(57)【要約】【課題】筒内圧力を検出することなくプレイグニッションの発生を検知して抑制する。【解決手段】ステップＳ１０１では、他の気筒と比べて同一サイクルの排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在するか否かが判定される。ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０３において、プレイグニッションが発生したと判定され、それ以降のサイクルにおいて、少なくともプレイグニッションが発生したと判定された気筒に対してプレイグニッション回避制御が実行される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する火花点火式内燃機関の制御装置であって、
各気筒の排気ガスの状態を表す物理量を各サイクル毎に計測する排気状態計測手段と、
排気状態計測手段で計測された同一サイクルでの各気筒の物理量において、他の気筒と比べて物理量が設定量以上異なる気筒が存在する排気条件を基に、当該異なる気筒にプレイグニッションが発生したと判定するプレイグニッション判定手段と、
プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、少なくともプレイグニッションが発生したと判定された気筒に対してプレイグニッション回避制御を実行するプレイグニッション回避手段と、
を備える、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス温度であり、
プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス温度において、他の気筒と比べて排気ガス温度が設定量以上低い気筒が存在する排気条件を基に、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、前記低い気筒において、排気ガス温度と吸気ガス温度との差が所定値以上である、あるいは排気ガス温度が下限値以上であるときに、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス圧力であり、
プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス圧力において、他の気筒と比べて排気ガス圧力が設定量以上低い気筒が存在する排気条件を基に、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、前記低い気筒において、排気ガス圧力と吸気ガス圧力との差が所定値以上である、あるいは排気ガス圧力が下限値以上であるときに、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス中の炭化水素濃度であり、
プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス中の炭化水素濃度において、他の気筒と比べて炭化水素濃度が設定量以上高い気筒が存在する排気条件を基に、当該高い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、前記高い気筒における炭化水素濃度が上限値以下であるときに、当該高い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス中の窒素酸化物濃度であり、
プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス中の窒素酸化物濃度において、他の気筒と比べて窒素酸化物濃度が設定量以上高い気筒が存在する排気条件を基に、当該高い気筒にプレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項９】
火花点火式内燃機関の制御装置であって、
気筒の排気ガスの状態を表す物理量を各サイクル毎に計測する排気状態計測手段と、
排気状態計測手段で計測された各サイクルでの物理量において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて物理量が設定量以上異なる排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定するプレイグニッション判定手段と、
プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、プレイグニッション回避制御を実行するプレイグニッション回避手段と、
を備える、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス温度であり、
プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス温度において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて排気ガス温度が設定量以上低い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、排気ガス温度と吸気ガス温度との差が所定値以上である、あるいは排気ガス温度が下限値以上であるときに、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス圧力であり、
プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス圧力において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて排気ガス圧力が設定量以上低い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、排気ガス圧力と吸気ガス圧力との差が所定値以上である、あるいは排気ガス圧力が下限値以上であるときに、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス中の炭化水素濃度であり、
プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス中の炭化水素濃度において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて炭化水素濃度が設定量以上高い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、炭化水素濃度が上限値以下であるときに、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
請求項９に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
前記物理量は排気ガス中の窒素酸化物濃度であり、
プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス中の窒素酸化物濃度において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて窒素酸化物濃度が設定量以上高い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション回避手段は、プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、すべての気筒に対してプレイグニッション回避制御を実行する、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション回避制御は、燃料噴射量を増やす制御である、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置であって、
プレイグニッション回避制御は、燃料噴射を停止する制御である、火花点火式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式内燃機関の制御装置に関し、特に、火花点火式内燃機関のプレイグニッション（過早着火）を抑制するための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式内燃機関では、プレイグニッションによる異常燃焼が発生する場合がある。プレイグニッションとは、点火プラグによる正常な点火タイミングよりも前に、点火プラグ自身の熱や剥離カーボン等によって筒内の混合気が自着火する現象である。このプレイグニッションは、一度発生すると連発して発生する傾向がある。プレイグニッションが連発すると、筒内圧が異常に高く上昇して機関がダメージを受ける可能性がある。そこで、プレイグニッションの発生を検知して抑制することが望ましい。
