときは低いときに比べ、プレイグニッションが発生し得る運転領域が低負荷側又は高回転側へ拡大すると判定する内燃機関の異常燃焼判定装置。
【請求項４】
内燃機関を循環する潤滑油の希釈度合を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えたときに、内燃機関の異常燃焼を抑制する処理である異常燃焼抑制処理を実行する制御手段と、
を備える内燃機関の異常燃焼抑制装置。
【請求項５】
請求項４において、前記制御手段は、前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えている場合は、内燃機関の運転状態が低回転・高負荷領域にあることを条件として異常燃焼抑制処理を実行する内燃機関の異常燃焼抑制装置。
【請求項６】
請求項５において、前記制御手段は、前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えている場合は、該希釈度合が高くなるほど異常燃焼抑制処理の実行領域を拡大する内燃機関の異常燃焼抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の異常燃焼を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の異常燃焼として、圧縮行程途中の気筒において点火プラグが点火される前に混合気が着火及び燃焼する早期着火（プレイグニッション）が知られている。このような異常燃焼を抑制する技術として、内燃機関の振動発生時期、特定運転領域における運転時間、冷却水温度、気筒内の壁面温度等のパラメータからプレイグニッションの発生を予測し、予測されたプレイグニッションの発生を抑制する処理（例えば、燃料噴射時期の遅角等）を行う技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３９７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、潤滑油の希釈度合がプレイグニッションの発生に相関するという知見を得た。本発明は、このような知見に基づくものであり、その目的は、内燃機関の異常燃焼の発生をより正確に判定することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の異常燃焼を判定する異常燃焼判定装置において、潤滑油の希釈度合が閾値を超えたときに、プレイグニッションが発生し得ると判定するようにした。
【０００６】
詳細には、本発明の内燃機関の異常燃焼判定装置は、
内燃機関を循環する潤滑油の希釈度合を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えたときに、プレイグニッションが発生し得ると判定する判定手段と、
を備えるようにした。
【０００７】
従来、プレイグニッションは、燃焼室壁面や点火プラグ等に付着したデポジットや、燃焼室へ浸入した潤滑油によって引き起こされると考えられている。これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行ったところ、燃料によって希釈された潤滑油が燃焼室へ侵入した場合、特に燃料による潤滑油の希釈度合がある度合を超えたときにプレイグニッションが発生しやすいという知見を得た。
【０００８】
したがって、プレイグニッションが発生し得ない最大の希釈度合（閾値）を予め求めておくことにより、潤滑油の希釈度合が閾値を超えたことを条件としてプレイグニッションが発生し得ると判定（予測）することができる。
【０００９】
そこで、本発明の内燃機関の異常燃焼判定装置は、潤滑油の希釈度合と閾値を比較する構成を採用することにより、プレイグニッションの発生をより正確に判定（予測）することができるようにした。
【００１０】
なお、潤滑油の希釈度合とプレイグニッションが発生しやすい運転領域との相関を予め求めておけば、プレイグニッションが発生し得る運転領域を特定することも可能である。例えば、潤滑油の希釈度合が閾値を超えた場合は、機関負荷が高く且つ機関回転数が低いときにプレイグニッションが発生しやすい。
【００１１】
そこで、本発明の判定手段は、取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えているときは、内燃機関の低回転・高負荷運転領域でプレイグニッションが発生し得ると判定するようにしてもよい。このような構成によれば、プレイグニッションが発生する運転領域を特定することができる。その結果、内燃機関の運転状態が特定された運転領域に属するときにプレイグニッションの発生を抑制するための処理を行うことも可能になる。
【００１２】
なお、プレイグニッションが発生する運転領域は、潤滑油の希釈度合が高くなるほど拡大する傾向がある。例えば、潤滑油の希釈度合が高くなるほど、プレイグニッションが発生し得る運転領域は低負荷側又は高回転側へ拡大する傾向がある。よって、判定手段は、潤滑油の希釈度合が高いときは低いときに比べ、プレイグニッションが発生し得る運転領域が低負荷側又は高回転側へ拡大すると判定するようにしてもよい。このような構成によれば、プレイグニッションが発生し得る運転領域をより正確に特定することができる。
【００１３】
次に、本発明は、前述の知見に基づく内燃機関の異常燃焼抑制装置として構成することも可能である。すなわち、本発明の内燃機関の異常燃焼抑制装置は、
内燃機関を循環する潤滑油の希釈度合を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えたときに、内燃機関の異常燃焼を抑制する処理である異常燃焼抑制処理を実行する制御手段と、
