(57)【要約】【課題】レーシング状態におけるエンジンでの異常燃焼の発生を抑制する。【解決手段】本発明は、排気タービン(44b)に流入する排気ガス量を変更可能な可変容量過給機(44)を備えたエンジン(2)の制御装置(10)であって、車両が実質的に停車しており、且つエンジンの負荷が実質的に無負荷であるレーシング状態を判定するレーシング判定手段(10a)と、エンジンの回転数を検出する回転数センサ(36)と、レーシング判定手段がエンジンのレーシング状態を判定し、且つ回転数センサによって検出された回転数が所定の第１回転数以上になったとき、エンジンの出力が低下するようにエンジンを制御するエンジン制御手段(10b)と、を有することを特徴としている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気タービンに流入する排気ガス量を変更可能な可変容量過給機を備えたエンジンの制御装置であって、
車両が実質的に停車しており、且つ上記エンジンの負荷が実質的に無負荷であるレーシング状態を判定するレーシング判定手段と、
上記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
上記レーシング判定手段が上記エンジンのレーシング状態を判定し、且つ上記回転数センサによって検出された回転数が所定の第１回転数以上になったとき、上記エンジンの出力が低下するように上記エンジンを制御するエンジン制御手段と、
を有することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
上記可変容量過給機は、上記排気タービンに流入する排気の流速を変化させるための可動ベーンを有し、
上記エンジン制御手段は、上記レーシング判定手段が上記エンジンのレーシング状態を判定し、且つ上記回転数センサによって検出された回転数が上記第１回転数よりも低い所定の第２回転数まで上昇すると、上記可動ベーンを制御して上記排気タービンに流入する排気の流速を低下させ、
さらに、上記エンジン制御手段は、上記レーシング判定手段が上記エンジンのレーシング状態を判定し、且つ上記回転数センサによって検出された回転数が上記第１回転数まで上昇すると、上記エンジンの燃料噴射弁から噴射される燃料の供給量を制限して上記エンジンの出力を低下させるように構成されている請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
上記第１回転数は、上記エンジンの吸気通路内に付着していたオイルの燃焼室内への吸入が発生し始める回転数に設定されている請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
上記第１回転数は、上記エンジンの吸気通路内の吸気の流速が所定流速以上となる回転数に設定されている請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
さらに、上記エンジンの吸気通路内に付着しているオイルの量を推定する付着オイル量推定手段を有し、
上記エンジン制御手段は、上記レーシング判定手段が上記エンジンのレーシング状態を判定し、且つ上記回転数センサによって検出された回転数が上記第１回転数以上になった場合であっても、上記付着オイル量推定手段によって、上記吸気通路内に付着しているオイルの量が所定量以下であると判定された場合には、上記エンジンの出力低下を実行しない請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
上記付着オイル量推定手段は、上記エンジンが軽負荷で運転された時間、又は上記エンジンが軽負荷で運転された頻度に基づいて、上記吸気通路内に付着しているオイルの量が所定量以下であるか否かを判定する請求項５記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に、排気タービンに流入する排気ガス量を変更可能な可変容量過給機を備えたエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第３２８７２７６号公報（特許文献１）には、可変容量型ターボチャージャの制御装置が記載されている。ここに記載されているターボチャージャにおいては、内燃機関からの排気を吹き付けることによりタービンホイールを回転させ、さらに、タービンホイールと直結されているコンプレッサホイールを回転させることにより、吸気通路内の空気を強制的に内燃機関の燃焼室に送り込んでいる。また、このターボチャージャにおいては、排気ガス流路を介してタービンホイールへ吹き付けられる排気ガスの流速を、ノズルベーン間の隙間を変更することにより調節して、可変容量型ターボチャージャとしている。
【０００３】
さらに、特許文献１記載の可変容量型ターボチャージャの制御装置においては、内燃機関のレーシング状態が検出されたとき、内燃機関の排気圧が増大しない方向に可変容量機構を制御している。これにより、特許文献１記載の発明においては、レーシング時における内燃機関の背圧増大に基づいて、レーシング時の機関回転数の上昇が妨げられたり、アクセルペダルの踏み込みに対して内燃機関の回転数が相応の速さで上昇されなかったりすることを防止している（特許文献１の段落００１２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２８７２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、所定の運転条件下において、レーシング状態におけるエンジン回転数が上昇しすぎると、エンジンの燃焼室において異常燃焼が発生し、エンジンの劣化を引き起こす原因となることが確認されている。特に、この問題は、ターボチャージャにおける可変容量機構に一時的又は継続的な不具合があり、タービンホイールに吹き付けられる排気の流速が上昇しすぎた場合に顕著となることが確認されている。
【０００６】
