(57)【要約】  内燃機関の制御装置は、内燃機関のシリンダ壁温、又は、シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度に基づいて、内燃機関の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因する異常燃焼を抑制するための異常燃焼抑制トルクを算出し、内燃機関のトルクが異常燃焼抑制トルク以上とならないように、内燃機関のトルクを制御する。
2015128972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関のシリンダ壁温、又は、シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度に基づいて、前記内燃機関の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因する異常燃焼を抑制するための異常燃焼抑制トルクを算出する異常燃焼抑制トルク算出手段と、
前記内燃機関のトルクが前記異常燃焼抑制トルク以上とならないように、前記内燃機関のトルクを制御するトルク制御手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度が低いときほど前記異常燃焼抑制トルクを小さくする、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度と、さらに前記内燃機関のエンジン回転速度と、に基づいて前記異常燃焼抑制トルクを算出し、
前記内燃機関のエンジン回転速度が低いときほど前記異常燃焼抑制トルクを小さくする、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度の検出する温度検出器の異常を判定する温度検出器異常判定手段を備え、
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記温度検出器の異常を判定したときは、前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度を所定の下限値に設定して前記前記異常燃焼抑制トルクを算出する、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気温が高くなるほど、前記異常燃焼抑制トルクが小さくなるように補正する補正手段を備える、
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記吸気温を検出する吸気温検出器の異常を判定する吸気温検出器異常判定手段を備え、
前記補正手段は、
前記吸気温検出器の異常を判定したときは、前記吸気温を所定の上限値に設定して前記異常燃焼抑制トルクを補正する、
請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の吸気を圧縮する過給器と、
前記過給器によって圧縮された吸気を冷却するインタクーラと、
を備え、
前記吸気温として、前記過給器によって圧縮された吸気の温度、又は、前記インタクーラを通過した吸気の温度を使用する、
請求項５又は請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度が所定値以下のときは、所定のトルク値を一律に前記異常燃焼抑制トルクとして算出する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記トルク制御手段は、
前記内燃機関の負荷に基づいて、前記内燃機関の基本目標トルクを算出する基本目標トルク算出手段と、
前記基本目標トルクが前記異常燃焼抑制トルク以上のときは、前記異常燃焼抑制トルク以下のトルクを前記内燃機関の目標トルクとして算出し、前記基本目標トルクが前記異常燃焼抑制トルク未満のときは、前記基本目標トルクを前記内燃機関の目標トルクとして算出する目標トルク算出手段と、
を備え、
前記目標トルクに基づいて、前記内燃機関のトルクを制御する、
請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記パラメータの温度は、エンジン水温又はエンジン油温である、
請求項１から請求項９までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関のシリンダ壁温、又は、シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度に基づいて、前記内燃機関の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因する異常燃焼を抑制するための異常燃焼抑制トルクを算出する異常燃焼抑制トルク算出工程と、
前記内燃機関のトルクが前記異常燃焼抑制トルク以上とならないように、前記内燃機関のトルクを制御するトルク制御工程と、
を備える内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２０１１−１０６４１１Ａには、従来の内燃機関の制御装置として、混合気の自己着火による異常燃焼が発生しないように、エンジントルク（吸入空気量）の上限を吸気圧とエンジン回転速度とに基づいて算出し、さらにその上限をエンジン水温に応じて補正するものが開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