を備えるようにしてもよい。
【００１４】
このように構成された内燃機関の異常燃焼抑制装置によれば、異常燃焼が発生し得るときに異常燃焼抑制処理を実行することが可能になる。言い換えると、潤滑油が燃料によって希釈されたことに起因するプレイグニッションの発生を抑制することができる。
【００１５】
本発明の内燃機関の異常燃焼抑制装置において、制御手段は、取得手段により取得された希釈度合が閾値を超えている場合は、内燃機関の運転状態が低回転・高負荷領域にあることを条件として異常燃焼抑制処理を実行するようにしてもよい。前述したように、潤滑油が燃料によって希釈された場合は、内燃機関の低回転・高負荷運転領域においてプレイグニッションが発生しやすい。よって、内燃機関の運転状態が低回転・高負荷運転領域にあることを条件として異常燃焼抑制処理が行われると、異常燃焼抑制処理がプレイグニッションの発生し難い運転領域において不要に実行されることを抑制することができる。
【００１６】
また、プレイグニッションが発生し得る運転領域は、前述したように、燃料による潤滑油の希釈度合が高くなるほど拡大する傾向がある。よって、制御手段は、潤滑油の希釈度合が閾値を超えている場合は、該希釈度合が高くなるほど異常燃焼抑制処理の実行領域を拡大してもよい。その場合、プレイグニッションの発生をより確実に抑制することが可能になるとともに、異常燃焼抑制処理がプレイグニッションの発生し難い運転領域で不要に実行されることを抑制することができる。
【００１７】
ここで、異常燃焼抑制処理の具体的な実行方法としては、内燃機関の発生トルクを小さく制限する方法や混合気の空燃比を低く（リッチ）にする方法等を用いることができる。これらの方法により異常燃焼抑制処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、ドライバビリティが低下したり、燃料消費量が増加したりする可能性がある。これに対し、本発明の内燃機関の異常燃焼抑制装置のように、プレイグニッションが発生しやすい運転領域に限定して異常燃焼抑制処理が行われると、ドライバビリティの低下や燃料消費量の増
加を可能な限り少なく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の内燃機関の異常燃焼判定装置によれば、内燃機関の異常燃焼の発生をより正確に判定することができる。また、本発明の内燃機関の異常燃焼抑制装置によれば、内燃機関の異常燃焼をより確実に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】エンジンオイルが燃料によって希釈された場合に、プレイグニッションが発生しやすい運転領域を示す図である。
【図３】エンジンオイルの希釈度合とプレイグニッションの発生頻度との関係を示す図である。
【図４】第１の実施例における異常燃焼抑制処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】エンジンオイルの希釈度合によるプレイグニッション発生領域の変化を示す図である。
【図６】第２の実施例における異常燃焼抑制処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図４に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１においては、内燃機関１の複数の気筒のうち、一つの気筒のみが図示されている。
【００２２】
内燃機関１の各気筒２には、点火プラグ３が取り付けられている。内燃機関１は、吸気ポート４と排気ポート５を備えている。吸気ポート４は、内燃機関１の気筒２内へ空気や燃料を導く通路であり、吸気バルブ６によって開閉される。排気ポート５は、気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）を気筒２内から排出するための通路であり、排気バルブ７によって開閉される。
【００２３】
吸気ポート４は、吸気管４０と接続されている。吸気管４０は、大気中から取り込んだ新気（空気）を吸気ポート４へ導くものである。吸気ポート４近傍の内燃機関１には、吸気ポート４内へ燃料を噴射する燃料噴射弁８が取り付けられている。なお、燃料噴射弁８は、気筒２内に直接燃料を噴射するように構成されてもよく、吸気ポート４内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁の双方を備えるように構成されてもよい。
【００２４】
吸気管４０には、スロットル弁４１が設けられている。スロットル弁４１は、吸気管４０内の通路断面積を変更することにより、気筒２内へ導かれる空気の量を調整する弁機構である。スロットル弁４１より上流の吸気管４０には、過給機４２が設けられている。過給機４２は、空気を圧縮する装置であり、例えば、排気の熱エネルギを利用した遠心過給機（ターボチャージャ）や内燃機関１の出力を利用した機械式の過給機である。
【００２５】
また、排気ポート５は、排気管５０と接続されている。排気管５０は、気筒２内から排気ポート５へ排出された排気を図示しないテールパイプに導くものである。排気管５０の途中には、排気浄化用の触媒等を含む排気浄化装置や、消音器等が設けられている。
【００２６】
このように構成された内燃機関１には、該内燃機関１の運転状態を電気的に制御するためのＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ９は、クランクポジションセンサ１０、アクセルポジションセンサ１１、水温センサ１２、エアフローメータ４３等の各種センサと電気的に接続されている。
