(57)【要約】【課題】プリイグニッションを防止する、内燃機関のプリイグニッション推定制御装置を得る。【解決手段】吸気温センサ１、水温センサ２、給油センサ３、ノックセンサ４の検出信号に基づき、燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定部２１４と、推定されたオクタン価等に基づき、プリイグニッション発生指標を演算するプリイグニッション発生指標演算部２１６と、プリイグニッション発生指標を、プリイグニッションがより発生し易い側へ補正するプリイグニッション発生指標補正部２１８と、プリイグニッション発生指標に基づき、有効圧縮比の限界を演算する有効圧縮比限界演算部２１９と、有効圧縮比の限界等に基づき、吸気カム１０９の位相進角量を演算する吸気カム位相進角量演算部２２０と、吸気カム１０９の位相進角量に基づき、位相進角量の変化を制限するように、吸気カム位相可変システム１０を制御する吸気カム位相制御部２２１とを設けた。【選択図】図２
2012082728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に導入される吸気の温度を検出する吸気温センサと、
内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、
給油口に燃料が流れたことを検出する給油センサと、
ノック及びプリイグニッションによる内燃機関の変化を検出するノック検出手段と、
吸気カムの位相を可変して吸気バルブの開閉タイミングを変更する吸気カム位相可変システムと、
前記吸気温センサ、前記水温センサ、前記給油センサ及び前記ノック検出手段の検出信号に基づいて、燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、
前記吸気温センサ及び前記水温センサの検出信号、並びに前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づいて、合計のプリイグニッション発生指標を演算するプリイグニッション発生指標演算部と、
プリイグニッションが検出された際には、前記合計のプリイグニッション発生指標を、プリイグニッションがより発生し易い側へ補正するプリイグニッション発生指標補正部と、
前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、有効圧縮比の限界を演算する有効圧縮比限界演算部と、
運転条件、及び前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づいて、前記吸気カムの位相進角量を演算する吸気カム位相進角量演算部と、
前記吸気カム位相進角量演算部から出力された前記吸気カムの位相進角量に基づいて、前記吸気カムの位相進角量の変化を制限するように、前記吸気カム位相可変システムを制御する吸気カム位相制御部と
を備えたことを特徴とする内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項２】
前記オクタン価推定手段は、
前記給油センサの検出信号に基づき、給油直後かどうかを判定する給油判定部と、
前記ノック検出手段の検出信号に基づき、ノックを検出するノック検出部と、
前記ノック検出手段の検出信号に基づき、プリイグニッションを検出するプリイグニッション検出部と、
前記給油判定部によって給油直後と判定された場合には、燃料のオクタン価推定値を初期値に設定し、
前記ノック検出部によって検出されたノックの発生回数を求め、所定サイクル内のノック発生回数が発生回数閾値以上のときには、前記オクタン価推定値を低い側へ更新し、
前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが検出されたときには、前記オクタン価推定値を低い側へ更新するとともに、前記ノック発生回数をリセットし、
前記吸気温センサによって検出された吸気温が吸気温閾値以上で、かつ前記水温センサによって検出された水温が水温閾値以上の場合には、ノック検出及びプリイグニッション検出によるオクタン価推定値の更新を行わないオクタン価推定部とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項３】
前記プリイグニッション発生指標演算部は、
前記吸気温センサによって検出された吸気温に基づき、吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルから、第１のプリイグニッション発生指標を求め、
前記水温センサによって検出された水温に基づき、水温−プリイグニッション発生指標テーブルから、第２のプリイグニッション発生指標を求め、
前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づき、オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルから、第３のプリイグニッション発生指標を求め、
前記第１、第２及び第３のプリイグニッション発生指標を合算して、合計のプリイグニッション発生指標を演算する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項４】
前記プリイグニッション発生指標補正部は、
前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが検出された場合には、前記合計のプリイグニッション発生指標を、有効圧縮比の限界が下限値となる第１のプリイグニッション発生指標補正値に設定し、
前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが検出されない場合に、前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが過去に検出されたときには、前記合計のプリイグニッション発生指標に、プリイグニッションが発生し易いプリイグニッション発生指標となるよう、第２のプリイグニッション発生指標補正値を加算する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項５】
前記有効圧縮比限界演算部は、
前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップから、有効圧縮比の限界を演算する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項６】
前記吸気カム位相進角量演算部は、
運転条件から吸気カムの位相進角量を演算し、
