(57)【要約】【課題】ピストン打音の発生を好適に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置４０は、内燃機関１０の回転数を取得する機関回転数取得部４１と、内燃機関１０の負荷を取得する機関負荷取得部４２と、を備えている。制御装置４０は、ウォータジャケット２５内部の冷却水の温度を取得する冷却水温取得部４３と、オイルジェット装置３０によってピストン１９に向けて噴射されるオイルの温度を取得する油温取得部４４と、を備えている。制御装置４０は、冷却水の温度とオイルの温度との温度差を算出する油水温差算出部４５と、第１の値と第２の値とに基づいて基準点火時期よりも遅角する点火時期制御部４６と、を備えている。点火時期制御部４６は、燃焼圧が大きいときほど点火時期を大きく遅角させるような第１の値及び油水温差が大きいときほど点火時期を大きく遅角させるような第２の値を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアの周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックを備えており、ピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェット装置が搭載されている内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の回転数を取得する機関回転数取得部と、
前記内燃機関の負荷を取得する機関負荷取得部と、
前記ウォータジャケット内部の冷却水の温度を取得する冷却水温取得部と、
前記オイルジェット装置によって前記ピストンに向けて噴射されるオイルの温度を取得する油温取得部と、
前記冷却水温取得部が取得した冷却水の温度と前記油温取得部が取得したオイルの温度との温度差を算出する油水温差算出部と、
第１の値と第２の値とに基づいて、前記内燃機関の点火時期を前記内燃機関のトルクが最も大きくなる点火時期、若しくは同点火時期よりも遅角側の点火時期である基準点火時期よりも遅角する点火時期制御部と、を備え、
前記点火時期制御部は、前記機関回転数取得部が取得した前記内燃機関の回転数と前記機関負荷取得部が取得した前記内燃機関の負荷とに応じて、前記内燃機関の燃焼圧が大きいときほど前記内燃機関の点火時期を大きく遅角させるような前記第１の値を算出するとともに、前記油水温差算出部により算出された前記温度差が大きいときほど前記内燃機関の点火時期を大きく遅角させるような前記第２の値を算出する
ことを特徴とする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関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、燃焼室での混合気の燃焼による熱を受けてシリンダボアが膨張する一方で、ピストンがあまり熱膨張しないことにより、ピストンとシリンダボアとの間の隙間が大きくなることがある。こうしてピストンとシリンダボアとの間の隙間が大きくなると、シリンダボア内でのピストンの傾きが大きくなることによってピストンがシリンダボアに衝突し、異音（ピストン打音）が発生するおそれがある。
【０００３】
こうしたピストン打音の発生を抑制するために、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、暖機運転開始後に比較的速やかに上昇する冷却水の温度と、冷却水の温度よりもゆっくりと上昇するオイルの温度との温度差を算出している。そして、オイルの温度が十分に上昇する前に冷却水の温度が高くなり、上記温度差が所定値以上になったときには、シリンダボアが熱膨張している一方でピストンはあまり熱膨張しておらず、シリンダボアとピストンとの隙間が大きくなっていると推定し、オイルジェット装置によるオイルの噴射を実行するようにしている。こうしてオイルの噴射を実行することにより、ピストンとシリンダボアとの間に油膜を形成することができる。そして、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、こうして形成した油膜を緩衝材として機能させることにより、ピストン打音の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０５９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピストン打音の発生を抑制する手段としては、上記の特許文献１に記載のオイルジェット装置によるオイルの噴射といった手段以外についても、検討が望まれている。