この従来の内燃機関の制御装置では、一般的に、エンジン水温が高くなるほど筒内温度も高くなって混合気が自己着火しやすくなるので、エンジン水温が高くなるほどエンジントルクの上限が小さくなるように補正していた。
【０００４】
しかしながら、このような一般的な自己着火の発生原因とは異なる原因によって、エンジン水温が低くなるほど発生しやすくなる傾向にある自己着火による異常燃焼の存在が知見された。このような異常燃焼は、従来のようにエンジン水温が高くなるほどエンジントルクの上限を小さくしても抑制することができない。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、一般的な自己着火の発生原因とは異なる原因によって発生する異常燃焼を抑制することを目的とする。
【０００６】
本発明のある態様による内燃機関の制御装置は、内燃機関のシリンダ壁温、又は、シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度に基づいて、内燃機関の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因する異常燃焼を抑制するための異常燃焼抑制トルクを算出し、内燃機関のトルクが異常燃焼抑制トルク以上とならないように、内燃機関のトルクを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による火花点火式内燃機関の制御装置の概略構成図である
【図２】図２は、本発明の第１実施形態によるエンジントルク制御について説明するフローチャートである。
【図３】図３は、アクセル操作量に基づいて基本目標トルクを算出するテーブルである。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態による低温異常燃焼抑制トルク算出処理について説明するフローチャートである。
【図５】図５は、低温異常燃焼抑制トルクの基本値算出処理について説明するフローチャートである。
【図６】図６は、シリンダ壁温とエンジン回転速度とに基づいて、低温異常燃焼抑制トルクの基本値を算出するマップである。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態による低温異常燃焼抑制トルクの補正値算出処理について説明するフローチャートである。
【図８】図８は、吸気温に基づいて低温異常燃焼抑制トルクの補正値を算出する本発明の第１実施形態によるテーブルである。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態によるエンジントルク制御の動作について説明するタイムチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態による低温異常燃焼抑制トルク算出処理について説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態による低温異常燃焼抑制トルクの補正値算出処理について説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、吸気温に基づいて低温異常燃焼抑制トルクの補正値を算出する本発明の第２実施形態によるテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による火花点火式内燃機関（以下「エンジン」という。）１の制御装置１００の概略構成図である。
【００１０】
エンジン１の制御装置１００は、エンジン１と、エンジン１に吸入される空気（以下「吸気」という。）が流れる吸気通路２と、エンジン１から排出される燃焼ガス（以下「排気」という。）が流れる排気通路３と、コントローラ４と、を備える。
【００１１】
エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、オイルパン１３と、ウォータジャケット１４と、を備える。
【００１２】
シリンダブロック１１は、シリンダ部１１ａとクランクケース部１１ｂとを備える。
【００１３】
シリンダ部１１ａには、複数のシリンダ１１０が形成されると共に、燃焼室１５内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１１５が取り付けられる。シリンダ１１０の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ１１０の内部を往復運動するピストン１１１が収められる。
【００１４】
ピストン１１１には、コンロッド１１２の一端部を取り付けるためのピストンピン１１３が挿入される。また、ピストン１１１の側面には、複数本のピストンリング１１６が取り付けられる。ピストンリング１１６は、燃焼室１５の気密を保持する役割を果たすと共に、ピストン往復時にシリンダ１１０の内壁面（以下「シリンダ壁面」という。）の余分な潤滑油を掻き落としてシリンダ壁面に適切な油膜を形成する役割を果たす。
【００１５】
クランクケース部１１ｂは、シリンダ部１１ａの下方に形成される。クランクケース部１１ｂの内部にはクランクシャフト１１４が収められる。クランクシャフト１１４は、クランクケース部１１ｂに回転自在に支持されるクランクジャーナル１１４ａと、コンロッド１１２の他端部が取り付けられるクランクピン１１４ｂと、を備える。クランクシャフト１１４は、ピストン１１１の往復運動をコンロッド１１２を介して回転運動に変換する。