【０００３】
下記特許文献１では、上死点における圧縮圧力と圧縮行程中の基準筒内圧力との圧縮圧力比、及びクランク角に対する筒内圧力の変化率からプレイグニッションの発生を検知している。下記特許文献２では、物理モデルで予測された筒内圧と実際の筒内圧を比較して、プレイグニッションの発生を検知している。下記特許文献３では、筒内圧計測値から発熱量の指標値を算出し、その指標値からプレイグニッションの発生を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９４５７号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１２８４号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２５３２１号公報
【特許文献４】特開２００３−２０６７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３では、プレイグニッションの発生を検知するために、エンジン筒内の圧力を検出する筒内圧センサが必要となる。筒内圧センサはエンジン筒内に設置するため、プレイグニッションやノッキング等の異常燃焼により壊れる可能性があり、燃焼直後の高圧・高温の筒内ガスに対する耐久性を確保する必要がある。さらに、筒内圧センサは高価であり、コスト高を招くことになる。
【０００６】
本発明は、筒内圧力を検出することなくプレイグニッションの発生を検知して抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る火花点火式内燃機関の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る火花点火式内燃機関の制御装置は、複数の気筒を有する火花点火式内燃機関の制御装置であって、各気筒の排気ガスの状態を表す物理量を各サイクル毎に計測する排気状態計測手段と、排気状態計測手段で計測された同一サイクルでの各気筒の物理量において、他の気筒と比べて物理量が設定量以上異なる気筒が存在する排気条件を基に、当該異なる気筒にプレイグニッションが発生したと判定するプレイグニッション判定手段と、プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、少なくともプレイグニッションが発生したと判定された気筒に対してプレイグニッション回避制御を実行するプレイグニッション回避手段と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス温度であり、プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス温度において、他の気筒と比べて排気ガス温度が設定量以上低い気筒が存在する排気条件を基に、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、前記低い気筒において、排気ガス温度と吸気ガス温度との差が所定値以上である、あるいは排気ガス温度が下限値以上であるときに、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス圧力であり、プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス圧力において、他の気筒と比べて排気ガス圧力が設定量以上低い気筒が存在する排気条件を基に、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、前記低い気筒において、排気ガス圧力と吸気ガス圧力との差が所定値以上である、あるいは排気ガス圧力が下限値以上であるときに、当該低い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス中の炭化水素濃度であり、プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス中の炭化水素濃度において、他の気筒と比べて炭化水素濃度が設定量以上高い気筒が存在する排気条件を基に、当該高い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、前記高い気筒における炭化水素濃度が上限値以下であるときに、当該高い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス中の窒素酸化物濃度であり、プレイグニッション判定手段は、同一サイクルでの各気筒の排気ガス中の窒素酸化物濃度において、他の気筒と比べて窒素酸化物濃度が設定量以上高い気筒が存在する排気条件を基に、当該高い気筒にプレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１６】
また、本発明に係る火花点火式内燃機関の制御装置は、気筒の排気ガスの状態を表す物理量を各サイクル毎に計測する排気状態計測手段と、排気状態計測手段で計測された各サイクルでの物理量において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて物理量が設定量以上異なる排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定するプレイグニッション判定手段と、プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、プレイグニッション回避制御を実行するプレイグニッション回避手段と、を備えることを要旨とする。
【００１７】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス温度であり、プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス温度において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて排気ガス温度が設定量以上低い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１８】
本発明の一態様では、プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、排気ガス温度と吸気ガス温度との差が所定値以上である、あるいは排気ガス温度が下限値以上であるときに、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００１９】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス圧力であり、プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス圧力において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて排気ガス圧力が設定量以上低い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００２０】
本発明の一態様では、プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、排気ガス圧力と吸気ガス圧力との差が所定値以上である、あるいは排気ガス圧力が下限値以上であるときに、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００２１】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス中の炭化水素濃度であり、プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス中の炭化水素濃度において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて炭化水素濃度が設定量以上高い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００２２】
本発明の一態様では、プレイグニッション判定手段は、前記排気条件が成立し、さらに、炭化水素濃度が上限値以下であるときに、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００２３】
本発明の一態様では、前記物理量は排気ガス中の窒素酸化物濃度であり、プレイグニッション判定手段は、各サイクルでの排気ガス中の窒素酸化物濃度において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて窒素酸化物濃度が設定量以上高い排気条件を基に、プレイグニッションが発生したと判定することが好適である。