従って、本発明は、レーシング状態におけるエンジンでの異常燃焼の発生を抑制することができると共に、レーシングを行った場合におけるエンジン回転数の十分な吹き上がりを確保することができるエンジンの制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、排気タービンに流入する排気ガス量を変更可能な可変容量過給機を備えたエンジンの制御装置であって、車両が実質的に停車しており、且つエンジンの負荷が実質的に無負荷であるレーシング状態を判定するレーシング判定手段と、エンジンの回転数を検出する回転数センサと、レーシング判定手段がエンジンのレーシング状態を判定し、且つ回転数センサによって検出された回転数が所定の第１回転数以上になったとき、エンジンの出力が低下するようにエンジンを制御するエンジン制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、レーシング判定手段が、エンジンがレーシング状態であるか否かを判定し、回転数センサがエンジンの回転数を検出する。エンジン制御手段は、エンジンがレーシング状態にあるとレーシング判定手段によって判定され、回転数センサが検出した回転数が所定の第１回転数以上になったとき、エンジンの出力が低下するようにエンジンを制御する。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、エンジンがレーシング状態にあり、所定の第１回転数以上になると、エンジン制御手段がエンジンの出力を低下させるので、レーシング状態において、エンジンの燃焼室で異常燃焼が発生するのを抑制することができる。また、エンジン制御手段は、レーシング状態においても、エンジンの回転数が第１回転数に到達するまでは、エンジンの出力を低下させないため、エンジンの回転数はアクセルペダルの踏み込みと共に速やかに上昇し、十分なレーシング性能を確保することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、可変容量過給機は、排気タービンに流入する排気の流速を変化させるための可動ベーンを有し、エンジン制御手段は、レーシング判定手段がエンジンのレーシング状態を判定し、且つ回転数センサによって検出された回転数が第１回転数よりも低い所定の第２回転数まで上昇すると、可動ベーンを制御して排気タービンに流入する排気の流速を低下させ、さらに、エンジン制御手段は、レーシング判定手段がエンジンのレーシング状態を判定し、且つ回転数センサによって検出された回転数が第１回転数まで上昇すると、エンジンの燃料噴射弁から噴射される燃料の供給量を制限してエンジンの出力を低下させるように構成されている。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、エンジンがレーシング状態にあり、回転数が所定の第２回転数まで上昇すると、可動ベーンが制御され、排気タービンに流入する排気の流速が低下されるので、排気タービンの回転数が過度に上昇し、過給圧力が過剰に上昇することにより、燃焼室内で異常燃焼が発生するのを抑制することができる。また、可動ベーンは機械的に作動されるため、一般に、制御信号に対し、比較的大きな応答遅れが発生する。上記のように構成された本発明によれば、第２回転数が第１回転数よりも低い回転数に設定されているので、エンジン回転数の急激な上昇時において、可動ベーンの作動に応答遅れがある場合であっても、エンジン回転数が第１回転数に到達するまでに排気タービンに流入する排気の流速を低下させることができる。これにより、エンジン回転数が第１回転数に到達するまでに排気の流速を低下させることが可能になり、過給圧力の過剰な上昇を防止することができるので、異常燃焼の発生を確実に回避することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、第１回転数は、エンジンの吸気通路内に付着していたオイルの燃焼室内への吸入が発生し始める回転数に設定されている。
【００１３】
本件発明者は、エンジンのレーシング状態において、エンジン回転数が第１回転数以上に上昇すると、エンジンの吸気通路内に付着していたオイルが、エンジン回転数が急上昇することにより燃焼室内に吸入され、異常燃焼が発生することを突き止めた。上記のように構成された本発明によれば、エンジンの出力を低下させる第１回転数が、燃焼室内へのオイルの吸入が発生し始める回転数に設定されているので、エンジンにオイルが急激に吸入されることにより発生する異常燃焼を確実に抑制することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、第１回転数は、エンジンの吸気通路内の吸気の流速が所定流速以上となる回転数に設定されている。
【００１５】
本件発明者は、エンジンのレーシング状態において、エンジンの吸気通路内の吸気の流速が所定流速以上に上昇すると、エンジンの吸気通路内に付着していたオイルが燃焼室内に吸入され、異常燃焼が発生することを突き止めた。上記のように構成された本発明によれば、エンジンの出力を低下させる第１回転数が、エンジンの吸気通路内の吸気の流速が所定流速以上となる回転数に設定されているので、エンジンにオイルが急激に吸入されることにより発生する異常燃焼を確実に抑制することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、さらに、エンジンの吸気通路内に付着しているオイルの量を推定する付着オイル量推定手段を有し、エンジン制御手段は、レーシング判定手段がエンジンのレーシング状態を判定し、且つ回転数センサによって検出された回転数が第１回転数以上になった場合であっても、付着オイル量推定手段によって、吸気通路内に付着しているオイルの量が所定量以下であると判定された場合には、エンジンの出力低下を実行しない。
【００１７】
このように構成された本発明によれば、付着オイル量推定手段が吸気通路内に付着しているオイルの量を推定し、オイルの量が所定量以下である場合には、エンジンの出力が低下されることはない。このため、付着したオイルの量が少なく、異常燃焼が発生しにくい状態においてエンジン出力が低下されることがなく、レーシング性能を一層向上させることができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、付着オイル量推定手段は、エンジンが軽負荷で運転された時間、又はエンジンが軽負荷で運転された頻度に基づいて、吸気通路内に付着しているオイルの量が所定量以下であるか否かを判定する。
【００１９】