前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づき、有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップから、前記吸気カムの位相進角量の制限値を求め、
前記運転条件から演算した位相進角量が前記制限値より大きい場合には、前記吸気カムの位相進角量を、前記制限値に設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項７】
前記吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルは、
プリイグニッションが発生し易い温度域では、プリイグニッション発生指標は正の値が設定され、
プリイグニッションが発生し難い温度域では、プリイグニッション発生指標は負の値が設定されている
ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項８】
前記水温−プリイグニッション発生指標テーブルは、
プリイグニッションが発生し易い温度域では、プリイグニッション発生指標は正の値が設定され、
プリイグニッションが発生し難い温度域では、プリイグニッション発生指標は負の値が設定されている
ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項９】
前記オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルは、
プリイグニッションが発生し易いオクタン価では、プリイグニッション発生指標は正の値が設定され、
プリイグニッションが発生し難いオクタン価では、プリイグニッション発生指標は負の値が設定されている
ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項１０】
前記プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップは、
Ｘ−Ｙ座標系において、Ｘ軸に、プリイグニッション発生指標が最も小さい値と、プリイグニッション発生指標が最も大きい値が設定され、
Ｙ軸に、プリイグニッションが発生し易い条件の有効圧縮比の限界の下限値と、プリイグニッションが発生し難い条件の有効圧縮比の限界の上限値が設定され、
前記有効圧縮比限界演算部は、
前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、前記プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップの有効圧縮比の限界の下限値と上限値の間を線形補間して、有効圧縮比の限界を演算する
ことを特徴とする請求項５記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項１１】
前記有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップは、
Ｘ−Ｙ座標系において、Ｘ軸に、有効圧縮比の限界の下限値と、有効圧縮比の限界の上限値が設定され、
Ｙ軸に、前記吸気カムの位相進角量の制限値の下限値と、位相進角量の制限値の上限値が設定され、
前記吸気カム位相進角量演算部は、
前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づき、前記有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップの位相進角量の制限値の下限値と上限値の間を線形補間して、前記吸気カムの位相進角量の制限値を求める
ことを特徴とする請求項６記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両などに搭載され、プリイグニッションを防止することができる、内燃機関のプリイグニッション推定制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧縮比の火花点火式内燃機関において、燃焼騒音や出力変動を引き起こすプリイグニッションが発生することがある。このプリイグニッションとは、燃焼に伴う内燃機関の燃焼室内の圧力変動が過剰に大きくなる現象を指す。一般に、火花点火実行前に発生するプリイグニッションが知られている。このプリイグニッション以外にも、燃焼室内の混合気（空気と燃料の混合気体）が圧縮により高温になって自着火するプリイグニッションや、点火プラグ先端部やデポジット等がホットスポットになり着火に至るプリイグニッションといった現象がある。また、点火後の燃焼過程において燃焼室周辺のエンドガスが自着火するノックも知られている。
【０００３】
このような現象は、騒音や振動を伴うだけでなく、内燃機関の燃焼室内の損傷を招き、最終的には内燃機関が動作しなくなるおそれを持っている。
【０００４】
そこで、従来から、環境条件や運転条件からプリイグニッションの発生を推定し、プリイグニッションを防止する方法が提案されている。
【０００５】
従来のプリイグニッション防止方法においては、低回転高負荷で高温時に発生するプリイグニッションを、内燃機関の温度と運転状態から判断し、温度の上昇に応じて実圧縮比を低下させ、プリイグニッションを防止する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、他の従来のプリイグニッション防止方法においては、燃料のオクタン価を推定し、推定した燃料のオクタン価からプリイグニッションの発生し易さを判定し、内燃機関の環境温度に応じて始動時の実圧縮比を低下させることで、始動時のプリイグニッションを防止する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７６４６６号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、内燃機関の温度上昇に応じて実圧縮比を低下させることにより、プリイグニッションを抑制すると記載されている。しかし、プリイグニッション発生の要因として、内燃機関の温度と燃焼室内圧縮による温度上昇の他に燃料性状があり、燃料のオクタン価が低いほどプリイグニッションが発生し易いことが分かっている。
【０００９】
従って、環境温度（例えば、内燃機関周りの雰囲気温度として、燃焼室に導入される吸気の温度）が低い場合においても、燃料のオクタン価が低ければ、プリイグニッションが発生する可能性が考えられる。逆の場合もあり、燃料のオクタン価が高くても、環境温度が高い場合にはプリイグニッションが発生する可能性が考えられる。