【００２４】
本発明の一態様では、プレイグニッション回避手段は、プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、すべての気筒に対してプレイグニッション回避制御を実行することが好適である。
【００２５】
本発明の一態様では、プレイグニッション回避制御は、燃料噴射量を増やす制御であることが好適である。
【００２６】
本発明の一態様では、プレイグニッション回避制御は、燃料噴射を停止する制御であることが好適である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、同一サイクルでの各気筒の排気ガスの状態を表す物理量において、他の気筒と比べて物理量が設定量以上異なる気筒が存在する排気条件、または各サイクルでの排気ガスの状態を表す物理量において、燃料噴射量及び点火時期が略同一である前サイクルと比べて物理量が設定量以上異なる排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することで、筒内圧力を検出することなくプレイグニッションの発生を検知して抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置が適用される火花点火式内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】火花点火式内燃機関の各気筒の構成例を示す図である。
【図３】プレイグニッションが発生した場合における筒内圧のクランク角に対する変化の一例を示す図である。
【図４】電子制御装置により実行されるプレイグニッション検知及び回避制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】火花点火式内燃機関の各気筒の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００３０】
図１，２は、本発明の実施形態に係る制御装置が適用される火花点火式内燃機関１の構成例を示す図である。図１は火花点火式内燃機関１の全体構成例を示し、図２は火花点火式内燃機関１の各気筒１１の構成例を示す。図２では、１気筒分の構成を示しているが、他の気筒も同様の構成である。火花点火式内燃機関１は、例えばガソリンエンジンにより構成され、複数の気筒１１を有する。図１では、４気筒の例を示しているが、気筒数については任意に設定可能である。複数の気筒１１は、シリンダブロック９及びシリンダヘッド１０により形成され、各気筒１１内には、その軸線方向に往復運動するピストン１２が収容されている。ピストン１２の頂面１２ａ、シリンダブロック９の内壁面９ａ、及びシリンダヘッド１０の下面１０ａに囲まれた空間は、燃焼室１３を形成する。シリンダヘッド１０には、燃焼室１３に連通する吸気ポート１４、及び燃焼室１３に連通する排気ポート１５が形成されている。さらに、吸気ポート１４と燃焼室１３との境界を開閉する吸気弁１６、及び排気ポート１５と燃焼室１３との境界を開閉する排気弁１７が設けられている。さらに、シリンダヘッド１０には、燃料噴射弁（インジェクタ）１９及び点火栓（点火プラグ）２３が燃焼室１３内に臨んで設置されている。以下の説明において、複数（４つ）の気筒１１を区別する必要があるときは、以降１１−１〜１１−４の符号を用いて説明する。
【００３１】
火花点火式内燃機関１では、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程により１サイクルが構成される。例えば吸気行程や圧縮行程にて燃料噴射弁１９から燃焼室１３内に燃料（例えばガソリン等の炭化水素系燃料）が直接噴射され、燃料と空気の混合気が気筒１１内に形成される。ここでは、気筒１１内への吸気ガスをターボチャージャー等の過給器で加圧することも可能である。そして、点火時期にて点火栓２３の火花放電により燃焼室１３内の混合気に火花点火することで、燃焼室１３内の混合気を火炎伝播燃焼させる。この火炎伝播燃焼により、図示しないクランクシャフトを回転させるための動力を発生させる。燃焼室１３内の燃焼後の排気ガスは、排気行程にて排気弁１７が開いて排気ポート１５へ排出される。燃料噴射弁１９からの燃料噴射量及び点火栓２３による点火時期は、エンジン回転数及びエンジン負荷（エンジントルク）に基づいて電子制御装置（ＥＣＵ）３０により制御され、各気筒１１−１〜１１−４の同一サイクルでの燃料噴射量及び点火時期が互いに等しくなるように制御される。
【００３２】
火花点火式内燃機関１では、プレイグニッション（過早着火）による異常燃焼が発生する場合がある。プレイグニッションとは、点火栓２３による正常な点火時期よりも前に、点火栓２３自身の熱や剥離カーボン等によって燃焼室１３内の混合気が自着火する現象であり、プレイグニッションが発生すると、図３に示すように、点火栓２３による通常燃焼と比べて、燃焼時期が大きく進角して筒内圧が異常に高く上昇する。一度プレイグニッションが発生すると連発して発生する傾向があり、特に低回転高負荷運転領域や過給エンジンにおいては、プレイグニッションが発生しやすい。以下、プレイグニッションの発生を検知してプレイグニッションの連発を回避するための制御について説明する。以下の説明では、気筒１１−１にプレイグニッションが発生する場合について説明するが、他の気筒１１−２〜１１−４のいずれかにプレイグニッションが発生する場合についても同様である。
【００３３】
シリンダヘッド１０には、排気ガス温度センサ２５が各気筒１１−１〜１１−４毎に対応して排気ポート１５内に臨んで設置されている。排気ガス温度センサ２５は、温度を各サイクル毎に計測できるだけの応答性を有し、排気弁１７と干渉しない範囲で排気ポート１５の上流側（燃焼室１３に近い側）に配置することが好ましい。排気ガス温度センサ２５により、各気筒１１−１〜１１−４の排気ガスの状態を表す物理量として各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ４が各サイクル毎に計測される。排気ガス温度センサ２５で計測された各サイクル毎の排気ガス温度Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ４を示す信号は、電子制御装置３０に入力される。
【００３４】
電子制御装置３０において、プレイグニッション判定部３２は、排気ガス温度センサ２５で計測された同一サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ４（排気ガスの状態を表す物理量）を互いに比較し、他の気筒と比べて排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定する。その際に、１サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ４としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の排気ガス温度を用いる。ある気筒でプレイグニッションが発生すると、プレイグニッションが発生していない気筒（点火栓２３による通常燃焼の気筒）と比較して、燃焼時期が大きく進角することで、燃料噴射量及び点火時期が同一であるにもかかわらず排気ガスの状態が異なってくる。例えば、ある気筒でプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない気筒と比較して、燃焼後に周囲に逃げる熱量が増加するため、排気ガス温度が低下する。そこで、この排気ガス温度の低下を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の排気ガス温度Ｔｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ２〜Ｔｅｘ４と比べて設定量ΔＴｅｘ以上低い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、排気ガス温度Ｔｅｘ１が低い（排気ガス状態が異なる）気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、現サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ４において、他の気筒と比べて排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在しないときは、プレイグニッション判定部３２は、各気筒１１−１〜１１−４にプレイグニッションが発生していないと判定する。ここでの設定量ΔＴｅｘについては、燃料噴射量及び点火時期が同一条件での通常燃焼時の排気ガス温度のばらつきよりも大きい値に設定され、例えば１０℃程度の値に設定される。