一般に、エンジンの燃焼室からクランクケース内に漏れたブローバイガスは、ガス還元経路を介して吸気系統に戻される。このブローバイガスにはクランクケース内のエンジンオイルが混入しており、オイルセパレータを介してブローバイガスを吸気系統に戻したとしても、吸気通路内にはオイルが付着してしまう。また、エンジンが比較的高負荷で運転された場合には、吸気通路内を流れる吸気の流速が速いため、ブローバイガスに混入しているオイルは吸気と共に燃焼室内に流入し、吸気通路内には殆ど付着しない。これに対して、エンジンが軽負荷で運転された場合には、吸気通路内を流れる吸気の流速が遅いため、ブローバイガスに混入しているオイルが吸気通路の内壁面に付着しやすい。このため、エンジンが軽負荷で長時間運転されていた場合や、軽負荷運転が繰り返された後は、吸気通路の内壁面に多くのオイルが付着しており、この状態でレーシングによりエンジン回転数が急激に上昇すると、付着していたオイルが一気に燃焼室内に侵入して、異常燃焼が発生してしまう。上記のように構成された本発明によれば、付着オイル量推定手段が、エンジンが軽負荷で運転された時間、又はエンジンが軽負荷で運転された頻度に基づいて、オイルの付着を推定するので、異常燃焼が発生しやすい状態を確実に検知することができ、異常燃焼の発生を確実に抑制しながら、レーシング性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のエンジンの制御装置によれば、レーシングを行った場合におけるエンジン回転数の十分な吹き上がりを確保しながら、レーシング状態におけるエンジンでの異常燃焼の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態が適用されたエンジンシステムに備えられたターボ過給機の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態が適用されたエンジンシステムに備えられたターボ過給機の、図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるエンジンの制御装置に接続されている各センサ、アクチュエータを示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるエンジンの制御装置によって実行される異常燃焼抑制制御のフローチャートである。
【図６】異常燃焼抑制制御が実行された場合におけるエンジン回転数とノズルの開度との関係を示す図である。
【図７】異常燃焼抑制制御が実行された場合におけるエンジン回転数と燃料噴射量の開度との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるエンジンの制御装置によって実行される異常燃焼抑制制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム１を示す図である。
【００２３】
エンジンシステム１は、ディーゼルエンジンであるエンジン２と、エンジン２に吸気を供給する吸気系４と、エンジン２に燃料を供給するための燃料供給系６と、エンジン２から排出される排気ガスを、エンジン２が搭載された車両の外部に排出するための排気系８と、エンジンシステム１に関する各種の状態を検出する複数のセンサと、エンジンシステム１の制御を行う制御装置１０と、を有している。
【００２４】
エンジン２は、複数の気筒１２ａ（図１では１つのみを記載）を有する多気筒エンジンであって、上記複数の気筒１２ａが設けられたシリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２上に配設されたシリンダヘッド１４と、シリンダブロック１２の下側に配設され、エンジン２の駆動系の潤滑に用いられる潤滑油が貯留されたオイルパン１６とを有している。エンジンＥの各気筒１２ａ内には、ピストン１８が気筒１２ａ内を往復運動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１８の頂面と気筒１２ａの側壁とシリンダヘッド１４の下面とによって、燃焼室２０が気筒１２ａ毎に形成されている。
【００２５】
ピストン１８は、コンロッド２２を介して、エンジン２の出力軸であるクランクシャフト２４と連結されており、このクランクシャフト２４は、ピストン１８の往復運動によって回転される。
シリンダヘッド１４には、気筒１２ａ毎に吸気ポート２６及び排気ポート２８が形成されているとともに、これら吸気ポート２６及び排気ポート２８における燃焼室２０側の開口を開閉する吸気バルブ３０及び排気バルブ３２が夫々設けられている。また、各シリンダヘッド１４には、燃焼室２０内に燃料を供給する燃料噴射弁３４が配置されている。
また、エンジン２には、クランクシャフト２４の回転角からエンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ３６が設けられている。
【００２６】
吸気系４は、エンジン２の各気筒１２ａの吸気ポート２６に連通する吸気通路３８を備えている。この吸気通路３８の吸気上流側端部には、車両の外部から導入された吸気を濾過するエアクリーナー４０が設けられている。一方、吸気通路３８における吸気下流側端部近傍には、エンジン２に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク４２が設けられている。
【００２７】
吸気通路３８におけるエアクリーナー４０とサージタンク４２との間には、ターボ過給機４４のコンプレッサ４４ａと、各気筒１２ａの燃焼室２０への吸気の流量を調整するための吸気シャッター弁４６と、コンプレッサ４４ａにより過給された空気を冷却するインタークーラー４８と、が設けられている。
【００２８】
燃料供給系６は、燃料を貯留する燃料タンク５０と、この燃料タンク５０から燃料噴射弁３４に燃料を供給するための燃料供給通路５２とを有する。また、燃料供給通路５２上には、燃料ポンプ５４が設けられている。燃料タンク５０に貯留された燃料は、燃料ポンプ５４によって、燃料供給通路５２を介して燃料噴射弁３４に供給される。
【００２９】
排気系８は、排気ガスが通過する排気通路５６を有している。排気通路５６は、エンジン２の各気筒１２ａの排気ポート２８と連通しており、エンジン２と排気通路５６との接続部分には、気筒１２ａ毎に分岐して排気ポート２８に接続された排気マニホールド（図示せず）が設けられている。
【００３０】
排気通路５６における排気マニホールドよりも排気下流側には、排気上流側から順に、後述する高圧ＥＧＲ装置５８の高圧ＥＧＲ通路５８ａと排気通路５６との接続部と、排気通路５６を通過する排気ガスによって回転され、この回転によってコンプレッサ４４ａを回転駆動する、ターボ過給機４４のタービン４４ｂと、が設けられている。
【００３１】
また、エンジン２には、クランク室内に発生したブローバイガスを抽出するためのガス抽出経路７４が接続されており、このガス抽出経路７４はオイルセパレータ７６を介して吸気系４のサージタンク４２に接続されている。
【００３２】