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストン打音の発生を好適に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、シリンダボアの周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックを備えており、ピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェット装置が搭載されている内燃機関に適用されるものである。そして、この内燃機関の制御装置は、内燃機関の回転数を取得する機関回転数取得部と、内燃機関の負荷を取得する機関負荷取得部と、ウォータジャケット内部の冷却水の温度を取得する冷却水温取得部と、オイルジェット装置によってピストンに向けて噴射されるオイルの温度を取得する油温取得部と、を備えている。さらに内燃機関の制御装置は、冷却水温取得部が取得した冷却水の温度と油温取得部が取得したオイルの温度との温度差を算出する油水温差算出部と、第１の値と第２の値とに基づいて、内燃機関の点火時期を内燃機関のトルクが最も大きくなる点火時期、若しくは同点火時期よりも遅角側の点火時期である基準点火時期よりも遅角する点火時期制御部と、を備えている。そして、点火時期制御部は、機関回転数取得部が取得した内燃機関の回転数と機関負荷取得部が取得した内燃機関の負荷とに応じて、内燃機関の燃焼圧が大きいときほど内燃機関の点火時期を大きく遅角させるような第１の値を算出するとともに、油水温差算出部により算出された前記温度差が大きいときほど内燃機関の点火時期を大きく遅角させるような第２の値を算出する。
【０００７】
内燃機関の燃焼室にて生じる燃焼圧は内燃機関の回転数及び負荷に応じて異なる。このため、高い燃焼圧が生じる内燃機関の回転数及び負荷であるときには、そうした燃焼圧を受けてピストンがシリンダボアに強く衝突するようになるため、発生するピストン打音が大きくなる。
【０００８】
また、オイルジェット装置によってピストンに向けて噴射されるオイルの温度よりもウォータジャケット内の冷却水の温度が高く、これら温度の差が大きいときには、シリンダボアは燃焼室からの熱を受けて大きく熱膨張している一方で、ピストンはオイルジェット装置によって噴射されるオイルによって冷却されてあまり熱膨張していない。こうした状況下では、シリンダボアがピストンよりも大きく熱膨張していることとなる。こうしてシリンダボアが熱膨張すると、ピストンとシリンダボアとの隙間が大きくなるため、シリンダボア内でピストンが大きく傾くようになり、発生するピストン打音が大きくなる。
【０００９】
上記構成によれば、内燃機関の回転数及び負荷や、オイルと冷却水との温度差といった、上記のようにピストン打音と相関するパラメータを用いて、ピストン打音が大きくなりやすいときほど遅角量が大きくなるように、第１の値及び第２の値を算出している。そして、こうして算出された第１の値及び第２の値に基づいて、内燃機関の点火時期を内燃機関のトルクが最も大きくなる点火時期、若しくは同点火時期よりも遅角側の点火時期である基準点火時期よりも遅角している。こうして点火時期の遅角を行うことにより、点火時期は最もトルクが大きくなる点火時期から遅角側に離れることになるため、内燃機関の燃焼室にて生じる燃焼圧が基準点火時期にて点火が行われる場合よりも小さくなる。このため、ピストンがシリンダボアに衝突したとしても、発生するピストン打音を小さくすることができ、ピストン打音の発生を好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態と、同実施形態の制御装置の制御対象である内燃機関のシリンダボア周り及びピストンの断面構造を示す模式図。
【図２】同実施形態の制御装置が行う内燃機関の点火時期の遅角処理について、その処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について、図１及び２を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１０のシリンダブロック２１には、複数のシリンダボア２７（図１ではそのうちの１つのみを図示）が形成されており、それらシリンダボア２７の内部にはピストン１９がそれぞれ往復動可能に収容されている。ピストン１９は、コネクティングロッド２８によってクランクシャフト２９と連結されている。コネクティングロッド２８は、クランクピン２８ａによりクランクシャフト２９に接続され、ピストンピン２８ｂによりピストン１９に接続されている。このようにコネクティングロッド２８を介してピストン１９とクランクシャフト２９とが連結されていることにより、各ピストン１９の往復運動がクランクシャフト２９の回転運動に変換される。
