(57)【要約】【課題】筒内へのオイル流入を考慮に入れた上で内燃機関の異常燃焼を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】異常燃焼の要因となる筒内オイル流入量を予測あるいは計測し、筒内オイル流入量に応じて運転領域を制限することによって異常燃焼の発生を抑制することにした。ＥＣＵ１００は、現時点におけるクライテリア（図５のcriteria）を境界にして高頻度側の領域（図５における領域Ａ）が使用されないように、過給圧を制限する。このようにして、異常燃焼の発生確率がクライテリア以下となるように負荷を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内に流入するオイルの量である筒内流入オイル量を取得するオイル量特定手段と、
前記内燃機関の異常燃焼を抑制するために前記内燃機関の負荷を制限すべき範囲である負荷制限範囲を記憶する記憶手段と、
前記負荷制限範囲を、前記筒内流入オイル量に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段で補正した前記負荷制限範囲に従って、前記内燃機関の負荷を制限する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記オイル量特定手段は、前記複数の気筒について気筒ごとに前記筒内流入オイル量を取得する手段を含み、
前記気筒ごとの前記流入オイル量に基づいて、前記複数の気筒のそれぞれについて前記内燃機関の異常燃焼を抑制するように前記内燃機関の制御内容の補正をする異常燃焼抑制制御手段を備え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。
【請求項３】
前記異常燃焼抑制制御手段が行う前記補正は、前記内燃機関の空燃比のリッチ化と、前記内燃機関の点火時期の遅角化とのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、ポート噴射弁および筒内噴射弁を備え、
前記異常燃焼抑制制御手段は、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との間の噴射量の比率における前記筒内噴射弁の割合を増加させる噴射量比率補正手段を含むことを特徴とする請求項２または３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関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００７−２２４８６２号公報に開示されているように、内燃機関の異常燃焼の発生に対処するための各種技術が知られている。上記公報にかかる技術は異常燃焼の予測精度向上を図った異常燃焼予測装置に関するものであり、滑油（オイル）の劣化度合に基づいて内燃機関が運転された時間を補正することにより修正運転時間を求めている。この修正運転時間を累積した累積運転時間を求め、この累積運転時間が予め定めた閾値異常になった場合には、内燃機関で異常燃焼が発生するおそれがあると判定される。この手法によれば、燃焼異常の判定に用いる累積運転時間と燃焼室内部に堆積する燃焼残渣との相関が高まるため、異常燃焼の予測精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２４８６２号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の気筒内に吸気系からオイルが流入するが、このオイルが異常燃焼を発生させる要因となる。例えば、自動車用の内燃機関では、サージタンク内にオイルが溜まる。このオイルはブローバイガスに含まれていたオイルミストがサージタンクの壁面に付着したものである。サージタンク内に溜まったオイルが一度に多量に筒内に流入した場合、その気筒では異常燃焼が起こってしまう。上記従来の技術は、こういった筒内へのオイル流入に起因する異常燃焼について考慮されておらず、異常燃焼の抑制を図るうえで未だ改善の余地を有するものであった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、筒内へのオイル流入を考慮に入れた上で内燃機関の異常燃焼を抑制す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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の筒内に流入するオイルの量である筒内流入オイル量を取得するオイル量特定手段と、
前記内燃機関の異常燃焼を抑制するために前記内燃機関の負荷を制限すべき範囲である負荷制限範囲を記憶する記憶手段と、
前記負荷制限範囲を、前記筒内流入オイル量に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段で補正した前記負荷制限範囲に従って、前記内燃機関の負荷を制限する制御手段と、