本実施形態のエンジンシステム１は、さらに、排気ガスの一部を吸気側に還流させるための装置として、高圧ＥＧＲ装置５８を有している。高圧ＥＧＲ装置５８は、排気通路５６における排気マニホールドとターボ過給機４４のタービン４４ｂとの間の部分と、吸気通路３８におけるインタークーラー４８とサージタンク４２との間の部分とを接続する高圧ＥＧＲ通路５８ａと、この高圧ＥＧＲ通路５８ａを通過させる排気ガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ５８ｂとを有しており、排気通路５６に排出された比較的高圧の排気ガスを吸気側に還流させる。
【００３３】
本実施形態のエンジンシステム１に設けられた可変容量過給機であるターボ過給機４４は、排気タービンであるタービン４４ｂが低速で回転するときでも効率良く過給を行うことができるように小型に形成されているとともに、エンジン２の運転状態に応じてタービン４４ｂに流入する排気ガスの流路断面積を変化させることで、タービン４４ｂに流入する排気ガスの流速を調整可能な可変容量型のターボ過給機（ＶＧＴターボ：Variable Geometry Turbo）として構成されている。タービン４４ｂの入口、つまり排気通路５６におけるタービン４４ｂの直上流部には、排気ガスの流路断面積を調整のための可動ベーン（可動部材）４４ｃが設けられている。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、ターボ過給機４４のタービン４４ｂ周辺の構造を説明する。図２は、エンジンシステム１に備えられたターボ過給機４４の断面図である。図３は、エンジンシステム１に備えられたターボ過給機４４の、図２のIII-III線に沿う断面図である。
【００３５】
図２及び図３に示すように、タービン４４ｂは、タービンケーシング６０内に形成されたタービン室６０ａの略中央部に配置されており、このタービン４４ｂの周囲を取り囲むように複数の可動ベーン４４ｃが設けられている。各可動ベーン４４ｃは、図３に示すように、タービン室６０ａの一方側の壁部（図３における可動ベーン４４ｃの右側の壁部）を貫通する支軸４４ｄによって回動可能に支持されている。
【００３６】
さらに、可動ベーン４４ｃが夫々支軸４４ｄの周りに回動して（図２において時計回りに回動して）、相互に近接するように傾斜すると、可動ベーン４４ｃ相互間に形成されるノズル６２の開度（ノズル断面積）が小さく絞られて、排気流量が少ないときでも、タービン４４ｂを回転させるための排気の流速を高くすることができるため、高い過給効率が得られるようになる。一方、可動ベーン４４ｃが上記とは反対側に回動して（図２において反時計回りに回動して）、相互に離反するように傾斜すると、ノズル断面積が大きくなり、排気流量の多いときに排気の流速が過度に上昇するのを防止することができる。ノズル断面積は、排気ガスの流路断面積に相当する。
【００３７】
より詳細には、図３に示すように、タービンケーシング６０の内部には、タービン室６０ａに対しタービン軸の延びる方向に隣接して、このタービン室６０ａに対応するように環状の空洞部６０ｂが形成されている。可動ベーン４４ｃの支軸４４ｄは、夫々、空洞部６０ｂとタービン室６０ａとの間の隔壁を貫通して、空洞部６０ｂ内に突出している。この支軸４４ｄの空洞部６０ｂに突出した部分には、夫々馬蹄形状の連結部材６４の基端部が取り付けられ、この各連結部材６４の先端側に連結ピン６４ａの一端部が摺動可能に取り付けられている。また、この連結ピン６４ａの他端部は、可動ベーン４４ｃに対応するように空洞部６０ｂの全周に亘って配置されたリング部材６６に回動可能に固定されている。
【００３８】
リング部材６６は、リンク機構６８を介してＶＧＴ用アクチュエータ７０（図１）のロッド７２に連結されている。詳細には、図３に示すように、リンク機構６８は、一端部がリング部材６６に回動可能に連結された連結ピン６８ａと、この連結ピン６８ａの他端部に一端部を回動可能に連結された第１連結板部材６８ｂと、この第１連結板部材６８ｂの他端部に連結されるとともに、タービンケーシング６０の外壁を貫通する柱状部材６８ｃと、この柱状部材６８ｃのタービンケーシング６０外へ突出する突出端部に一端部を連結された第２連結板状部材６８ｄとからなる。
【００３９】
この第２連結板状部材６８ｄの他端部は、連結ピン６８ｅによりＶＧＴ用アクチュエータ７０のロッド７２に回動可能に連結されている。さらに、ＶＧＴ用アクチュエータ７０の作動により、ロッド７２が動作して、リンク機構６８を介してリング部材６６に伝達されて、リング部材６６がタービン軸の軸線Ｘ周りに回動することで、可動ベーン４４ｃが夫々支軸４４ｄ周りに同期回動されるようになっている。従って、ノズル６２の開度は、ロッド７２の動作によって変更されるようになっている。
【００４０】
次に、図４を参照して、制御装置１０によるエンジンシステム１の制御を説明する。図４は、制御装置１０に接続されている各センサ、アクチュエータを示すブロック図である。
上述したように構成されたエンジンシステム１は、制御装置１０によって制御される。制御装置１０は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラムやデータを格納するメモリ、カウンタタイマ群、インターフェース等を有するマイクロプロセッサで構成されている。後述するように、これら制御装置１０に内蔵されたＣＰＵ、プログラム、データ等によって、制御装置１０におけるレーシング判定手段１０ａ、エンジン制御手段１０ｂの機能が実現される。
【００４１】
制御装置１０には、図４に示すように、各種のセンサが接続され、それらからの検出信号が入力される。接続されているセンサとしては、例えば、車両の車速を検出する車速センサ７８と、車両のドライバによるアクセルペダルの踏み込み量（ドライバの操作によるアクセル開度）を検出するアクセル開度センサ８０と、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ３６と、ターボ過給機４４のコンプレッサ４４ａにより過給され、インタークーラー４８を通過した後の吸気の過給圧を検出する過給圧センサ８２と、排気上流部における排圧を検出する排圧センサ８４と、ロッド７２の位置を検出するノズルポジションセンサ８６がある。
【００４２】
制御装置１０は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン２や車両の状態を判定し、これに応じて燃料噴射弁３４及びロッド７２を駆動させるＶＧＴ用アクチュエータ７０等、種々の装置へ制御信号を出力するように構成されている。
【００４３】