【００１２】
より具体的には、ピストン１９の動きは、シリンダボア２７によって上下方向に規制される。このため、ピストン１９の往復動に伴い、コネクティングロッド２８がピストンピン２８ｂを中心に左右に揺動しながら上下動する。このコネクティングロッド２８の動きがクランクピン２８ａに伝達されることにより、クランクシャフト２９が図１において矢印Ｘで示す方向（時計回り方向）に回転する。
【００１３】
また、シリンダブロック２１においては、シリンダボア２７の周囲にウォータジャケット２５が形成されている。さらに、シリンダブロック２１の下部にはクランクケース２２が組み付けられており、シリンダブロック２１の上部にはシリンダヘッド１１が組み付けられている。シリンダヘッド１１にもウォータジャケット１５が形成されている。
【００１４】
シリンダヘッド１１には、燃焼室２０に吸気を導入する吸気ポート１２や、同燃焼室２０から排気を排出する排気ポート１３が設けられている。また、シリンダヘッド１１は、吸気ポート１２を開閉可能に設けられた吸気バルブ１７と、排気ポート１３を開閉可能に設けられた排気バルブ１８と、を備えている。そして、シリンダヘッド１１における吸気ポート１２と排気ポート１３との間には、燃料と空気とを含む混合気に点火する点火プラグ１６が取り付けられている。
【００１５】
内燃機関１０には、ピストン１９に向けてオイルを噴射するオイルジェット装置３０が搭載されている。オイルジェット装置３０は、ピストン１９の頂面１９ａとは反対側の面である裏面１９ｂに向けてシリンダボア２７の下方からオイルを噴射する噴射ノズル３３と、同噴射ノズル３３へのオイルの供給量を調整可能なオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ３１）と、を備えている。噴射ノズル３３は各気筒にそれぞれ１つずつ配設されており、全ての噴射ノズル３３へのオイルの供給量は１つのＯＣＶ３１によって調整される。なお、ＯＣＶ３１と複数の噴射ノズル３３とは、各気筒に対応するように通路途中で複数の通路に分岐するオイル供給路３２によって接続されている。また、ＯＣＶ３１は、オイルポンプ３５やオイルギャラリを介して、オイルの貯留されたオイルパン３６に繋がっている。なお、同オイルパン３６の内部に貯留されたオイルは、オイルジェット装置３０によってピストン１９に供給されるほか、内燃機関１０の内部における同ピストン１９以外の部分にも供給される。
【００１６】
ＯＣＶ３１の開閉制御は内燃機関１０の制御装置である制御装置４０によって行われる。ＯＣＶ３１が開放状態に制御されているときには、オイルが、オイルパン３６からオイルポンプ３５及びオイルギャラリを経て、噴射ノズル３３に供給される。これにより、各ピストン１９の裏面１９ｂに向けて噴射ノズル３３からオイルが噴射される。こうして噴射ノズル３３によってオイルが噴射されることにより、ピストン１９が冷却され、例えば筒内温度の過上昇を抑制してノッキングの発生を抑制することができる。一方、ＯＣＶ３１が閉鎖状態に制御されているときには、噴射ノズル３３へのオイルの供給が停止されるため、同噴射ノズル３３からのオイルの噴射が停止される。
【００１７】
制御装置４０は、基本的には、極めて低負荷での運転時等、ピストン１９を冷却する必要のない状況下では、オイル噴射条件が成立していないとして、ＯＣＶ３１を閉鎖状態にして噴射ノズル３３へのオイルの供給を停止する。一方で、ある程度以上の負荷での運転が継続されている等、ピストン１９を冷却する必要のある状況下では、オイル噴射条件が成立しているとして、ＯＣＶ３１を開放状態にして噴射ノズル３３にオイルを供給する。
【００１８】