を備え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、
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記オイル量特定手段は、前記複数の気筒について気筒ごとに前記筒内流入オイル量を取得する手段を含み、
前記気筒ごとの前記流入オイル量に基づいて、前記複数の気筒のそれぞれについて前記内燃機関の異常燃焼を抑制するように前記内燃機関の制御内容の補正をする異常燃焼抑制制御手段を備え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、
前記異常燃焼抑制制御手段が行う前記補正は、前記内燃機関の空燃比のリッチ化と、前記内燃機関の点火時期の遅角化とのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記内燃機関は、ポート噴射弁および筒内噴射弁を備え、
前記異常燃焼抑制制御手段は、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との間の噴射量の比率における前記筒内噴射弁の割合を増加させる噴射量比率補正手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、筒内へのオイル流入量に応じて、内燃機関の異常燃焼抑制にかかる負荷制限範囲を変更することができる。その結果、筒内へのオイル流入を考慮に入れた上で、内燃機関の異常燃焼を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、気筒ごとのオイル流入量を特定し、気筒ごとに異常燃焼抑制を図ることができる。
【００１２】
第３の発明によれば、上記第２の発明において、空燃比リッチ化や点火時期遅角化により、異常燃焼抑制を図ることができる。
【００１３】
第４の発明によれば、筒内噴射弁の噴射量の比率が増大することで気化潜熱による筒内ガス温度低下分が増加する点を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置およびこれが適用される内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】筒内流入オイル量推定のイメージを模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる異常燃焼発生確率マップを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる発生確率を補正するための係数を定めたマップを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、流入オイル量に応じて発生確率マップを補正する様子および内燃機関の負荷を制限する様子を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の制御装置およびこれが適用される内燃機関の構成の全体を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の制御装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置およびこれが適用される内燃機関の構成を模式的に示す図である。本実施の形態にかかる内燃機関は、自動車用内燃機関であり、火花点火式の４ストロークレシプロエンジンである。また、４つの気筒を直列に備える直列４気筒エンジンでもある。シリンダヘッド２とサージタンク４とは吸気枝管６によって接続されている。
【００１６】
サージタンク４の吸気枝管６との接続部には空気出口８が形成されている。図示するように、空気出口８を経由して筒内へと向かう気流が生ずる。シリンダヘッド２には、点火プラグ１１および燃料噴射弁１２が設けられている。吸気弁１４および排気弁１６は、図示しない動弁機構によって駆動されている。
【００１７】
自動車用の内燃機関では、サージタンク内にオイルが溜まる。このオイルはブローバイガスに含まれていたオイルミストがサージタンクの壁面に付着したものである。実施の形態１において、サージタンク４に溜まったオイルが筒内に流入することによって、プレイグやヘビーノックといった症状を伴う異常燃焼が発生する場合がある。特に、低回転高負荷域においては、筒内に流入したオイルが圧縮行程中或いは点火後に火炎伝播が到達する以前に自着火することで、プレイグやヘビーノックといった深刻な症状が発生してしまう。
【００１８】
そこで、実施の形態１においては、異常燃焼の要因となる筒内オイル流入量を予測あるいは計測し、筒内オイル流入量に応じて運転領域を制限することによって異常燃焼の発生を抑制することにした。