制御装置１０は、車両のドライバが要求するトルクに基づいて、エンジン２の１サイクルあたりに燃焼室２０内に噴射する燃料の噴射量を設定し、設定された燃料噴射量だけ燃料噴射弁３４から燃焼室２０に燃料が噴射されるように、燃料噴射量に対応したパルス幅を有する信号を、燃料噴射弁３４に出力する。制御装置１０には、予め要求トルクに基づいて燃料噴射量を決定するためのマップが格納されており、制御装置１０は、要求トルクに基づいて燃料噴射量を設定するときには、マップに従って燃料噴射量を設定する。また、要求トルクは、車速センサ７８、アクセル開度センサ８０及びエンジン回転数センサ３６の検出信号に基づいて決定される。同様に、制御装置１０は、各センサの検出信号に基づいて、エンジン２に対する負荷量を計算し、これを所定期間に亘って記憶するように構成されている。
【００４４】
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第１実施形態によるエンジン２の制御装置１０により実行される、レーシング状態における異常燃焼抑制制御を説明する。
図５は、レーシング状態において実行される異常燃焼抑制制御のフローチャートである。図６は、異常燃焼抑制制御が実行された場合におけるエンジン回転数とノズル６２の開度との関係を示す図である。図７は、異常燃焼抑制制御が実行された場合におけるエンジン回転数と燃料噴射量の開度との関係を示す図である。なお、図５に示すフローチャートは、エンジン２の作動中において制御装置１０によって繰り返し実行されるサブルーチンである。
【００４５】
まず、図５のステップＳ１においては、車両の変速機が停車レンジに設定されているか否かが判断される。即ち、車両がＡＴ（Automatic Transmission）車の場合には、変速機がニュートラルレンジ（Ｎレンジ）又はパーキングレンジ（Ｐレンジ）に設定されている場合に、車両の変速機が停車レンジに設定されていると判断される。また、車両がＭＴ（Manual Transmission）車の場合には、変速機がニュートラルギアに設定されている場合に、車両の変速機が停車レンジに設定されていると判断される。また、本実施形態においては、これらＡＴ車がニュートラルレンジ又はパーキングレンジに設定されている場合、及びＭＴ車がニュートラルギアに設定されている場合に、エンジン２の負荷が実質的に無負荷であるとみなしている。
【００４６】
ステップＳ１において、変速機が停車レンジに設定されていると判断された場合にはステップＳ２に進み、ステップＳ２においては、車両の速度が所定車速未満であるか否かが判断される。本実施形態においては、車速センサ７８によって検出された車速が所定の低車速である２ｋｍ／ｈ未満の場合に、車両は実質的に停車していると判断され、ステップＳ３に処理が移行する。このように、エンジン２の負荷が実質的に無負荷であり、且つ車両が実質的に停車しているとみなせる場合には、制御装置１０はエンジン２がレーシング状態にある、と判断する。従って、制御装置１０に内蔵されたＣＰＵ等の演算回路及びこれを作動させるプログラムは、エンジン２のレーシング状態を判定するレーシング判定手段１０ａとして機能する。
【００４７】
一方、ステップＳ１において変速機が停車レンジに設定されていないと判断された場合、又は、ステップＳ２において車両の速度が所定車速未満でないと判断された場合には、ステップＳ９に進む。これらの場合には異常燃焼抑制制御は実行されず、ステップＳ９において、制御装置１０は、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数、及びエンジン２の負荷に基づいて、ＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御する。
【００４８】
次いで、ステップＳ１０においては、制御装置１０は、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数、及びエンジン２の負荷に基づいて、燃料噴射弁３４から噴射される燃料噴射量を制御する。上述したように、制御装置１０は、各センサによって検出された車両の状態において設定すべきターボ過給機４４のノズル６２の開度、燃料噴射量等に関する制御マップを備えている。制御装置１０は、この制御マップを参照して、各センサによって検出された車両の状態に基づいて、所定のノズル６２開度、燃料噴射量が得られるように、ＶＧＴ用アクチュエータ７０及び燃料噴射弁３４を制御する。
【００４９】
一方、エンジン２がレーシング状態にあると判定された場合にはステップＳ３に進み、ステップＳ３においては、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数が所定の第２回転数以上であるか否かが判断される。エンジン回転数が第２回転数以上である場合にはステップＳ４に進み、第２回転数未満である場合にはステップＳ５に進む。本実施形態においては、第２回転数として、２１５０ｒｐｍのエンジン回転数が設定されている。
【００５０】
ステップＳ５においては、異常燃焼抑制制御は実行されず、制御装置１０は、上述した通常のマップに従って、エンジン回転数に応じてＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御する。即ち、レーシング状態であっても、エンジン回転数が第２回転数未満である場合には、異常燃焼が発生するリスクは極めて少ないため、異常燃焼抑制制御は実行されず通常の制御が実行される。
【００５１】
一方、エンジン回転数が第２回転数以上である場合にはステップＳ４に進み、異常燃焼抑制制御が実行される。ステップＳ４においては、図６に示すように、制御装置１０はターボ過給機４４のノズル６２が全開となるようにＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御する。即ち、制御装置１０に内蔵されたＣＰＵ等の演算回路及びこれを作動させるプログラムによって実現されるエンジン制御手段１０ｂは、レーシング判定手段１０ａがエンジン２のレーシング状態を判定し、且つエンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数が第１回転数よりも低い所定の第２回転数まで上昇すると、可動ベーン４４ｃを制御してタービン４４ｂに流入する排気の流速を低下させる。
【００５２】
図６は、異常燃焼抑制制御が実行された場合におけるエンジン回転数に対して設定されるノズル６２の開度を示す図であり、本実施形態における制御を実線で示し、従来の制御装置による制御を破線で示している。図６の破線に示すように、従来の制御装置においては、ターボ過給機のノズルの開度は、エンジン回転数が２１５０ｒｐｍを超えた後も回転数の増加と共に漸増し、約４０００ｒｐｍを超えると一定値となる。これに対し、本実施形態における制御装置１０は、図６の実線に示すように、エンジン回転数が約２１５０ｒｐｍ以上となると異常燃焼抑制制御を実行し、ターボ過給機４４のノズル６２が全開となるようにＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御する。