なお、制御装置４０は、回転数センサ４１ａによって検出された内燃機関１０の回転数（機関回転数ＮＥ）を取得する機関回転数取得部４１と、アクセルペダルセンサ４２ａによって検出された運転者のアクセルペダルの操作量等に基づいて機関負荷ＫＬを取得する機関負荷取得部４２と、を備えている。さらに、制御装置４０は、冷却水温センサ４３ａによって検出されたウォータジャケット２５内部の冷却水の温度（冷却水温ＴＷ）を取得する冷却水温取得部４３と、油温センサ４４ａによって検出されたオイルパン３６に貯留されたオイルの温度（油温ＴＸ）を取得する油温取得部４４と、を備えている。この油温取得部４４では、油温ＴＸが取得されることによって、オイルジェット装置３０によってピストン１９に向けて噴射されるオイルの温度が取得される。そして、制御装置４０は、冷却水温取得部４３が取得した冷却水温ＴＷと油温取得部４４が取得した油温ＴＸとの温度差である油水温差ΔＴを算出する油水温差算出部４５と、点火プラグ１６による点火時期を制御する点火時期制御部４６と、を備えている。なお、油水温差ΔＴは冷却水温ＴＷから油温ＴＸを引いた差である。
【００１９】
次に、図２に示すフローチャートを参照して、制御装置４０によって行われる内燃機関１０の点火時期の遅角処理について、その処理手順を説明する。なお、この処理は、内燃機関１０の運転中に所定の周期毎に繰り返し実行される。
【００２０】
図２に示すように、内燃機関１０の点火時期の遅角処理では、まず機関回転数取得部４１が機関回転数ＮＥを取得し（ステップＳ１１０）、機関負荷取得部４２が機関負荷ＫＬを取得する（ステップＳ１２０）。つづいて、冷却水温取得部４３が冷却水温ＴＷを取得し（ステップＳ１３０）、油温取得部４４が油温ＴＸを取得する（ステップＳ１４０）。そして、油水温差算出部４５が冷却水温取得部４３によって取得された冷却水温ＴＷと油温取得部４４によって取得された油温ＴＸとの温度差である油水温差ΔＴを算出する（ステップＳ１５０）。
【００２１】
次に、点火時期制御部４６が機関回転数ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて第１の値α１を算出する（ステップＳ１６０）。具体的には、点火時期制御部４６は、実験の結果等に基づいて作成された演算マップを参照して、第１の値α１を算出する。この演算マップは、機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとを入力変数とする二次元マップである。そして、この演算マップには、機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとの組み合わせに対応した第１の値α１が出力値として格納されている。
【００２２】
内燃機関１０の燃焼室２０にて生じる燃焼圧は機関回転数ＮＥ及び機関負荷ＫＬに応じて異なる。そのため、高い燃焼圧が生じる機関回転数ＮＥ及び機関負荷ＫＬであるときには、そうした燃焼圧を受けてピストン１９がシリンダボア２７に強く衝突するようになり、発生するピストン打音が大きくなる。こうして燃焼圧が大きいほど発生するピストン打音が大きくなりやすいことに対応するように、この演算マップでは第１の値α１の傾向が設定されている。
【００２３】
すなわち、この演算マップは、機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとに応じて内燃機関１０の燃焼室２０で生じる燃焼圧が大きいほど、第１の値α１が大きくなる傾向を有している。なお、この演算マップには、第１の値α１として「０（ゼロ）」も格納されている。
【００２４】
つづいて、点火時期制御部４６が油水温差算出部４５によって算出された油水温差ΔＴに基づいて第２の値α２を算出する（ステップＳ１７０）。具体的には、点火時期制御部４６は、実験の結果等に基づいて作成された演算マップを参照して、第２の値α２を算出する。この演算マップは、油水温差ΔＴを入力変数とする一次元マップである。そして、この演算マップには、油水温差ΔＴに対応した第２の値α２が出力値として格納されている。この演算マップは、油水温差ΔＴが大きいほど第２の値α２が大きくなる傾向を有している。なお、この演算マップには、第２の値α２として「０（ゼロ）」も格納されている。
【００２５】
オイルジェット装置３０によってピストン１９に向けて噴射されるオイルの温度である油温ＴＸよりも、ウォータジャケット１５内の冷却水の温度である冷却水温ＴＷが高く、油水温差ΔＴが大きいときには、次のようにピストン打音が大きくなりやすいと想定できる。
【００２６】
すなわち、暖機初期等、冷却水温ＴＷが高く、油水温差ΔＴが大きいときには、シリンダボア２７は燃焼室２０からの熱を受けて大きく熱膨張している一方で、ピストン１９はオイルジェット装置３０によって噴射されるオイルによって冷却されてあまり熱膨張していないと判断できる。そうした状況下では、シリンダボア２７がピストン１９よりも大きく熱膨張していると推定される。こうしてシリンダボア２７が熱膨張すると、ピストン１９とシリンダボア２７との隙間が大きくなるため、シリンダボア２７内でピストン１９が大きく傾くようになり、発生するピストン打音が大きくなる。