【００２７】
クランクポジションセンサ１０は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関した電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ１１は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。水温センサ１２は、内燃機関１を循環する冷却水の温度に相関した電気信号を出力するセンサである。エアフローメータ４３は、過給機４２より上流の吸気管４０に取り付けられ、吸気管４０内を流れる空気の量（内燃機関１の吸入空気量）に相関した電気信号を出力するセンサである。
【００２８】
ＥＣＵ９は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、点火プラグ３、燃料噴射弁８、スロットル弁４１等の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ９は、上記した各種センサの出力信号をパラメータとして燃料噴射制御や点火制御等の既知の制御に加え、内燃機関１のプレイグニッションを抑制する処理（異常燃焼抑制処理）を実行する。以下では、本実施例における異常燃焼抑制処理の実行方法について説明する。
【００２９】
内燃機関１の潤滑油（エンジンオイル）が燃料によって希釈された場合は、図２に示すように、低回転・高負荷運転領域（図２中の領域ａ）においてプレイグニッションが発生し易くなる。低回転・高負荷機関運転領域におけるプレイグニッションは、エンジンオイルの希釈度合が高くなるほど発生し易くなる。ここで、エンジンオイルの希釈度合とプレイグニッションの発生頻度との関係を図３に示す。図３に示すように、低回転・高負荷機関運転領域におけるプレイグニッションの発生頻度は、エンジンオイルの希釈度合が高くなるほど高くなる。特に、過給機付きの内燃機関においては、プレイグニッションの発生頻度が一層高くなる。
【００３０】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ９は、エンジンオイルの希釈度合（希釈率）が所定の閾値を超えたときに、内燃機関１の運転状態が低回転・高負荷機関運転領域に属することを条件として、異常燃焼抑制処理を実行するようにした。ここでいう「閾値」は、プレイグニッションが発生し得ない最大の希釈度合、又は内燃機関１にダメージを与えない頻度でプレイグニッションが発生する最大の希釈度合であり、予め実験等を利用した適合処理によって求められた値である。その際、閾値は、固定値であってもよく、若しくは内燃機関１の温度（例えば、冷却水温度やエンジンオイルの温度等）、吸入空気量、過給圧等の運転条件によって変更される可変値であってもよい。
【００３１】
以下、本実施例における異常燃焼抑制処理の実行手順について図４に沿って説明する。図４は、異常燃焼抑制処理ルーチンを示すフローチャートである。異常燃焼抑制処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭ等に記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９（ＣＰＵ）によって周期的に実行される。
【００３２】
異常燃焼抑制処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１の処理でエンジンオイルの希釈度合を取得する。その際、エンジンオイルの希釈度合は、既知の方法により推定又は演算される。例えば、エンジンオイルの希釈度合は、燃料噴射量のフィードバック補
正量やフィードバック補正量の学習値（燃料噴射量の恒常的なズレ量を示す値）を利用して演算されてもよい。エンジンオイルの希釈度合を求める他の方法としては、内燃機関１の負荷率や気筒数等をパラメータとしてエンジンオイルの希釈度合を演算する方法や、図示しないオイルパンに貯蔵されたエンジンオイルに特定波長の光を照射した際の透過率を光学的に測定し、その測定値からエンジンオイルの希釈度合を演算する方法を用いることもできる。
【００３３】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０１で取得された希釈度合が閾値より大きいか否かを判別する。Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、異常燃焼抑制処理を実行せずに本ルーチンの処理を終了する。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０３の処理へ進む。なお、ＥＣＵ９がＳ１０２の処理を実行することにより、特許請求の範囲の請求項１に係わる発明の判定手段が実現される。
【００３４】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ９は、アクセルポジションセンサ１１の出力信号（アクセル開度）とクランクポジションセンサ１０の出力信号を読み込み、内燃機関１の運転状態が低回転・高負荷運転領域（図２中の領域ａ）に属するか否かを判別する。Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、異常燃焼抑制処理を実行せずに本ルーチンの処理を終了する。一方、Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４の処理へ進む。なお、ＥＣＵ９がＳ１０２及びＳ１０３の処理を実行することにより、特許請求の範囲の請求項２に係わる発明の判定手段が実現される。