【００５３】
次に、ステップＳ６においては、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数が、第２の回転数よりも高く設定されている所定の第１回転数以上であるか否かが判断される。エンジン回転数が第１回転数以上である場合にはステップＳ７に進み、第１回転数未満である場合にはステップＳ８に進む。本実施形態においては、第１回転数として、２５００ｒｐｍのエンジン回転数が設定されている。
【００５４】
ステップＳ８においては、制御装置１０は、上述した通常のマップに従って、エンジン回転数に応じて燃料噴射弁３４による燃料噴射量を制御する。即ち、レーシング状態であっても、エンジン回転数が第１回転数未満である場合には、異常燃焼が発生するリスクは少ないため、通常のマップに基づいて燃料噴射量が制御される。
【００５５】
一方、エンジン回転数が第１回転数以上である場合にはステップＳ７に進み、異常燃焼抑制制御が実行される。ステップＳ７においては、図７に示すように、制御装置１０は燃料噴射量を減少させ、エンジン２の出力を低下させるように燃料噴射弁３４を制御する。即ち、エンジン制御手段１０ｂは、レーシング判定手段１０ａがエンジン２のレーシング状態を判定し、且つエンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数が所定の第１回転数以上になったとき、エンジン２の出力が低下するように、燃料噴射弁３４から噴射される燃料の供給量を制限する。
【００５６】
図７は、異常燃焼抑制制御が実行された場合におけるエンジン回転数に対して設定される燃料噴射量を示す図であり、本実施形態における制御を実線で示し、従来の制御装置による制御を破線で示している。図７の破線に示すように、従来の制御装置においては、エンジン回転数が約２５００ｒｐｍを超えた後、燃料噴射量が漸減される。これに対し、本実施形態における制御装置１０は、図７の実線に示すように、エンジン回転数が約２５００ｒｐｍまで上昇すると、異常燃焼抑制制御を実行して燃料噴射量を急激に低下させ、約２５００ｒｐｍ以上の回転数では燃料噴射量が一定値とされる。これによりエンジン２の出力が急激に低下される。
【００５７】
即ち、レーシング状態（変速機が停止レンジに設定され、車両が停車した状態）において、ドライバがアクセルペダルを踏み込むと、エンジン回転数が急激に上昇する。この際、エンジン回転数が第２回転数である２１５０ｒｐｍ以上となると、ターボ過給機４４のノズル６２が全開にされる（図６）。さらに回転数が上昇して、エンジン回転数が第１回転数である２５００ｒｐｍ以上となると、燃料噴射量が急激に低下され一定値にされる（図７）。このように、レーシング状態において、エンジン回転数が上昇すると、ターボ過給機４４に流入する排気の流速が過度に上昇し、これに伴い過給圧も上昇して吸気通路３８内を流れる吸気の流速も上昇する。
【００５８】
一方、エンジン２内において燃焼室２０からクランクケース内に漏れた未燃のブローバイガスは、ガス抽出経路７４によって引き出され、オイルセパレータ７６を介して吸気通路３８に戻されている（図１参照）。このブローバイガスにはクランクケース内のエンジンオイルが混入しており、オイルセパレータ７６においても分離されずに残ったエンジンオイルは、吸気通路３８の内壁面に付着する。上記のように、レーシング状態においてエンジン回転数が上昇し、吸気通路３８内を流れる吸気の流速が過度に上昇すると、吸気通路３８の内壁面に付着していたエンジンオイルが燃焼室２０内に吸入されやすくなる。多くのエンジンオイルが吸入されると、燃焼室２０内において異常燃焼が発生する場合がある。特に、エンジン回転数が第１回転数である２５００ｒｐｍ以上となると、吸気通路３８内の吸気の流速が所定流速以上となり、エンジンオイルの吸入が発生し始めるので、異常燃焼のリスクが高くなる。
【００５９】
このため、本実施形態の制御装置１０は、レーシング状態においてエンジン回転数が上昇すると、ＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御してターボ過給機４４の可動ベーン４４ｃを開方向に制御する。これにより、ノズル６２が全開となり、ターボ過給機４４のタービン４４ｂに吹き付けられる排気の流速が低下され、タービン４４ｂに直結されたコンプレッサ４４ａによる過給圧の過度の上昇が抑制される。さらに、レーシング状態においてエンジン回転数が第１回転数である２５００ｒｐｍ以上となると、エンジンオイルの吸入が発生しやすくなるので、制御装置１０は、燃料噴射量を急激に低下させることによりエンジンの出力を低下させ、吸気通路３８内における吸気の流速を低下させている。これにより、エンジンオイルの吸入による異常燃焼の発生を抑制している。
【００６０】
ここで、エンジンオイルの吸入は、エンジン回転数２５００ｒｐｍ以上で発生しやすくなるのに対し、制御装置１０は、エンジン回転数が第２回転数である２１５０ｒｐｍまで上昇した時点でＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御して可動ベーン４４ｃを開方向に回動させている。即ち、ＶＧＴ用アクチュエータ７０や、可動ベーン４４ｃは機械的に作動するため比較的応答遅れが大きくなるが、この遅れに対応するために、制御装置１０は、２５００ｒｐｍよりも低いエンジン回転数からＶＧＴ用アクチュエータ７０の作動を開始させている。このように、エンジン回転数が第１回転数である２５００ｒｐｍに到達する前に、予め可動ベーン４４ｃを開方向に移動させる制御を開始しておくことにより、可動ベーン４４ｃに応答遅れがある場合でも、エンジン回転数が２５００ｒｐｍに到達するまでにはノズル６２を全開にすることができ、タービン４４ｂに吹き付けられる排気の流速を低下させることができる。
【００６１】
また、制御装置１０は、エンジン回転数が第１回転数である２５００ｒｐｍに到達すると、燃料噴射量を低下させ、エンジン２の出力を低下させている。このため、仮に、可動ベーン４４に固着等の不具合が発生し、ノズル６２の開度を増大させることができない場合でも、エンジンオイルの吸入による異常燃焼の発生を十分に抑制することができる。さらに、本実施形態において、制御装置１０は、第１回転数以下のエンジン回転数では異常燃焼抑制制御を実行しないため、レーシング状態におけるアクセルペダルの踏み込みに速やかに応答してエンジン回転数が上昇する。このため、異常燃焼の発生を抑制しながら、良好なレーシング性能を得ることができる。