【００１６】
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上面に取り付けられ、シリンダ１１０及びピストン１１１とともに燃焼室１５の一部を形成する。
【００１７】
シリンダヘッド１２には、吸気通路２に接続され燃焼室１５の頂壁に開口する吸気ポート１２０と、排気通路３に接続され燃焼室１５の頂壁に開口する排気ポート１２１と、が形成され、燃焼室１５の頂壁中央に臨むように点火栓１２２が設けられる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１５と吸気ポート１２０との開口を開閉する吸気弁１２３と、燃焼室１５と排気ポート１２１との開口を開閉する排気弁１２４と、が設けられる。さらに、シリンダヘッド１２には、吸気弁１２３を開閉駆動するための吸気弁開閉装置１２５と、排気弁１２４を開閉駆動するための排気弁開閉装置１２６とが設けられる。吸気弁開閉装置１２５及び排気弁開閉装置１２６は、それぞれ吸気弁１２３及び排気弁１２４の作動角・リフトを変化させる作動角・リフト可変機構（ＶＶＥＬ；Variable Valve Event & lift）と、そのリフトの中心角の位相を進角又は遅角させる位相可変機構（ＶＴＣ；Variable Valve Timing Control）とを備える。
【００１８】
オイルパン１３は、シリンダブロック１１の下部に取り付けられる。オイルパン１３は、エンジン内部の摺動部や回転部などの摩擦熱が発生する摩擦部分に供給する潤滑油を貯蔵する。オイルパン１３に貯蔵された潤滑油は、クランクシャフト１１４によって駆動されるオイルポンプによって、クランクケース部１１ｂに形成されたメインギャラリに圧送される。メインギャラリに圧送された潤滑油は、まずクランクシャフト１１４のクランクジャーナル１１４ａを潤滑した後、クランクシャフト１１４の内部に形成された油路を経由してクランクピン１１４ｂを潤滑する。さらにコンロッド１１２のオイルジェットから噴出されてシリンダ１１０及びピストンピン１１３を潤滑する。一方、メインギャラリから分かれてシリンダヘッド１２に送られた潤滑油は、吸気弁開閉装置１２５及び排気弁開閉装置１２６の内部に形成された油路を通って各摺動部を潤滑する。
【００１９】
ウォータジャケット１４は、燃焼室１５の周りを冷却するための冷却水が流れる通路であり、シリンダブロック１１のシリンダ部１１ａ及びシリンダヘッド１２の内部にそれぞれ設けられる。
【００２０】
吸気通路２には、上流から順に、エアクリーナ２１と、エアフローセンサ２２と、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、インタクーラ２４と、電子制御式のスロットル弁２５と、が設けられる。
【００２１】
エアクリーナ２１は、吸気中に含まれる砂などの異物を除去する。
【００２２】
エアフローセンサ２２は、吸気量を検出する。
【００２３】
ターボチャージャ２３は、排気のエネルギを利用して吸気を強制的に圧縮し、その圧縮した吸気をシリンダ１１０に供給する装置である。これにより充填効率が高められるので、エンジン１の出力が増大する。コンプレッサ２３ａはターボチャージャ２３の一部を構成する部品であり、同軸上に設けられた後述するターボチャージャ２３のタービン２３ｂによって回されて、吸気を強制的に圧縮する。
【００２４】
インタクーラ２４は、圧縮されて高温となった吸気を冷却する。これにより、体積密度の低下を抑えて充填効率をさらに高めるとともに、高温の吸気がシリンダ１１０に吸入されることによる混合気の温度上昇を抑えてノッキングの発生を抑制する。
【００２５】
スロットル弁２５は、吸気通路２の通路段面積を変化させることで、シリンダ１１０に吸入される吸気量を調整する。スロットル弁２５は、スロットルアクチュエータ２７によって開閉駆動され、スロットルセンサ２８によってその開度（以下「スロットル開度」という。）が検出される。
【００２６】
排気通路３には、上流から順に、ターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、バイパス通路３１と、三元触媒３２と、が設けられる。
【００２７】
タービン２３ｂは、ターボチャージャ２３の一部を構成する部品であり、排気のエネルギによって回されて、同軸上に設けられたコンプレッサ２３ａを駆動する。
【００２８】
バイパス通路３１は、タービン２３ｂを迂回するようにタービン２３ｂの上流部と下流部とを接続する通路である。
【００２９】
バイパス通路３１には、ウェイストゲートアクチュエータ３３によって駆動されて、バイパス通路３１の通路断面積を連続的に調節することができるウェイストゲートバルブ３４が設けられる。ウェイストゲートバルブ３４が開かれると、排気通路３を流れる排気の一部は、バイパス通路３１へと流入し、タービン２３ｂを迂回して外気へと排出される。そのため、ウェイストゲートバルブ３４の開度を調節することで、タービン２３ｂに流入する排気の流量を調節し、タービン２３ｂの回転速度を制御することができる。すなわち、ウェイストゲートバルブ３４の開度を調節することで、コンプレッサ２３ａによって圧縮される吸気の圧力（以下「過給圧」という。）を制御することができる。
【００３０】