【００３５】
プレイグニッション回避制御部３４は、プレイグニッション判定部３２でプレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、プレイグニッション回避制御を実行する。例えば気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定された場合は、少なくとも気筒１１−１に対してプレイグニッション回避制御を実行する。一方、プレイグニッション判定部３２でプレイグニッションが発生していないと判定された場合は、プレイグニッション回避制御部３４は、すべての気筒１１−１〜１１−４に対してプレイグニッション回避制御を実行しない。
【００３６】
プレイグニッション回避制御の例としては、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定された以降の数サイクルの間、気筒１１−１に対して燃料噴射を停止する制御を行う。数サイクルの間燃料カットを行うことで、プレイグニッションの連発を回避することができる。また、プレイグニッション回避制御として、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定された以降の数サイクルの間、気筒１１−１の燃料噴射量をプレイグニッション発生の判定時より増やす制御を行うことも可能である。数サイクルの間燃料噴射量を増量することで、気筒１１−１内のガス温度を低下させてプレイグニッションの連発を抑制することができる。
【００３７】
また、プレイグニッション回避制御については、プレイグニッションが発生したと判定された気筒１１−１のみならず、プレイグニッションが発生していない他の気筒１１−２〜１１−４に対して実行することも可能であり、すべての気筒１１−１〜１１−４に対して実行することも可能である。例えば気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定された以降の数サイクルの間、気筒１１−１の燃料噴射量だけでなく他の気筒１１−２〜１１−４の燃料噴射量もプレイグニッション発生の判定時より増やす制御を行うことも可能であり、すべての気筒１１−１〜１１−４の燃料噴射量を増量する制御を行うことも可能である。これによって、他の気筒１１−２〜１１−４でも発生する可能性のあるプレイグニッションを予め抑制することができる。
【００３８】
電子制御装置３０により実行されるプレイグニッション検知及び回避制御の一例を図４のフローチャートに示す。ステップＳ１０１では、他の気筒と比べて同一サイクルの排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在するか否かがプレイグニッション判定部３２で判定される。ステップＳ１０１の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１０２において、プレイグニッションを検知していないとプレイグニッション判定部３２で判定され、プレイグニッション回避制御は実行されない。一方、ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０３において、プレイグニッションを検知したとプレイグニッション判定部３２で判定され、ステップＳ１０４において、プレイグニッション回避制御がプレイグニッション回避制御部３４で実行される。
【００３９】
以上説明した本実施形態によれば、同一サイクルにおいて他の気筒１１−２〜１１−４と比べて排気ガスの状態を表す物理量が設定量以上異なる（排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い）気筒１１−１が存在する排気条件を基に、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したことを検知することができる。その際に、排気ガス温度Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ４を検出する排気ガス温度センサ２５については、気筒内ではない位置で検出するため、気筒内で圧力を検出する筒内圧センサと比較して、高圧・高温に対する耐久性を高める必要はなく、コストも安くて済む。そして、プレイグニッションが発生したと判定された以降のサイクルにおいて、少なくとも気筒１１−１に対してプレイグニッション回避制御を実行することで、プレイグニッションの連発を回避することができる。したがって、各気筒１１−１〜１１−４内の圧力を高価な筒内圧センサを用いて検出することなく、安価な方法でプレイグニッションの発生を検知して抑制することができる。
【００４０】
以下、プレイグニッションの発生を検知する他の方法について説明する。
【００４１】
本実施形態では、図５に示すように、排気ガス温度センサ２５の他に、吸気ガス温度センサ２４が各気筒１１−１〜１１−４毎に対応して吸気ポート１４内に臨んで設置されていてもよい。吸気ガス温度センサ２４は、温度を各サイクル毎に計測できるだけの応答性を有し、吸気弁１６と干渉しない範囲で吸気ポート１４の下流側（燃焼室１３に近い側）に配置することが好ましい。吸気ガス温度センサ２４により、各気筒１１−１〜１１−４の吸気ガスの状態を表す物理量として各気筒１１−１〜１１−４の吸気ガス温度Ｔｉｎ１〜Ｔｉｎ４が各サイクル毎に計測される。吸気ガス温度センサ２４で計測された各サイクル毎の吸気ガス温度Ｔｉｎ１〜Ｔｉｎ４を示す信号は、電子制御装置３０に入力される。
【００４２】
そして、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、同一サイクルにおいて他の気筒と比べて排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス温度が低い気筒において排気ガス温度と吸気ガス温度との差が所定値ΔＴｇ以上である条件を加えることも可能である。その際に、１サイクルにおける吸気ガス温度Ｔｉｎ１〜Ｔｉｎ４としては、吸気弁１６が開いているとき（吸気行程）の吸気ガス温度を用いる。プレイグニッションによる異常燃焼の他に、点火不良による失火の場合も、排気ガス温度が低下する。ただし、失火が発生した場合は、吸気ガスは圧縮により温度が上がるものの、膨張で温度が下がり、排気ガスとして排出されるときは、燃焼室１３内で受ける加熱、もしくは燃料の持つ潜熱による冷却で温度が変わる程度であり、排気ガスと吸気ガスとの温度差は少ない。そこで、排気ガス温度と吸気ガス温度を比較して温度差が十分大きい場合は、失火ではないと判定することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の排気ガス温度Ｔｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ２〜Ｔｅｘ４と比べて設定量ΔＴｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１と吸気ガス温度Ｔｉｎ１との差Ｔｅｘ１−Ｔｉｎ１が所定値ΔＴｇ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１と吸気ガス温度Ｔｉｎ１との差Ｔｅｘ１−Ｔｉｎ１が所定値ΔＴｇよりも小さいときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。ここでの所定値ΔＴｇについては、失火発生時における排気ガスと吸気ガスとの温度差よりも大きい値に設定され、例えば５０℃程度の値に設定される。この構成例によれば、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。その際に、吸気ガス温度センサ２４についても、気筒内ではない位置で検出するため、気筒内で圧力を検出する筒内圧センサと比較して、高圧・高温に対する耐久性を高める必要はなく、コストも安くて済む。
【００４３】