【００６２】
本発明の第１実施形態のエンジンの制御装置１０によれば、エンジン２がレーシング状態にあり、所定の第１回転数以上になると、エンジン制御手段１０ｂがエンジン２の出力を低下させるので、レーシング状態において、エンジン２の燃焼室２０で異常燃焼が発生するのを抑制することができる。また、エンジン制御手段１０ｂは、レーシング状態においても、エンジン２の回転数が第１回転数に到達するまでは、エンジン２の出力を低下させないため、エンジン２の回転数はアクセルペダルの踏み込みと共に速やかに上昇し、十分なレーシング性能を確保することができる。
【００６３】
また、本実施形態のエンジンの制御装置１０によれば、エンジン２がレーシング状態にあり、エンジン回転数が所定の第２回転数まで上昇すると、可動ベーン４４ｃが制御され、タービン４４ｂに流入する排気の流速が低下されるので、タービン４４ｂの回転数が過度に上昇し、過給圧力が過剰に上昇するのを抑制することができる。また、第２回転数（＝２１５０ｒｐｍ）が第１回転数（＝２５００ｒｐｍ）よりも低いエンジン回転数に設定されているので、エンジン回転数の急激な上昇時において、可動ベーン４４ｃの作動に応答遅れがある場合であっても、エンジン回転数が第１回転数に到達するまでにタービン４４ｂに流入する排気の流速を低下させることができる。これにより、エンジン回転数が第１回転数に到達するまでに排気の流速を低下させることが可能になり、過給圧力の過剰な上昇を防止することができる。
【００６４】
さらに、本実施形態のエンジンの制御装置１０によれば、エンジン２の出力を低下させる第１回転数が、燃焼室２０内へのオイルの吸入が発生し始める回転数に設定されているので、エンジンにオイルが急激に吸入されることにより発生する異常燃焼を確実に抑制することができる。
【００６５】
また、本実施形態のエンジンの制御装置１０によれば、エンジン２の出力を低下させる第１回転数が、エンジン２の吸気通路３８内の吸気の流速が所定流速以上となる回転数に設定されているので、エンジン２にオイルが急激に吸入されることにより発生する異常燃焼を確実に抑制することができる。
【００６６】
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態によるエンジンの制御装置を説明する。本実施形態によるエンジンの制御装置は、異常燃焼抑制制御のフローチャートが上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第２実施形態の、第１実施形態とは異なる部分のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。
【００６７】
上述した第１実施形態においては、エンジン回転数が第１回転数以上になると、常に異常燃焼抑制制御が実行されていた。これに対し、本実施形態によるエンジンの制御装置では、吸気通路内に多くのエンジンオイルが付着し、異常燃焼が発生しやすい状態においてエンジン回転数が上昇した場合のみ異常燃焼抑制制御が実行される。
【００６８】
まず、図８のステップＳ２１においては、車両の変速機が停車レンジに設定されているか否かが判断される。ステップＳ２１において、変速機が停車レンジに設定されていると判断された場合にはステップＳ２２に進み、ステップＳ２２においては、車両の速度が所定車速未満であるか否かが判断される。本実施形態においても、車速が２ｋｍ／ｈ未満の場合には、車両は実質的に停車していると判断され、ステップＳ２３に処理が移行する。
【００６９】
一方、ステップＳ２１において変速機が停車レンジに設定されていないと判断された場合、又は、ステップＳ２２において車両の速度が所定車速未満でないと判断された場合には、ステップＳ３３に進む。これらの場合には異常燃焼抑制制御は実行されず、ステップＳ３３においては、エンジン２が軽負荷で運転された時間の積算が行われる。即ち、エンジン２の運転中において、燃焼室２０からクランクケース内に漏れたブローバイガスは、オイルセパレータ７６を介してガス抽出経路７４を通って吸気通路３８に戻される。このように環流されるブローバイガスには、オイルセパレータ７６において除去されずに残ったエンジンオイルが混入している。
【００７０】
ここで、エンジン２が高負荷、中負荷程度で運転されている場合には、吸気通路３８を流れる空気の流量が比較的大きいため、吸気通路３８に流入するブローバイガスに混入しているエンジンオイルは吸気通路３８に溜まることなく、燃焼室２０に流入する。これに対し、エンジン２が軽負荷で運転されている場合には、吸気通路３８を流れる空気の流量が少ないため、ブローバイガスに混入しているエンジンオイルが吸気通路３８内に留まって、その内壁面に付着しやすい。従って、エンジン２が軽負荷で長時間運転された後は、吸気通路３８の内壁面に多くのエンジンオイルが付着した状態となりやすい。このような状態でエンジン回転数が急激に上昇し、吸気通路３８を流れる空気の流量が急激に増加すると、内壁面に付着していたエンジンオイルが一時に燃焼室２０内に侵入し、異常燃焼を引き起こす結果となる。
【００７１】
このため、本実施形態においては、ステップＳ３３において、エンジン２が軽負荷で運転されていた時間を積算し、これに基づいて吸気通路３８内のエンジンオイルの付着量を推定している。従って、制御装置に内蔵されたＣＰＵ等の演算回路及びこれを作動させるプログラムによって実行される軽負荷運転時間の積算は、付着オイル量推定手段として機能する。また、変形例として、エンジン２が軽負荷で運転された頻度に基づいて、吸気通路内に付着しているエンジンオイルの量を推定するように本発明を構成することもできる。
【００７２】
次いで、ステップＳ３４において、制御装置は、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数、及びエンジン２の負荷に基づいて、ＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御する。
【００７３】
さらに、ステップＳ３５においては、制御装置は、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数、及びエンジン２の負荷に基づいて、燃料噴射弁３４から噴射される燃料噴射量を制御する。即ち、制御装置は、通常の制御マップを参照して、各センサによって検出された車両の状態に基づいて、所定のノズル６２開度、燃料噴射量が得られるように、ＶＧＴ用アクチュエータ７０及び燃料噴射弁３４を制御する。