三元触媒３２は、排気中の炭化水素や窒素酸化物などの有害物質を取り除く。
【００３１】
コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００３２】
コントローラ４には、前述したエアフローメータ２２やスロットルセンサ２８の検出信号のほか、ウォータジャケット１４を流れる冷却水の温度（以下「エンジン水温」という。）を検出するための水温センサ４１、潤滑油の温度（以下「エンジン油温」という。）を検出するための油温センサ４２、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ４３、アクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル踏み込み量」という。）を検出するためのアクセルストロークセンサ４４、過給後の吸気温又はインタクーラ２４の下流の吸気温を検出するための吸気温センサ４５、及び、シリンダブロック１１に取り付けられて、燃焼室１５内で異常燃焼が発生しているかを検出ための振動センサ４６など、エンジン１の運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。
【００３３】
そしてコントローラ４は、検出したエンジン１の運転状態に応じて、スロットル開度や燃料噴射量、点火時期などを最適に制御する。
【００３４】
例えばコントローラ４は、燃焼室１５内でノッキングやプレイグニッションによる異常燃焼が発生しないように、また、異常燃焼を検出した場合には速やかに異常燃焼が解消されるように、スロットル開度や燃料噴射量、点火時期などを制御している。
【００３５】
ノッキングとは、点火栓１２２で混合気を点火した後、火炎伝播中に混合気の未燃焼部分が自己着火する現象である。プレイグニッションとは、点火栓１２２で混合気を点火する前に、混合気が自己着火する現象である。なお、ノッキング及びプレイグニッションが発生したときに振動センサ４６でそれぞれ検出される振動レベルは異なるため、異常燃焼がいずれに起因するかは振動レベルに応じて判断することができる。
【００３６】
ここでノッキングやプレイグニッションによる異常燃焼は、一般的にシリンダ壁面の温度（以下「シリンダ壁温」という。）やピストン冠面の温度が高温になるほど発生しやすくなる。これは、ノッキングの場合は、シリンダ壁温等が高温になるほど、火炎伝播中にシリンダ壁面やピストン冠面の近傍の未燃焼混合気（エンドガス）が自己着火しやすくなるためである。またプレイグニッションの場合は、シリンダ壁温等が高温になるほど、燃焼室１５内の温度（以下「筒内温度」という。）も高くなり、混合気が点火前に着火しやすくなるためである。
【００３７】
このようなノッキングによる異常燃焼であれば、点火時期を適切に制御することで抑制でき、また、発生した場合には点火時期を遅角することで解消することができる。またこのようなプレイグニッションによる異常燃焼であれば、空燃比をリッチ化することで、燃料の気化潜熱によって筒内温度を低下させることで、プレイグニッションの抑制又は解消を図ることができる。
【００３８】
しかしながら、シリンダ壁温が低温のときにも自己着火による異常燃焼が発生することがある。以下、このシリンダ壁温が低温のときに発生する異常燃焼（以下「低温異常燃焼」という。スーパーノック又はメガノックと称されることもある。）について説明する。
【００３９】
シリンダ壁温が高温のときは、シリンダ壁面に燃料が付着しても、付着した燃料は速やかに蒸発する。一方で、シリンダ壁温が低温のときは、本実施形態のような筒内直噴式のエンジン１に限らずポート噴射式のエンジンにおいても、シリンダ壁面に付着した燃料が蒸発しにくく、液滴のままシリンダ壁面に付着した状態になりやすい。
【００４０】
シリンダ壁面には、シリンダ壁面とピストン１１１との直接的な接触を防ぐために潤滑油による油膜が形成されている。そのため、シリンダ壁面に燃料が付着した状態だと、ピストン上昇時にピストンリングによって潤滑油と燃料とが一緒に掻き落とされることになる。
【００４１】
このとき、シリンダ壁面、ピストン１１１の側面及びピストンリング１１６で囲まれた空間（いわゆるクレビス部）には、掻き落としきれない潤滑油と燃料との混合物が溜まりやすい。この混合物の粘度は、燃料が含まれている分だけ潤滑油よりも低くなる。そのため、混合物中の燃料の割合が増加するほど混合物の粘度が低下し、ピストン上昇時に混合物がクレビス部から燃焼室１５内に飛散しやすくなる。
【００４２】
このピストン上昇時に飛散した混合物が燃焼室１５内で気化すると、通常の混合気よりも自己着火性の高い混合気が形成されてしまい、その混合気が自己着火して低温異常燃焼を発生させるのである。この低温異常燃焼は、点火栓１２２での点火前に発生することもあるし、点火栓１２２で点火した後の火炎伝播中に発生することもある。
【００４３】
このように、低温異常燃焼は、潤滑油と燃料の混合物が燃焼室１５内に飛散することによって発生し、シリンダ壁温が低いほど発生しやすくなる。なぜなら、シリンダ壁温が低いほど、シリンダ壁面に液滴のまま付着する燃料が多くなって混合物の粘度が低下し、混合物が飛散しやすくなるためである。
【００４４】
この低温異常燃焼は、点火時期に依存せず、また、空燃比をリッチ化してしまうと逆にシリンダ壁面に液滴のまま付着する燃料が増加してしまうので、かえって低温異常燃焼を発生させやすくしてしまう。
【００４５】