【００１９】
実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置には、まず、オイル蓄積量を推定するための構成が設けられる。オイル蓄積量と気流強さとから筒内への流入オイル量を推定する。図２は、筒内流入オイル量推定のイメージを模式的に示す図である。図１と図２はともに実施の形態１にかかる構成を示しており、気流の強さが相違する２つの状況を矢印の太さで模式的に表している。
【００２０】
図１と比べて相対的に強い気流が生じている図２においては、筒内へのオイルの流入が生じている。サージタンク４の底部１０に溜まったオイルは、図２に示すように、サージタンク４から筒内に向かう気流とともに空気出口８から流出する。この気流の強さに着目することによって、筒内へのオイル流入量を推定することができる。
【００２１】
また、筒内へのオイルの流入量は、サージタンク４内に溜まっているオイルの量によっても異なる。溜まっているオイル量つまりオイル蓄積量が多いほど、サージタンク４から筒内にオイルが流入し易くなる。実施の形態１においては、このような観点からオイル蓄積量と気流強さとに基づいて流入オイル量を推定する処理をＥＣＵ１００が記憶しているものとする。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態１にかかる異常燃焼発生確率マップを示す図である。図３において「高頻度」と矢印を付した紙面左上側の領域においては、その矢印方向側の領域ほど、異常燃焼の発生確率が高いつまり高頻度の領域である。図中の「ｃｒｉｔｅｒｉａ」と付した線は、異常燃焼の発生確率が所定の基準（クライテリア）以下となるように負荷を制限すべき範囲の境界を定めたものである。
【００２３】
図４は、本発明の実施の形態１にかかる発生確率を補正するための係数を定めたマップを示す図である。流入オイル量が多いほど、補正係数の値が大きく定められている。この補正係数を乗ずることによって、異常燃焼の発生がおきやすいものとして、異常燃焼発生確率マップの内容を補正するものとする。
なお、筒内流入オイル量は、車両の加速、減速や路面凹凸による振動などによって、実際の流入量と精度良く一致しないおそれがある。そこで、排気成分などの計測により、燃焼室から排出されたオイルの量をリアルタイムにセンシングすることが好ましい。これは、例えばオイル中に比較的多く含まれる硫黄成分を検出する検出手法（例えば、特開２００８−２８０９９４号公報に開示された計測技術）を用いて実現することができる。この計測技術にかかる計測器の出力を図４の横軸（流入オイル量）と照らし合わせて発生確率補正係数を算定することによって、実施の形態１にかかる制御の精度及び信頼性を高めてもよい。
【００２４】
図５は、本発明の実施の形態１において、流入オイル量に応じて発生確率マップを補正する様子および内燃機関の負荷を制限する様子を説明するための図である。オイル流入量に応じて図４のマップから特定された補正係数を用いて演算が施され、図５に示すように付加制限範囲が補正される。実施の形態１において、ＥＣＵ１００は、現時点におけるクライテリア（図５のcriteria）を基準として高頻度側の領域（図５における領域Ａ）が使用されないように、過給圧を制限する。このようにして、異常燃焼の発生確率がクライテリア以下となるように負荷を制限する。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、筒内へのオイル流入量に応じて異常燃焼発生確率マップを補正することができる。これにより筒内オイル流入量に応じて負荷の制限範囲を可変に設定することができ、筒内オイル流入量の大小に応じて内燃機関の異常燃焼抑制を適切に図るように負荷を制限することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の制御装置およびこれが適用される内燃機関の全体を示す概略図である。実施の形態２における内燃機関は、火花点火式の４ストロークレシプロエンジンであり、また、４つの気筒を直列に備える直列４気筒エンジンでもある。なお、図示しないが、実施の形態２における内燃機関は、ポート噴射弁と筒内噴射弁の両方を備える構成とする。
【００２７】
さらに、実施の形態２における内燃機関は、ターボ過給機２０を備えるターボエンジンでもある。ターボ過給機２０はいわゆるツインスクロールターボであり、そのタービン部に接続される排気系は２系統に分けられている。すなわち、第１気筒（＃１）の排気ガスと第４気筒（＃４）の排気ガスを集合させる排気系２２と、第２気筒（＃２）の排気ガスと第３気筒（＃３）の排気ガスを集合させる排気系２４とが独立に設けられている。
【００２８】
２つの排気系２２，２４の間には圧力差があり、結果、気筒間にも背圧の差が生じる。ここでは、排気系２２に接続される第１及び第４気筒を低背圧気筒、排気系２４に接続される第２及び第３気筒を高背圧気筒とする。シリンダヘッド３２には、気筒毎に設けられた４本の吸気枝管３６が接続されている。