【００３５】
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ９は、異常燃焼抑制処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ９は、プレイグニッションの発生を抑制するための処理を行う。具体的には、ＥＣＵ９は、気筒２内へ供給される燃料を増加（空燃比の低下（リッチ化））させることにより、燃料の気化潜熱を利用して筒内圧及び筒内温度の低下を図る。また、ＥＣＵ９は、吸入空気量の減少、燃料噴射量の減少、又は過給圧の低下の少なくとも一つを行うことにより、内燃機関１の発生トルクを制限し、以て筒内圧や筒内温度の低下を図ってもよい。なお、ＥＣＵ９がＳ１０４の処理を実行することにより、特許請求の範囲の請求項４、５に係わる発明の制御手段が実現される。
【００３６】
以上述べたようにＥＣＵ９が異常燃焼抑制処理ルーチンを実行することにより、エンジンオイルが燃料によって希釈された場合に、プレイグニッションの発生を予測することができるとともに、プレイグニッションの発生を抑制することができる。また、異常燃焼抑制処理は、低回転・高負荷運転領域に限って行われるため、プレイグニッションが発生し難い運転領域で異常燃焼抑制処理が不要に実施されず、ドライバビリティの低下や燃料消費量の増加を少なく抑えることができる。
【００３７】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図５乃至図６に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００３８】
前述した第１の実施例と本実施例の相違点は、異常燃焼抑制処理が実行される運転領域をエンジンオイルの希釈度合に応じて変更する点にある。
【００３９】
ここで、図５に示すように、エンジンオイルの希釈度合が高くなるほど、プレイグニッションが発生し易い運転領域（図５中の領域ａ）が拡大する傾向がある。詳細には、プレイグニッションが発生し易い運転領域は、エンジンオイルの希釈度合が高くなるほど、高回転側及び低負荷側に拡大する傾向がある。
【００４０】
そこで、本実施例では、エンジンオイルの希釈度合が閾値を超えているときに、該希釈度合に応じて、プレイグニッションが発生する運転領域、言い換えると、異常燃焼抑制処理が実行される運転領域を設定し、設定された運転領域に従って異常燃焼抑制処理が実行されるようにした。
【００４１】
以下、本実施例における異常燃焼抑制処理の実行手順について図６に沿って説明する。図６は、本実施例における異常燃焼抑制処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、図６中において、前述した第１の実施例の異常燃焼抑制処理ルーチン（図４）と同様の処理については同等の符号が付されている。
【００４２】
図６の異常燃焼抑制処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２の処理で肯定判定された場合に、Ｓ２０１の処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ９は、Ｓ１０１で取得された希釈度合をパラメータとしてプレイグニッションが発生する運転領域（プレイグニッション発生領域）を設定する。その際、前述の図５に示したような、機関負荷と機関回転速度と希釈度合とプレイグニッション発生領域との関係を予めマップ化しておくようにしてもよい。
【００４３】
ＥＣＵ９は、前記Ｓ２０１の処理を実行した後にＳ２０２の処理へ進み、内燃機関１の運転状態（機関負荷及び機関回転数）が前記Ｓ２０１の処理で設定されたプレイグニッション発生領域に属しているか否かを判別する。Ｓ２０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、異常燃焼抑制処理を実行せずに本ルーチンの処理を終了する。一方、Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４の処理へ進み、異常燃焼抑制処理を実行する。
【００４４】
以上述べたようにＥＣＵ９が異常燃焼抑制処理ルーチンを実行することにより、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、プレイグニッション発生領域を一層正確に特定することができるため、プレイグニッションの発生をより確実に抑制することができるとともに、異常燃焼抑制処理が不要に実行される事態をより確実に回避することができる。その結果、異常燃焼抑制処理の実行に起因したドライバビリティの低下や燃料消費量の増加を最小限に抑えつつ、プレイグニッションの発生をより確実に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１     内燃機関
２     気筒
３     点火プラグ
４     吸気ポート
５     排気ポート
６     吸気バルブ
７     排気バルブ
８     燃料噴射弁
９     ＥＣＵ
１０   クランクポジションセンサ
１１   アクセルポジションセンサ
１２   水温センサ
４０   吸気管
４１   スロットル弁
４２   過給機
４３   エアフローメータ
５０   排気管
【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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