そこで本実施形態では、シリンダ壁温に応じて適切にエンジントルクの上限を制限して燃料噴射量を抑えることで、この低温異常燃焼の発生を抑制することとした。
【００４６】
図２は、低温異常燃焼の発生を抑制するために、コントローラ４によって実施される本実施形態によるエンジントルク制御について説明するフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ１において、コントローラ４は、各種センサの検出信号を読み込む。
【００４８】
ステップＳ２において、コントローラ４は、図３のテーブルを参照し、アクセル操作量（エンジン負荷）に基づいて、ドライバがエンジン１に対して要求するトルク（以下「基本目標トルク」という。）を算出する。
【００４９】
ステップＳ３において、コントローラ４は、低温異常燃焼の発生を抑制するためのエンジントルクの上限値（以下「低温異常燃焼抑制トルク」という。）の算出処理を実施する。この低温異常燃焼抑制トルク算出処理の詳細については、図４を参照して後述する。
【００５０】
ステップＳ４において、コントローラ４は、基本目標トルクが低温異常燃焼抑制トルク以上となっているか否かを判定する。コントローラ４は、基本目標トルクが低温異常燃焼抑制トルク以上であればステップＳ５の処理に移行し、基本目標トルクが低温異常燃焼抑制トルク未満であればステップＳ６の処理に移行する。
【００５１】
ステップＳ５において、コントローラ４は、エンジン１の目標トルクを低温異常燃焼抑制トルクに設定する。このように、基本目標トルクが低温異常燃焼抑制トルク以上のときは、エンジントルクの上限を低温異常燃焼抑制トルクに制限することで、燃料噴射量を抑えて低温異常燃焼の発生を抑制する。なお、低温異常燃焼を抑制するという観点のみに着目すれば、目標トルクを低温異常燃焼抑制トルク以下のトルクに設定しても良いが、運転性能も考慮すると低温異常燃焼抑制トルクに設定するのが望ましい。
【００５２】
ステップＳ６において、コントローラ４は、エンジン１の目標トルクを基本目標トルクに設定する。このように、基本目標トルクが低温異常燃焼抑制トルク未満のときは、目標トルクを基本目標トルクに設定すれば、低温異常燃焼が発生することもなく、また、ドライバの要求通りのトルクを出力することができる。
【００５３】
ステップＳ７において、コントローラ４は、目標トルクに応じてスロットル開度や燃料噴射量等の目標値を設定し、エンジントルクを目標トルクに制御する。
【００５４】
図４は、低温異常燃焼抑制トルク算出処理について説明するフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ３１において、コントローラ４は、シリンダ壁温とエンジン回転速度とに基づいて、低温異常燃焼抑制トルクの基本値を算出するための処理を実施する。この基本値算出処理の詳細については、図５を参照して後述する。
【００５６】
ステップＳ３２において、コントローラ４は、吸気温に基づいて、低温異常燃焼抑制トルクの補正値を算出するための処理を実施する。この補正値算出処理の詳細については、図７を参照して後述する。
【００５７】
ステップＳ３３において、コントローラは、基本値から補正値を引いて、低温異常燃焼抑制トルクを算出する。
【００５８】
図５は、低温異常燃焼抑制トルクの基本値算出処理について説明するフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ３１１において、コントローラ４は、水温センサ４１が正常か否かを判定する。すなわち、水温センサ４１自体の故障や配線の断線・短絡などによって、水温センサ４１の検出値が異常な値を示していないか否かを判定する。コントローラ４は、水温センサ４１が正常と判定すればステップＳ３１２の処理に移行し、異常と判定すればステップＳ３１３の処理に移行する。
【００６０】
ステップＳ３１２において、コントローラ４は、水温センサ４１で検出したエンジン水温を、ステップＳ３１４で用いるシリンダ壁温として設定する。このように、水温センサ４１が正常なときは、シリンダ壁温と相関関係にあるエンジン水温をシリンダ壁温として代用する。
【００６１】
ステップＳ３１３において、コントローラ４は、フェールセーフ用の第１所定値を、ステップＳ３１４で用いるシリンダ壁温として設定する。水温センサ４１が異常を示しているときに、水温センサ４１で検出したエンジン水温をシリンダ壁温として設定してしまうと、シリンダ壁温を実際よりも高い値に設定してしまうおそれがある。そうすると、ステップＳ３１４で適切な低温異常燃焼抑制トルクの基本値を算出できなくなる。そこで、水温センサ４１が異常を示しているときは、フェールセーフとして、水温センサ４１で検出できる最低値（＝第１所定値）をシリンダ壁温として設定する。
【００６２】
ステップＳ３１４において、コントローラ４は、図６を参照して、シリンダ壁温とエンジン回転速度とに基づいて、低温異常燃焼抑制トルクの基本値を算出する。
【００６３】
図６に示すように、低温異常燃焼抑制トルクの基本値は、シリンダ壁温が低いときほど低温異常燃焼が発生しやすくなるので小さくなる。これは前述したように、シリンダ壁温が低いほど、シリンダ壁面に液滴のまま付着する燃料が多くなって混合物の粘度が低下し、ピストン上昇時に混合物が燃焼室１５内に飛散しやすくなるためである
【００６４】