【００２９】
図７は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の制御装置の動作を説明するための図である。図７は、気筒ごとのオイル流入許容クライテリアを示す。図６に示した構成における低排圧気筒（＃１および＃４）と高背圧気筒（＃２および＃３）について、それぞれオイル流入許容クライテリアが相違している。さらに、オイル流入許容クライテリアは、低背圧気筒同士でも相違し（第１気筒のクライテリア＞第４気筒のクライテリア）、高背圧気筒同士でも相違している（第２気筒のクライテリア＞第３気筒のクライテリア）。
【００３０】
オイルの流入による異常燃焼の発生確率は、燃焼室の温度状況（例えば筒内の壁面温度）および着火要因たる筒内オイルの流入量と強い相関を持つ。筒内壁面温度で同じであればオイルの流入量が多いほど異常燃焼の発生確率は高くなり、オイルの流入量が同じであれば筒内壁面温度が高いほど異常燃焼の発生確率は高くなる。ここで、筒内壁面温度に大きく影響するのが冷却水の温度である。冷却水の温度が相対的に低ければ筒内壁面温度は相対的に低くなり、冷却水の温度が相対的に高くなると筒内壁面温度も相対的に高くなる。
【００３１】
また、オイルの流入による異常燃焼の発生確率は、筒内へのオイルの流入量及び筒内の残留ガス量と強い相関を持つ。残留ガス量で同じであればオイルの流入量が多いほど異常燃焼の発生確率は高くなり、オイルの流入量が同じであれば残留ガス量が多いほど異常燃焼の発生確率は高くなる。ここで、残留ガス量に大きく影響するのが背圧である。背圧が相対的に低ければ残留ガス量は相対的に少なくなり、背圧が相対的に高くなると残留ガス量も相対的に多くなる。
【００３２】
このように、筒内壁面温度が相対的に高い気筒、冷却水の流れの下流側に位置する気筒、残留ガス量が相対的に多い気筒、或いは、背圧が相対的に高い気筒は、オイルの流入に伴って異常燃焼が発生し易い気筒である。オイル流入許容クライテリアは、こういった事項を勘案して定めることができる。
【００３３】
実施の形態２においては、オイル流入量とクライテリアとの差分Δｉを求める（下記の式（１））。
Δｉ  ＝  オイル流入量ｉ  −  クライテリアｉ      ・・・（１）
ここで、添え字ｉの意味するところは、気筒番号である（ｉ＝１、２、３または４）。気筒番号ごとにΔｉが算出される。例えば第１気筒（ｉ＝１）について、第１気筒のオイル流入量と第１気筒のクライテリア（クライテリア１）の減算により、Δ１が求められる。オイル流入量ｉがクライテリアｉを超えるほどに多い場合にはΔｉは正の値となり、その場合のΔｉの大きさはオイル流入量に応じて大きくなる。
【００３４】
それぞれの気筒について、算出されたΔｉの正の値に応じて、下記の制御（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の１つ以上を実行する。
（ａ）空燃比のリッチ化
（ｂ）直噴噴射比率の増加
（ｃ）点火時期の遅角化
制御（ａ）にかかる空燃比のリッチ化により、筒内ガスの熱容量増加による圧縮端および燃焼温度の低下が生ずる。制御（ｂ）にかかる直噴噴射比率の増加によれば、筒内噴射弁の噴射量の比率が増大することで、気化潜熱による筒内ガス温度低下分が増加する。制御（ｃ）にかかる点火時期遅角化によって、燃焼温度低減による壁面温度の低下が生ずる。気筒ごとのΔｉに応じてそれぞれの気筒の制御を行うことで、特定の気筒に制約を受けて最大トルクが低下してしまうことを防止することができる。防止措置に際し、全気筒に対して同じ制御を画一的に適用する場合と比較して、燃費悪化を最小限にすることができる。その結果、燃費悪化を最小限に抑えつつ異常燃焼制御を行うことができる。
【００３５】
なお、実施の形態２における内燃機関は、ポート噴射弁と筒内噴射弁の両方を備える構成とした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。ポート噴射弁と筒内噴射弁のいずれか一方のみを備える構成であっても良く、その場合には制御（ａ）または／および制御（ｃ）を実行すればよい。
【符号の説明】
【００３６】
２  シリンダヘッド
４  サージタンク
６  吸気枝管
８  空気出口
１０  底部
１１  点火プラグ
１２  燃料噴射弁
１４  吸気弁
１６  排気弁
２０  ターボ過給機
２２，２４  排気系
３２  シリンダヘッド
３６  吸気枝管
１００  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
【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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