【００１０】
特許文献２には、プリイグニッションの発生し易さを判定し、これに応じた実圧縮比を始動時に設定することで、始動時のプリイグニッションを防止すると記載されている。しかし、特許文献２は、始動時に発生するプリイグニッションの防止（プリイグニッションの防止とはプリイグニッションが発生する可能性ある運転状態としないことを指す）についてのみ記載されており、「始動後」に発生するプリイグニッションについては考慮されていない。また、プリイグニッション防止動作を行った後にプリイグニッションが発生した場合のプリイグニッションの回避方法（プリイグニッションの回避とは、実際にプリイグニッションが発生した場合にプリイグニッションを発生しないよう運転状態を変更することを指す）については全く考慮されていない。加えて、プリイグニッションの発生し易さについては、吸気温度、冷却水温、燃料のオクタン価が想定されているが、それぞれ独立して考えられており、それぞれを複合した条件でのプリイグニッションの発生し易さについては考慮されていない。プリイグニッションが発生し易くなる条件は、複数あるため、それぞれを考慮してプリイグニッションの発生し易さの指標とする必要がある。
【００１１】
引用文献２記載の方法は、プリイグニッションの発生し易さは、オクタン価により判定すると記載されている。高オクタン価の燃料を使用した際には、どんな高吸気温、高水温状態で始動（例えば、吸気温５０℃、水温１１０℃など砂漠等での熱間始動）を行っても実圧縮比を低下する制御は実施されない。しかし、オクタン価が高い燃料（例えば、９５［Ｒｏｎ］等のハイオク燃料）を用いたとしても、高吸気温、高水温であればプリイグニッションが発生する可能性があることは実験的に分かっている。
【００１２】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、全運転状態にわたって、吸気温と冷却水温と燃料のオクタン価から、プリイグニッションの発生し易さを表すプリイグニッション発生指標を演算し、このプリイグニッション発生指標に応じて、吸気カムの位相変化（位相進角量の変化）を制限するように、吸気カム位相可変システムを制御して、プリイグニッションを防止することができる、内燃機関のプリイグニッション推定制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置は、燃焼室に導入される吸気の温度を検出する吸気温センサと、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、給油口に燃料が流れたことを検出する給油センサと、ノック及びプリイグニッションによる内燃機関の変化を検出するノック検出手段と、吸気カムの位相を可変して吸気バルブの開閉タイミングを変更する吸気カム位相可変システムと、前記吸気温センサ、前記水温センサ、前記給油センサ及び前記ノック検出手段の検出信号に基づいて、燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、前記吸気温センサ及び前記水温センサの検出信号、並びに前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づいて、合計のプリイグニッション発生指標を演算するプリイグニッション発生指標演算部と、プリイグニッションが検出された際には、前記合計のプリイグニッション発生指標を、プリイグニッションがより発生し易い側へ補正するプリイグニッション発生指標補正部と、前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、有効圧縮比の限界を演算する有効圧縮比限界演算部と、運転条件、及び前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づいて、前記吸気カムの位相進角量を演算する吸気カム位相進角量演算部と、前記吸気カム位相進角量演算部から出力された前記吸気カムの位相進角量に基づいて、前記吸気カムの位相進角量の変化を制限するように、前記吸気カム位相可変システムを制御する吸気カム位相制御部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置によれば、プリイグニッション発生指標に基づいて、全運転状態にわたって、吸気カムの位相変化（位相進角量の変化）を制限するように、吸気カム位相可変システムを制御して、間接的に有効圧縮比を制限し、プリイグニッションを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置のオクタン価推定動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の給油センサの検出信号を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置のノックセンサの検出信号と点火信号を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置のプリイグニッション発生指標演算及び有効圧縮比限界演算動作を示すフローチャートである。
【図７】吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルを示す図である。
【図８】水温−プリイグニッション発生指標テーブルを示す図である。
【図９】オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルを示す図である。
【図１０】プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の吸気カムの位相と吸気バルブの開区間との関係を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の吸気カム位相進角量演算動作を示すフローチャートである。
【図１３】吸気カムの位相進角量マップを示す図である。
【図１４】有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップを示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の吸気カムの位相進角量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１７】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置について図１から図１４までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１８】