また、図６に示すように、低温異常燃焼抑制トルクの基本値は、エンジン回転速度が低いときほど低温異常燃焼が発生しやすくなるので小さくなる。これは、エンジン回転速度が低いときほど、燃焼室１５内に飛散した混合物が気化して自己着火に至るまでの時間的な余裕が大きくなるためである。
【００６５】
なお、本実施形態では、シリンダ壁温と相関関係にあるエンジン水温をシリンダ壁温として代用したが、例えばシリンダ壁温を壁温センサで直接検出し、その検出値をシリンダ壁温としても良い。また、シリンダ壁温と相関関係にあるエンジン油温をシリンダ壁温として代用しても良い。そして、壁温センサや油温センサ４５の故障時のフェールセーフは水温センサ４１の故障時と同様にすれば良い。
【００６６】
図７は、低温異常燃焼抑制トルクの補正値算出処理について説明するフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ３２１において、コントローラ４は、吸気温センサ４５が正常か否かを判定する。すなわち、吸気温センサ４５自体の故障や配線の断線・短絡などによって、吸気温センサ４５の検出値が異常な値を示していなか否かを判定する。コントローラ４は、吸気温センサ４５が正常と判定すればステップＳ３２２の処理に移行し、異常と判定すればステップＳ３２３の処理に移行する。
【００６８】
ステップＳ３２２において、コントローラ４は、吸気温センサ４５で検出した吸気温を、ステップＳ３２４で用いる吸気温として設定する。
【００６９】
ステップＳ３２３において、コントローラ４は、フェールセーフ用の第２所定値を、ステップＳ３２４で用いる吸気温として設定する。吸気温センサ４５が異常を示しているときに、吸気温センサ４５で検出した吸気温に基づいてステップＳ３２４で低温異常燃焼抑制トルクの補正値を算出してしまうと、適切な補正値を算出できなくなる。そこで、吸気温センサ４５が異常を示しているときは、フェールセーフとして、吸気温センサ４５で検出できる最高値（＝第２所定値）を吸気温として設定する。
【００７０】
ステップＳ３２４において、コントローラ４は、図８のテーブルを参照し、吸気温に基づいて低温異常燃焼抑制トルクの補正値を算出する。
【００７１】
図８に示すように、低温異常燃焼抑制トルクの補正値は、吸気温が高くなるほど大きくなる。これは、吸気温が高いときほど、筒内温度も高くなる傾向にあり、自己着火が起こりやすくなるため、補正値を大きくして低温異常燃焼抑制トルクを小さくする必要があるためである。
【００７２】
図９は、本実施形態によるエンジントルク制御の動作について説明するタイムチャートである。
【００７３】
時刻ｔ１でアクセル操作量が増加すると、アクセル操作量の増加量に応じて基本目標トルクが増加する。
【００７４】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、基本目標トルクの方が低温異常燃焼抑制トルクよりも小さいので、エンジン１の目標トルクは基本目標トルクに設定され、基本目標トルクの増加に併せてスロットル開度が増加し、エンジン回転速度が上昇する。
【００７５】
時刻ｔ２で、基本目標トルクが低温異常燃料抑制トルク以上になると、エンジン１の目標トルクが低温異常燃料抑制トルクに設定され、エンジントルクの上限が制限される。これにより、燃料噴射量を抑えて低温異常燃料の発生を抑制することができる。
【００７６】
ここで、時刻ｔ１以降は、シリンダ壁温の増加、及び、エンジン回転速度の上昇に伴って、徐々に低温異常燃焼抑制トルクは増加している。その結果、時刻ｔ３で、低温異常燃焼抑制トルクが基本目標トルクよりも大きくなり、エンジン１の目標トルクが再度、基本目標トルクに設定される。
【００７７】
以上説明した本実施形態によるエンジン１の制御装置は、エンジン１のシリンダ壁温、又は、シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度（エンジン水温やエンジン油温など）に基づいて、エンジン１の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因する異常燃焼を抑制するための低温異常燃焼抑制トルクを算出し、エンジン１のトルクが低温異常燃焼抑制トルク以上とならないように、エンジン１のトルクを制御する。
これにより、シリンダ壁温に応じて適切にエンジントルクの上限を制限して燃料噴射量を抑えることができるので、低温異常燃焼の発生を抑制することができる。
【００７８】
また、本実施形態によるエンジン１の制御装置は、シリンダ壁温又はパラメータの温度が低いときほど低温異常燃焼抑制トルクを小さくする。
【００７９】
低温異常燃焼は、シリンダ壁温が低いときほどシリンダ壁面に液滴のまま付着する燃料が増加するので、発生しやくなる。したがって、シリンダ壁温又はパラメータの温度が低いときほど低温異常燃焼抑制トルクを小さくしてエンジントルクの上限を制限することで、燃料噴射量を抑えてシリンダ壁面に付着する燃料量を抑えることができる。よって、低温異常燃焼の発生を抑制することができる。
【００８０】
また、シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度を用いて低温異常燃焼抑制トルクを算出すれば、シリンダ壁温を検出するためのセンサ等を追加することなく、簡易に低温異常燃焼抑制トルクを算出することができる。
【００８１】