また、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、同一サイクルにおいて他の気筒と比べて排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス温度が低い気筒の排気ガス温度が下限値Ｔｌｉｍ以上である条件を加えることも可能である。失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガス温度の低下量が大幅に増加するため、排気ガス温度からプレイグニッションであるか失火であるかを判定することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の排気ガス温度Ｔｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ２〜Ｔｅｘ４と比べて設定量ΔＴｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１が下限値Ｔｌｉｍ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１が下限値Ｔｌｉｍよりも低いときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。ここでの下限値Ｔｌｉｍについては、失火発生時における排気ガス温度よりも高い値に設定され、例えば５０〜３００℃程度の値に設定される。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができ、さらに、吸気ガス温度センサ２４が不要となる。
【００４４】
また、本実施形態では、排気ガス温度センサ２５の代わりに、排気ガス圧力センサが各気筒１１−１〜１１−４毎に対応して排気ポート１５内に臨んで設置されていてもよい。排気ガス圧力センサも、圧力を各サイクル毎に計測できるだけの応答性を有し、排気弁１７と干渉しない範囲で排気ポート１５の上流側（燃焼室１３に近い側）に配置することが好ましい。排気ガス圧力センサにより、各気筒１１−１〜１１−４の排気ガスの状態を表す物理量として各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ１〜Ｐｅｘ４が各サイクル毎に計測される。排気ガス圧力センサで計測された各サイクル毎の排気ガス圧力Ｐｅｘ１〜Ｐｅｘ４を示す信号は、電子制御装置３０に入力される。
【００４５】
そして、プレイグニッション判定部３２は、排気ガス圧力センサで計測された同一サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ１〜Ｐｅｘ４を互いに比較し、他の気筒と比べて排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおける排気ガス圧力Ｐｅｘ１〜Ｐｅｘ４としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の排気ガス圧力を用いる。ある気筒でプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない気筒（点火栓２３による通常燃焼の気筒）と比較して、燃焼後の筒内ガスの膨張期間が長くなって排気ガス圧力が低下する。そこで、この排気ガス圧力の低下を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の排気ガス圧力Ｐｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ２〜Ｐｅｘ４と比べて設定量ΔＰｅｘ以上低い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、排気ガス圧力Ｐｅｘ１が低い気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、現サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ１〜Ｐｅｘ４において、他の気筒と比べて排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在しないときは、プレイグニッション判定部３２は、各気筒１１−１〜１１−４にプレイグニッションが発生していないと判定する。ここでの設定量ΔＰｅｘについては、燃料噴射量及び点火時期が同一条件での通常燃焼時の排気ガス圧力のばらつきよりも大きい値に設定され、例えば２０ｋＰａ程度の値に設定される。排気ガス圧力Ｐｅｘ１〜Ｐｅｘ４を検出する排気ガス圧力センサについても、気筒内ではない位置で検出するため、気筒内で圧力を検出する筒内圧センサと比較して、高圧・高温に対する耐久性を高める必要はなく、コストも安くて済む。
【００４６】
さらに、吸気ガス温度センサ２４の代わりに、吸気ガス圧力センサが各気筒１１−１〜１１−４毎に対応して吸気ポート１４内に臨んで設置されていてもよい。吸気ガス圧力センサも、圧力を各サイクル毎に計測できるだけの応答性を有し、吸気弁１６と干渉しない範囲で吸気ポート１４の下流側（燃焼室１３に近い側）に配置することが好ましい。吸気ガス圧力センサにより、各気筒１１−１〜１１−４の吸気ガスの状態を表す物理量として各気筒１１−１〜１１−４の吸気ガス圧力Ｐｉｎ１〜Ｐｉｎ４が各サイクル毎に計測される。吸気ガス圧力センサで計測された各サイクル毎の吸気ガス圧力Ｐｉｎ１〜Ｐｉｎ４を示す信号は、電子制御装置３０に入力される。
【００４７】
そして、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、同一サイクルにおいて他の気筒と比べて排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス圧力が低い気筒において排気ガス圧力と吸気ガス圧力との差が所定値ΔＰｇ以上である条件を加えることも可能である。その際に、１サイクルにおける吸気ガス圧力Ｐｉｎ１〜Ｐｉｎ４としては、吸気弁１６が開いているとき（吸気行程）の吸気ガス圧力を用いる。プレイグニッションによる異常燃焼の他に、点火不良による失火の場合も、排気ガス圧力が低下する。ただし、失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガスと吸気ガスとの圧力差が大幅に減少する。そこで、排気ガス圧力と吸気ガス圧力を比較して圧力差が十分大きい場合は、失火ではないと判定することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の排気ガス圧力Ｐｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ２〜Ｔｅｘ４と比べて設定量ΔＰｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１と吸気ガス圧力Ｐｉｎ１との差Ｐｅｘ１−Ｐｉｎ１が所定値ΔＰｇ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１と吸気ガス圧力Ｐｉｎ１との差Ｐｅｘ１−Ｐｉｎ１が所定値ΔＰｇよりも小さいときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。ここでの所定値ΔＰｇについては、失火発生時における排気ガスと吸気ガスとの圧力差よりも大きい値に設定され、例えば０．０５ＭＰａ程度の値に設定される。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。その際に、吸気ガス圧力センサについても、気筒内ではない位置で検出するため、気筒内で圧力を検出する筒内圧センサと比較して、高圧・高温に対する耐久性を高める必要はなく、コストも安くて済む。
【００４８】
また、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、同一サイクルにおいて他の気筒と比べて排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス圧力が低い気筒の排気ガス圧力が下限値Ｐｌｉｍ以上である条件を加えることも可能である。失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガス圧力の低下量が大幅に増加するため、排気ガス圧力からプレイグニッションであるか失火であるかを判定することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の排気ガス圧力Ｐｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ２〜Ｐｅｘ４と比べて設定量ΔＰｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１が下限値Ｐｌｉｍ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１が下限値Ｐｌｉｍよりも低いときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。ここでの下限値Ｐｌｉｍについては、失火発生時における排気ガス圧力よりも高い値に設定され、例えば吸気ガス圧力＋２０ｋＰａ程度の値に設定される。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、排気ガス温度センサ２５や排気ガス圧力センサの代わりに、炭化水素濃度センサ（ＨＣ濃度センサ）が各気筒１１−１〜１１−４毎に対応して排気ポート１５内に臨んで設置されていてもよい。ＨＣ濃度センサも、炭化水素濃度（ＨＣ濃度）を各サイクル毎に計測できるだけの応答性を有し、排気弁１７と干渉しない範囲で排気ポート１５の上流側（燃焼室１３に近い側）に配置することが好ましい。ＨＣ濃度センサにより、各気筒１１−１〜１１−４の排気ガスの状態を表す物理量として各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス中の未燃炭化水素濃度（未燃ＨＣ濃度）Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ４が各サイクル毎に計測される。ＨＣ濃度センサで計測された各サイクル毎の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ４を示す信号は、電子制御装置３０に入力される。