【００２７】
このように、油水温差ΔＴが大きいほど発生するピストン打音が大きくなりやすいことに対応するように、上記のように演算マップでは第２の値α２の傾向が設定されている。
点火時期制御部４６は、こうして算出された第１の値α１と第２の値α２とを乗算することにより遅角量βを算出する（ステップＳ１８０）。ここでは、第１の値α１が大きいほど、また第２の値α２が大きいほど、遅角量βとして大きい値が算出される。なお、第１の値α１及び第２の値α２のうち、一方の値が「０」である場合には、他方の値の大きさによらず、遅角量βは「０」になる。そして、点火時期制御部４６により算出された遅角量βを点火プラグ１６による内燃機関１０の点火時期に反映させる（ステップＳ１９０）。なお、内燃機関１０は、遅角量βによる点火時期の遅角を行っていない場合、最もトルクが大きくなる点火時期、若しくはそれよりも遅角側の点火時期である基準点火時期で点火が行われる。ステップＳ１９０では、遅角量βが大きいほど、内燃機関１０の点火時期を基準点火時期よりも大きく遅角する。また、遅角量βとして「０（ゼロ）」が算出されている場合、このステップＳ１９０においては内燃機関１０の点火時期の遅角がなされず、内燃機関１０は基準点火時期で点火が行われる。
【００２８】
次に、本実施形態の内燃機関１０の制御装置４０の作用を効果と併せて説明する。
内燃機関１０の制御装置４０によれば、機関回転数ＮＥ及び機関負荷ＫＬや、油水温差ΔＴといった、上記のようにピストン打音と相関するパラメータを用いて、第１の値α１及び第２の値α２を算出している。そして、こうして算出された第１の値α１及び第２の値α２に基づいて遅角量βを算出し、同遅角量βに基づいて内燃機関１０の点火時期を基準点火時期よりも遅角している。こうして点火時期の遅角を行うことにより、点火時期は最もトルクが大きくなる点火時期から遅角側に離れることになるため、内燃機関１０の燃焼室２０によって生じる燃焼圧が基準点火時期にて点火が行われる場合よりも小さくなる。そのため、ピストン１９がシリンダボア２７に衝突したとしても、発生するピストン打音を小さくすることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・ＯＣＶ３１を、各気筒に対応した数だけ配設する等、複数配設するようにしてもよい。こうした場合にも、ＯＣＶ３１を制御装置４０によって制御することにより、オイルジェット装置３０によるオイル噴射を制御することができる。
【００３０】
・第１の値α１は、演算マップによる算出に限らず、例えば演算式によって算出してもよい。
・第１の値α１が、「０」にならないように算出してもよい。こうした形態によっても、ごく小さい値を含むように第１の値α１を算出するようにすれば、内燃機関１０の点火時期の遅角量をごく小さくすることが可能である。
【００３１】
・第２の値α２は、演算マップによる算出に限らず、例えば演算式によって算出してもよい。
・第２の値α２が、「０」にならないように算出してもよい。こうした形態によっても、ごく小さい値を含むように第２の値α２を算出するようにすれば、内燃機関１０の点火時期の遅角量をごく小さくすることが可能である。
【００３２】
・第１の値α１及び第２の値α２を遅角量として算出するとともに、第１の値α１と第２の値α２とを加算する等、遅角量βを乗算以外の算出の仕方でもって算出するようにしてもよい。なお、遅角量βの算出の仕方を変更すると、そうした変更に応じて第１の値α１及び第２の値α２の値も変更する必要が出てくる。このため、第１の値α１及び第２の値α２を算出するためのマップは遅角量βの算出の仕方に合わせて設計する必要がある。
【符号の説明】
【００３３】
１０…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１６…点火プラグ、１９…ピストン、２０…燃焼室、２１…シリンダブロック、２２…クランクケース、２５…ウォータジャケット、２７…シリンダボア、２９…クランクシャフト、３０…オイルジェット装置、３６…オイルパン、４０…制御装置、４１…機関回転数取得部、４１ａ…回転数センサ、４２…機関負荷取得部、４２ａ…アクセルペダルセンサ、４３…冷却水温取得部、４３ａ…冷却水温センサ、４４…油温取得部、４４ａ…油温センサ、４５…油水温差算出部、４６…点火時期制御部。
【図１】
2018009502.tif 000003
【図２】
2018009502.tif 000004