また、本実施形態によるエンジン１の制御装置は、低温異常燃焼抑制トルクを、シリンダ壁温又はパラメータの温度と、さらにエンジン回転速度と、に基づいて算出し、エンジン回転速度が低いときほど低温異常燃焼抑制トルクを小さくする。
【００８２】
低温異常燃焼は、エンジン回転速度が低いときほど、燃焼室１５内に飛散した混合物が気化して自己着火に至るまでの時間的な余裕が大きくなるので、発生しやすくなる。したがって、シリンダ壁温に加えて、さらにエンジン回転速度も考慮して低温異常燃焼抑制トルクを算出することで、低温異常燃焼の発生をより確実に抑制することができる。
【００８３】
また、本実施形態によるエンジン１の制御装置は、シリンダ壁温又はパラメータの温度の検出するセンサ（壁温センサ、水温センサ４１、油温センサ４２）の異常を判定する。そして、センサの異常を判定したときは、シリンダ壁温又はパラメータの温度を、それらを検出するセンサの最低値（所定の下限値）に設定して低温異常燃焼抑制トルクを算出する。
【００８４】
これにより、センサ異常時には、低温異常燃焼抑制トルクがフォールセーフ用の低い値に設定されることになるので、センサ異常時においても低温異常燃焼の発生を抑制することができる。
【００８５】
また、本実施形態によるエンジン１の制御装置は、エンジン１の吸気温が高くなるほど、低温異常燃焼抑制トルクが小さくなるように補正する。
【００８６】
低温異常燃焼は、吸気温が高いときほど筒内温度も高くなって自己着火が起こりやすくので、発生しやすくなる。したがって、吸気温に応じて低温異常燃焼抑制トルクを補正することで、エンジン１が使用される外部環境温度に応じた低温異常燃焼抑制トルクを設定できる。よって、不要にエンジントルクの上限が低温異常燃焼抑制トルクに制限されてしまうのを抑制し、加速性能や出力性能の悪化を抑制できる。
【００８７】
また、本実施形態によるエンジン１の制御装置は、吸気温センサ４５の異常を判定し、吸気温センサ４５の異常を判定したときは、吸気温を吸気温センサ４５の最高値（所定の上限値）に設定して低温異常燃焼抑制トルクを算出する。
【００８８】
これにより、吸気温センサ４５の異常時には、低温異常燃焼抑制トルクの補正値がフォールセーフ用の値に設定されることになるので、吸気温センサ４５の異常時においても低温異常燃焼の発生を抑制することができる。
【００８９】
また、本実施形態によるエンジン１の制御装置は、低温異常燃焼抑制トルクの補正に用いる吸気温として、ターボチャージャ２３によって圧縮された吸気の温度、又は、インタクーラ２４を通過した吸気の温度を使用する。これにより、適切な補正値を算出して低温異常燃焼の発生を抑制することができる。
【００９０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、低温異常燃焼抑制トルクの補正値の算出方法が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００９１】
図１０は、第２実施形態による低温異常燃焼抑制トルク算出処理について説明するフローチャートである。
【００９２】
ステップＳ３１において、コントローラ４は、第１実施形態と同様の処理を行う。
【００９３】
ステップＳ２３２において、コントローラ４は、吸気温に基づいて、低温異常燃焼抑制トルクの補正値を算出するための処理を実施する。この第２実施形態による補正値算出処理の詳細については、図７を参照して後述する。
【００９４】
ステップＳ２３３において、コントローラは、基本値に補正値を掛けて、低温異常燃焼抑制トルクを算出する。
【００９５】
図１１は、第２実施形態による低温異常燃焼抑制トルクの補正値算出処理について説明するフローチャートである。
【００９６】
ステップＳ３２１からステップＳ３２３において、コントローラ４は、第１実施形態と同様の処理を行う。
【００９７】
ステップＳ２３２１において、コントローラ４は、図１２のテーブルを参照し、吸気温に基づいて低温異常燃焼抑制トルクの補正値（補正ゲイン）を算出する。
【００９８】
図１２に示すように、第２実施形態による低温異常燃焼抑制トルクの補正値は、吸気温が高くなるほど低温異常燃焼抑制トルクが小さくなるように、そのパーセンテージが設定される。具体的には、第２実施形態による低温異常燃焼抑制トルクの補正値は、吸気温が高くなるほど小さくなるように設定される。
【００９９】
以上説明した第２実施形態によるエンジントルク制御でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１０１】
例えば上記実施形態では、水温センサ４１の異常時には、フェールセーフ用の第１所定値をシリンダ壁温として設定していたが、油温センサ４２の検出値をシリンダ壁温として設定しても良い。これにより、低温異常燃料抑制トルクが小さくなりすぎて、必要以上にエンジントルクが制限されるのを抑制できる。
【０１０２】
また上記実施形態では、過給機付きの筒内直噴式のエンジン１を用いて説明したが、自然吸気のエンジンでも良いし、ポート噴射式のエンジンでも良い。過給機の種類もターボチャージャに限られるものではなく、スーパチャージャでも良い。
【０１０３】