【００５０】
そして、プレイグニッション判定部３２は、ＨＣ濃度センサで計測された同一サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ４を互いに比較し、他の気筒と比べて未燃ＨＣ濃度が設定量ΔＨｅｘ以上高い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおける未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ４としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の未燃ＨＣ濃度を用いる。ある気筒でプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない気筒（点火栓２３による通常燃焼の気筒）と比較して、膨張行程での筒内ガス温度が低下することで、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度が増加する。そこで、この未燃ＨＣ濃度の増加を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ２〜Ｈｅｘ４と比べて設定量ΔＨｅｘ以上高い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１が高い気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、現サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ４において、他の気筒と比べて未燃ＨＣ濃度が設定量ΔＨｅｘ以上高い気筒が存在しないときは、プレイグニッション判定部３２は、各気筒１１−１〜１１−４にプレイグニッションが発生していないと判定する。ここでの設定量ΔＨｅｘについては、燃料噴射量及び点火時期が同一条件での通常燃焼時の未燃ＨＣ濃度のばらつきよりも大きい値に設定され、例えば５００ｐｐｍ程度の値に設定される。未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ４を検出するＨＣ濃度センサについても、気筒内ではない位置で検出するため、気筒内で圧力を検出する筒内圧センサと比較して、高圧・高温に対する耐久性を高める必要はなく、コストも安くて済む。
【００５１】
さらに、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、同一サイクルにおいて他の気筒と比べて未燃ＨＣ濃度が設定量ΔＨｅｘ以上高い気筒が存在する排気条件の他に、未燃ＨＣ濃度が高い気筒の未燃ＨＣ濃度が上限値Ｈｌｉｍ以下である条件を加えることも可能である。プレイグニッションによる異常燃焼の他に、点火不良による失火の場合も、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度が上昇する。ただし、失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度の上昇量が大幅に増加するため、未燃ＨＣ濃度からプレイグニッションであるか失火であるかを判定することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ２〜Ｈｅｘ４と比べて設定量ΔＨｅｘ以上高い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１が上限値Ｈｌｉｍ以下であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１が上限値Ｈｌｉｍよりも高いときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。ここでの上限値Ｈｌｉｍについては、失火発生時における未燃ＨＣ濃度よりも低い値に設定され、例えば０．１〜２％程度の値に設定される。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、排気ガス温度センサ２５や排気ガス圧力センサやＨＣ濃度センサの代わりに、窒素酸化物濃度センサ（ＮＯｘ濃度センサ）が各気筒１１−１〜１１−４毎に対応して排気ポート１５内に臨んで設置されていてもよい。ＮＯｘ濃度センサも、窒素酸化物濃度（ＮＯｘ濃度）を各サイクル毎に計測できるだけの応答性を有し、排気弁１７と干渉しない範囲で排気ポート１５の上流側（燃焼室１３に近い側）に配置することが好ましい。ＮＯｘ濃度センサにより、各気筒１１−１〜１１−４の排気ガスの状態を表す物理量として各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス中の窒素酸化物濃度（ＮＯｘ濃度）Ｎｅｘ１〜Ｎｅｘ４が各サイクル毎に計測される。ＮＯｘ濃度センサで計測された各サイクル毎のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１〜Ｎｅｘ４を示す信号は、電子制御装置３０に入力される。
【００５３】
そして、プレイグニッション判定部３２は、ＮＯｘ濃度センサで計測された同一サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１〜Ｎｅｘ４を互いに比較し、他の気筒と比べてＮＯｘ濃度が設定量ΔＮｅｘ以上高い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおけるＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１〜Ｎｅｘ４としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）のＮＯｘ濃度を用いる。ある気筒でプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない気筒（点火栓２３による通常燃焼の気筒）と比較して、燃焼温度が高くなって排気ガス中のＮＯｘ濃度が増加する。そこで、このＮＯｘ濃度の増加を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば同一サイクル（現サイクル）において気筒１１−１のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１が他の気筒１１−２〜１１−４のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ２〜Ｎｅｘ４と比べて設定量ΔＮｅｘ以上高い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、ＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１が高い気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、現サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１〜Ｎｅｘ４において、他の気筒と比べてＮＯｘ濃度が設定量ΔＮｅｘ以上高い気筒が存在しないときは、プレイグニッション判定部３２は、各気筒１１−１〜１１−４にプレイグニッションが発生していないと判定する。ここでの設定量ΔＮｅｘについては、燃料噴射量及び点火時期が同一条件での通常燃焼時のＮＯｘ濃度のばらつきよりも大きい値に設定され、例えば３００ｐｐｍ程度の値に設定される。ＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１〜Ｎｅｘ４を検出するＮＯｘ濃度センサについても、気筒内ではない位置で検出するため、気筒内で圧力を検出する筒内圧センサと比較して、高圧・高温に対する耐久性を高める必要はなく、コストも安くて済む。なお、点火不良による失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合とは異なり、排気ガス中のＮＯｘ濃度は低下する。