【００７４】
一方、ステップＳ２２において車速が所定の車速未満であると判断された場合、即ち、エンジン２がレーシング状態にあると判定された場合にはステップＳ２２からステップＳ２３に進む。ステップＳ２３においては、ステップＳ３３において積算されていた軽負荷運転の時間が所定の時間以上であるか否かが判断される。軽負荷運転の時間が所定の時間以上である場合にはステップＳ２６に進み、所定の時間未満である場合にはステップＳ２４に進む。
【００７５】
ステップＳ２４においては、上述したステップＳ３４と同様に、制御装置は、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数、及びエンジン２の負荷に基づいて、通常の制御マップに従ってＶＧＴ用アクチュエータ７０を制御する。次いで、ステップＳ２５においては、上述したステップＳ３５と同様に、制御装置は、エンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数、及びエンジン２の負荷に基づいて、通常の制御マップに従って燃料噴射弁３４から噴射される燃料噴射量を制御する。
【００７６】
即ち、ステップＳ２３において、エンジン２の軽負荷運転の時間が所定の時間未満であると判断された場合には、吸気通路３８内に付着しているエンジンオイルは少なく、所定量未満であると推定される。このため、エンジン２がレーシング状態であっても異常燃焼が発生する可能性は極めて少ないので、ステップＳ２６以下の異常燃焼抑制制御は実行されず、通常の制御マップに従って制御が実行される。
【００７７】
即ち、制御装置に備えられたエンジン制御手段は、レーシング判定手段がエンジンのレーシング状態を判定し、且つエンジン回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数が第１回転数以上になった場合であっても、付着オイル量推定手段によって、吸気通路３８内に付着しているエンジンオイルの量が所定量以下であると判定された場合には、エンジン２の出力低下を実行しない。このように、本実施形態のエンジンの制御装置では、エンジン２がレーシング状態であっても異常燃焼を引き起こす恐れがない場合には、異常燃焼抑制制御が実行されることはない。このため、ドライバがアクセルペダルを踏み込むことにより、エンジン回転数を高い回転数まで急速に上昇させることができ、レーシング性能を一層向上させることができる。
【００７８】
一方、ステップＳ２３において、エンジン２が軽負荷運転されていた時間が所定時間以上であると判断された場合には、ステップＳ２６に進み、ステップＳ２６以下の処理により、異常燃焼抑制制御が実行される。なお、図８のステップＳ２６乃至Ｓ３１における処理は、図５のステップＳ３乃至Ｓ８における処理と同一であるため、説明を省略する。
また、本実施形態では、図８のステップＳ３０において、燃料噴射量を減少させる異常燃焼抑制制御が実行された後のステップＳ３２において、上述したステップＳ３３において積算されていた軽負荷運転の積算時間がリセットされる。
【００７９】
本発明の第２実施形態のエンジンの制御装置によれば、付着オイル量推定手段が吸気通路３８内に付着しているエンジンオイルの量を推定し、エンジンオイルの量が所定量以下である場合には、エンジン２の出力が低下されることはない。このため、付着したエンジンオイルの量が少なく、異常燃焼が発生しにくい状態においてエンジン２の出力が低下されることがなく、レーシング性能を一層向上させることができる。
【００８０】
本実施形態のエンジンの制御装置によれば、付着オイル量推定手段が、エンジン２が軽負荷で運転された時間、又はエンジンが軽負荷で運転された頻度に基づいて、エンジンオイルの付着を推定するので、異常燃焼が発生しやすい状態を確実に検知することができ、異常燃焼の発生を確実に抑制しながら、レーシング性能を向上させることができる。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、本発明がディーゼルエンジンに適用されていたが、ガソリンエンジン等、任意の形式のエンジンに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１    エンジンシステム
２    エンジン
４    吸気系
６    燃料供給系
８    排気系
１０    制御装置
１２    シリンダブロック
１２ａ  気筒
１４    シリンダヘッド
１６    オイルパン
１８    ピストン
２０    燃焼室
２２    コンロッド
２４    クランクシャフト
２６    吸気ポート
２８    排気ポート
３０    吸気バルブ
３２    排気バルブ
３４    燃料噴射弁
３６    エンジン回転数センサ
３８    吸気通路
４０    エアクリーナー
４２    サージタンク
４４    ターボ過給機（可変容量過給機）
４４ａ  コンプレッサ
４４ｂ  タービン（排気タービン）
４４ｃ  可動ベーン（可動部材）
４４ｄ  支軸
４６    吸気シャッター弁
４８    インタークーラー
５０    燃料タンク
５２    燃料供給通路
５４    燃料ポンプ
５６    排気通路
５８    高圧ＥＧＲ装置
５８ａ  高圧ＥＧＲ通路
５８ｂ  高圧ＥＧＲバルブ
６０    タービンケーシング
６０ａ  タービン室
６０ｂ  空洞部
６２    ノズル
６４    連結部材
６４ａ  連結ピン
６６    リング部材
６８    リンク機構
６８ａ  連結ピン
６８ｂ  第１連結板部材
６８ｃ  柱状部材
６８ｄ  第２連結板状部材
６８ｅ  連結ピン
７０    ＶＧＴ用アクチュエータ
７２    ロッド
７４    ガス抽出経路
７６    オイルセパレータ
７８    車速センサ
８０    アクセル開度センサ
８２    過給圧センサ
８４    排圧センサ
８６    ノズルポジションセンサ
【図１】
2019082138.tif 000003
【図２】
2019082138.tif 000004
【図３】
2019082138.tif 000005
【図４】
2019082138.tif 000006
【図５】
2019082138.tif 000007
【図６】
2019082138.tif 000008
【図７】
2019082138.tif 000009
【図８】
2019082138.tif 000010