また上記実施形態では、図６のマップに示すように、低温異常燃焼抑制トルクの基本値を、シリンダ壁温が低いときほど小さくなるようにしていた。しかしながら、低温異常燃焼の発生頻度が多くなると予想されるシリンダ壁温の温度領域、すなわち、シリンダ壁温が所定値以下の温度領域において、低温異常燃焼抑制トルクの基本値を所定の小さいトルク値に固定しても良い。つまり、シリンダ壁温が所定値以下のときは、低温異常燃焼抑制トルクの基本値を一律に所定の小さいトルク値に固定し、シリンダ壁温が所定値よりも高いときは、基本目標トルクが低温異常燃焼抑制トルクによって制限させることがないように、例えば低温異常燃焼抑制トルクの基本値を基本目標トルクの最大値よりも十分に高い値に設定するようにしても良い。また、シリンダ壁温が所定値よりも高いときは、そのまま基本目標トルクを目標トルクとして設定しても良い。
【０１０４】
このようにすれば、マップを作成する工数を削減でき、より簡単に低温異常燃焼の発生を抑制することができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月13日(2014.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関のシリンダ壁温、又は、前記シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度に基づいて、前記シリンダ壁温が低温のときに前記内燃機関の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因して発生する異常燃焼を抑制するための異常燃焼抑制トルクを算出する異常燃焼抑制トルク算出手段と、
前記内燃機関のトルクが前記異常燃焼抑制トルク以上とならないように、前記内燃機関のトルクを制御するトルク制御手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度が低いときほど前記異常燃焼抑制トルクを小さくする、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度と、さらに前記内燃機関のエンジン回転速度と、に基づいて前記異常燃焼抑制トルクを算出し、
前記内燃機関のエンジン回転速度が低いときほど前記異常燃焼抑制トルクを小さくする、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度の検出する温度検出器の異常を判定する温度検出器異常判定手段を備え、
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記温度検出器の異常を判定したときは、前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度を所定の下限値に設定して前記前記異常燃焼抑制トルクを算出する、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気温が高くなるほど、前記異常燃焼抑制トルクが小さくなるように補正する補正手段を備える、
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記吸気温を検出する吸気温検出器の異常を判定する吸気温検出器異常判定手段を備え、
前記補正手段は、
前記吸気温検出器の異常を判定したときは、前記吸気温を所定の上限値に設定して前記異常燃焼抑制トルクを補正する、
請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の吸気を圧縮する過給器と、
前記過給器によって圧縮された吸気を冷却するインタクーラと、
を備え、
前記吸気温として、前記過給器によって圧縮された吸気の温度、又は、前記インタクーラを通過した吸気の温度を使用する、
請求項５又は請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記異常燃焼抑制トルク算出手段は、
前記シリンダ壁温又は前記パラメータの温度が所定値以下のときは、所定のトルク値を一律に前記異常燃焼抑制トルクとして算出する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記トルク制御手段は、
前記内燃機関の負荷に基づいて、前記内燃機関の基本目標トルクを算出する基本目標トルク算出手段と、
前記基本目標トルクが前記異常燃焼抑制トルク以上のときは、前記異常燃焼抑制トルク以下のトルクを前記内燃機関の目標トルクとして算出し、前記基本目標トルクが前記異常燃焼抑制トルク未満のときは、前記基本目標トルクを前記内燃機関の目標トルクとして算出する目標トルク算出手段と、
を備え、
前記目標トルクに基づいて、前記内燃機関のトルクを制御する、
請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記パラメータの温度は、エンジン水温又はエンジン油温である、
請求項１から請求項９までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関のシリンダ壁温、又は、前記シリンダ壁温と相関関係にあるパラメータの温度に基づいて、前記シリンダ壁温が低温のときに前記内燃機関の供給燃料と潤滑油との混合物を熱源とした自己着火に起因して発生する異常燃焼を抑制するための異常燃焼抑制トルクを算出する異常燃焼抑制トルク算出工程と、
前記内燃機関のトルクが前記異常燃焼抑制トルク以上とならないように、前記内燃機関のトルクを制御するトルク制御工程と、
を備える内燃機関の制御方法。
【国際調査報告】
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