【００５４】
以上の実施形態では、同一サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガスの状態を表す物理量同士を互いに比較してプレイグニッションの発生を判定するものとした。ただし、本実施形態では、異なるサイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガスの状態を表す物理量同士を互いに比較してプレイグニッションの発生を判定することも可能である。以下の説明では、気筒１１−１にプレイグニッションが発生する場合について説明するが、他の気筒１１−２〜１１−４のいずれかにプレイグニッションが発生する場合についても同様である。
【００５５】
プレイグニッション判定部３２は、排気ガス温度センサ２５で計測された各サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｔ）〜Ｔｅｘ４（ｔ）（ｔは時間）において、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおける排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｔ）〜Ｔｅｘ４（ｔ）としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の排気ガス温度を用いる。あるサイクルでプレイグニッションが発生すると、プレイグニッションが発生していない前サイクル（点火栓２３による通常燃焼のサイクル）と比較して、燃焼時期が大きく進角することで、燃料噴射量及び点火時期が同一であるにもかかわらず排気ガスの状態が異なってくる。例えば、あるサイクルでプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない前サイクルと比較して、燃焼後に周囲に逃げる熱量が増加するため、排気ガス温度が低下する。そこで、この排気ガス温度の低下を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｍ）（ｎ＞ｍ）と比べて設定量ΔＴｅｘ以上低い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しないときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生していないと判定する。この構成例によれば、気筒１１−１において、前サイクルと比べて燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）であるにもかかわらず現サイクルの排気ガスの状態を表す物理量が設定量以上異なる（排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い）排気条件を基に、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したことを検知することができる。そのため、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンに適用することも可能である。
【００５６】
さらに、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス温度が低い気筒において現サイクルの排気ガス温度と吸気ガス温度との差が所定値ΔＴｇ以上である条件を加えることも可能である。その際に、１サイクルにおける吸気ガス温度Ｔｉｎ１（ｔ）〜Ｔｉｎ４（ｔ）としては、吸気弁１６が開いているとき（吸気行程）の吸気ガス温度を用いる。プレイグニッションによる異常燃焼の他に、点火不良による失火の場合も、排気ガス温度が低下するが、排気ガス温度と吸気ガス温度を比較して温度差が十分大きい場合は、失火ではないと判定することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＴｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）と吸気ガス温度Ｔｉｎ１（ｎ）との差Ｔｅｘ１（ｎ）−Ｔｉｎ１（ｎ）が所定値ΔＴｇ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）と吸気ガス温度Ｔｉｎ１（ｎ）との差Ｔｅｘ１（ｎ）−Ｔｉｎ１（ｎ）が所定値ΔＴｇよりも小さいときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。この構成例によれば、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。
【００５７】
また、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの排気ガス温度が設定量ΔＴｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス温度が低い気筒の排気ガス温度が下限値Ｔｌｉｍ以上である条件を加えることも可能である。失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガス温度の低下量が大幅に増加するため、排気ガス温度からプレイグニッションであるか失火であるかを判定することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＴｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）が下限値Ｔｌｉｍ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス温度Ｔｅｘ１（ｎ）が下限値Ｔｌｉｍよりも低いときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができ、さらに、吸気ガス温度センサ２４が不要となる。
【００５８】
また、プレイグニッション判定部３２は、排気ガス圧力センサで計測された各サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｔ）〜Ｐｅｘ４（ｔ）において、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおける排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｔ）〜Ｐｅｘ４（ｔ）としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の排気ガス圧力を用いる。あるサイクルでプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない前サイクル（点火栓２３による通常燃焼のサイクル）と比較して、燃焼後の筒内ガスの膨張期間が長くなって排気ガス圧力が低下する。そこで、この排気ガス圧力の低下を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＰｅｘ以上低い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しないときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生していないと判定する。
【００５９】
さらに、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス圧力が低い気筒において現サイクルの排気ガス圧力と吸気ガス圧力との差が所定値ΔＰｇ以上である条件を加えることも可能である。その際に、１サイクルにおける吸気ガス圧力Ｐｉｎ１（ｔ）〜Ｐｉｎ４（ｔ）としては、吸気弁１６が開いているとき（吸気行程）の吸気ガス圧力を用いる。プレイグニッションによる異常燃焼の他に、点火不良による失火の場合も、排気ガス圧力が低下するが、排気ガス圧力と吸気ガス圧力を比較して圧力差が十分大きい場合は、失火ではないと判定することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＰｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）と吸気ガス圧力Ｐｉｎ１（ｎ）との差Ｐｅｘ１（ｎ）−Ｐｉｎ１（ｎ）が所定値ΔＰｇ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）と吸気ガス圧力Ｐｉｎ１（ｎ）との差Ｐｅｘ１（ｎ）−Ｐｉｎ１（ｎ）が所定値ΔＰｇよりも小さいときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。この構成例によれば、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。
【００６０】
また、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの排気ガス圧力が設定量ΔＰｅｘ以上低い気筒が存在する排気条件の他に、排気ガス圧力が低い気筒の排気ガス圧力が下限値Ｐｌｉｍ以上である条件を加えることも可能である。失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガス圧力の低下量が大幅に増加するため、排気ガス圧力からプレイグニッションであるか失火であるかを判定することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＰｅｘ以上低い排気条件が成立し、さらに、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）が下限値Ｐｌｉｍ以上であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの排気ガス圧力Ｐｅｘ１（ｎ）が下限値Ｐｌｉｍよりも低いときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができ、さらに、吸気ガス圧力センサが不要となる。
【００６１】
また、プレイグニッション判定部３２は、ＨＣ濃度センサで計測された各サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｔ）〜Ｈｅｘ４（ｔ）において、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの未燃ＨＣ濃度が設定量ΔＨｅｘ以上高い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおける未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｔ）〜Ｈｅｘ４（ｔ）としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の未燃ＨＣ濃度を用いる。あるサイクルでプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない前サイクル（点火栓２３による通常燃焼のサイクル）と比較して、膨張行程での筒内ガス温度が低下することで、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度が増加する。そこで、この未燃ＨＣ濃度の増加を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＨｅｘ以上高い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しないときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生していないと判定する。
【００６２】
さらに、プレイグニッション判定部３２は、プレイグニッションの発生を判定する条件として、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルの未燃ＨＣ濃度が設定量ΔＨｅｘ以上高い気筒が存在する排気条件の他に、未燃ＨＣ濃度が高い気筒の未燃ＨＣ濃度が上限値Ｈｌｉｍ以下である条件を加えることも可能である。失火が発生した場合は、プレイグニッションが発生した場合と比較して、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度の上昇量が大幅に増加するため、未燃ＨＣ濃度からプレイグニッションであるか失火であるかを判定することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルの未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）の未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＨｅｘ以上高い排気条件が成立し、気筒１１−１における現サイクルの未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｎ）が上限値Ｈｌｉｍ以下であるときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１に失火が発生しておらずプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しても、気筒１１−１における現サイクルの未燃ＨＣ濃度Ｈｅｘ１（ｎ）が上限値Ｈｌｉｍよりも高いときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生しておらず失火が発生したと判定する。この構成例においても、プレイグニッション発生の判定精度を向上させることができる。
【００６３】
また、プレイグニッション判定部３２は、ＮＯｘ濃度センサで計測された各サイクルでの各気筒１１−１〜１１−４のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１（ｔ）〜Ｎｅｘ４（ｔ）において、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクルと比べて現サイクルのＮＯｘ濃度が設定量ΔＮｅｘ以上高い気筒が存在する排気条件を基に、プレイグニッションの発生を判定することも可能である。その際に、１サイクルにおけるＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１（ｔ）〜Ｎｅｘ４（ｔ）としては、排気弁１７が開いているとき（排気行程）の未燃ＨＣ濃度を用いる。あるサイクルでプレイグニッションが発生して燃焼時期が大きく進角すると、プレイグニッションが発生していない前サイクル（点火栓２３による通常燃焼のサイクル）と比較して、燃焼温度が高くなって排気ガス中のＮＯｘ濃度が増加する。そこで、このＮＯｘ濃度の増加を検出することで、プレイグニッションの発生を検知することができる。例えば気筒１１−１において、現サイクルのＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１（ｎ）が、燃料噴射量及び点火時期が同一（あるいはほぼ同一）である前サイクル（例えば１サイクル前）のＮＯｘ濃度Ｎｅｘ１（ｍ）と比べて設定量ΔＮｅｘ以上高い排気条件が成立するときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生したと判定する。一方、上記の排気条件が成立しないときは、プレイグニッション判定部３２は、気筒１１−１にプレイグニッションが発生していないと判定する。
【００６４】
なお、プレイグニッション判定部３２は、以上説明したプレイグニッションの判定方法を複数組み合わせてプレイグニッションの発生を検知することも可能である。
【００６５】
以上の実施形態では、火花点火式内燃機関１が燃料を燃焼室１３内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関であるものとした。ただし、本実施形態では、火花点火式内燃機関１が燃料を吸気ポート１４内へ噴射する内燃機関であってもよい。
【００６６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１  火花点火式内燃機関、９  シリンダブロック、１０  シリンダヘッド、１１  気筒、１２  ピストン、１３  燃焼室、１４  吸気ポート、１５  排気ポート、１６  吸気弁、１７  排気弁、１９  燃料噴射弁、２３  点火栓、２４  吸気ガス温度センサ、２５  排気ガス温度センサ、３０  電子制御装置、３２  プレイグニッション判定部、３４  プレイグニッション回避制御部。
【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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