図１において、内燃機関（エンジン）１００の燃焼室１０１は、シリンダヘッド１０２と、シリンダブロック１０３と、ピストン１０４とにより形成されている。
【００１９】
さらに、燃焼室１０１には、吸気ポート１０５と排気ポート１０６が接続されており、吸気ポート１０５と排気ポート１０６は、シリンダヘッド１０２に形成されている。
【００２０】
ピストン１０４には、クランク軸１０７が接続されており、ピストン１０４が上下することによりクランク軸１０７が回転させられる。このクランク軸１０７には、図示しないクランクプレートが取り付けられている。このクランクプレートには突起があり、クランク角センサ１０８は、この突起を検出することによりクランク軸１０７の回転数やクランク角度位置を検出する。
【００２１】
吸気ポート１０５の燃焼室１０１側には、吸気カム１０９によって動作する吸気バルブ１１０が設けられ、排気ポート１０６の燃焼室１０１側には、排気カム１１１によって動作する排気バルブ１１２が設けられている。シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０５の下部には、燃料噴射弁１１３が設けられており、燃焼室１０１の上部中央には点火プラグ１１４が設けられている。
【００２２】
吸気カム１０９には、吸気カム位相可変システム１０が接続されており、この吸気カム位相可変システム１０によって吸気カム１０９の位相を可変することで、吸気バルブ１１０の開閉タイミングが変更できるようになっている。その結果、有効圧縮比を制限することができる。
【００２３】
燃焼サイクルについて簡単に説明する。まず、吸気行程で、燃焼室１０１に吸気ポート１０５から吸気バルブ１１０を介して導入された空気と、燃料噴射弁１１３から噴射された燃料とが混合気を形成する。次に、圧縮行程で、ピストン１０４により混合気は圧縮される。その後、混合気は、圧縮上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）付近で点火プラグ１１４により点火される。次に、膨張行程で、点火された混合気はピストン１０４を押し下げ、クランク軸１０７を回転させる。燃焼室１０１内の混合気は、膨張後排気行程で排気バルブ１１２を介して排気ポート１０６を通り排出される。以上が燃焼サイクルである。
【００２４】
電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２００には、クランク角センサ１０８からの検出信号の他に、燃焼室１０１に導入される吸気の温度を検出する吸気温センサ１、内燃機関１００の冷却水温を検出する水温センサ２、図示しない給油口に燃料が流れたことを検出する給油センサ３、内燃機関１００の振動を検出するノックセンサ（ノック検出手段）４、吸気カム１０９の位相を検出する位相角センサ５、燃焼室１０１に導入される吸気量を検出する吸気量センサ６、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ７等からの検出信号が入力され、吸気カム１０９の位相進角量の演算や、内燃機関１００の回転速度、点火時期、燃料噴射量等の演算を実行する。なお、電子制御装置２００は、ＩＧＳＷ８からのＯＮ信号により各種の制御を開始する。
【００２５】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２において、電子制御装置（ＥＣＵ）２００は、各種のＩ／Ｆ回路（図示しない）と、マイクロコンピュータ２０１とから構成されている。
【００２７】
また、マイクロコンピュータ２０１は、各種のセンサの検出信号などのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示しない）と、プリイグニッション推定制御プログラムなどの各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ（図示しない）と、各種の制御プログラムや制御定数、各種のテーブル等を記憶するＲＯＭ（図示しない）と、各種の制御プログラムを実行した際の変数等を記憶するＲＡＭ（図示しない）等から構成されている。
【００２８】
さらに、マイクロコンピュータ２０１は、給油センサ３からの検出信号に基づき、給油直後かどうかを判定する給油判定部２１１と、ノックセンサ４からの検出信号に基づき、ノックを検出するノック検出部２１２と、ノックセンサ４からの検出信号に基づき、プリイグニッションを検出するプリイグニッション検出部２１３と、吸気温センサ１、水温センサ２、給油判定部２１１、ノック検出部２１２、及びプリイグニッション検出部２１３からの検出信号、情報に基づき、燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定部２１４と、オクタン価推定値を記憶するオクタン価推定値記憶部２１５と、吸気温センサ１、水温センサ２、及びオクタン価推定部２１４からの検出信号、オクタン価推定値に基づき、プリイグニッション発生指標を演算するプリイグニッション発生指標演算部２１６と、プリイグニッション検出部２１３からの情報に基づき、プリイグニッションが発生したことを記憶するプリイグニッション記憶部２１７と、プリイグニッション検出部２１３、プリイグニッション発生指標演算部２１６及びプリイグニッション記憶部２１７からの情報に基づき、プリイグニッションが発生し易い側へプリイグニッション発生指標を補正するプリイグニッション発生指標補正部２１８と、プリイグニッション発生指標補正部２１８からのプリイグニッション発生指標に基づき、有効圧縮比限界を演算する有効圧縮比限界演算部２１９と、有効圧縮比限界演算部２１９からの有効圧縮比限界に基づき、吸気カム１０９の位相進角量を演算する吸気カム位相進角量演算部２２０と、吸気カム位相進角量演算部２２０からの吸気カム位相進角量に基づき、吸気カム位相可変システム１０を制御する吸気カム位相制御部２２１とが設けられている。
【００２９】
なお、ノック検出部２１２とプリイグニッション検出部２１３は、理解し易くするために別々にしているが、両者を一体構成してノック／プリイグニッション検出部とし、ノックセンサ４の検出信号の振動レベルが、プリイグニッション判定閾値を超えた場合には、プリイグニッションが発生したことを検出し、ノックセンサ４の検出信号の振動レベルが、ノック判定閾値を超えた場合には、ノックが発生したことを検出しても良い。
【００３０】
マイクロコンピュータ２０１内の給油判定部２１１〜吸気カム位相制御部２２１は、オクタン価推定値記憶部２１５及びプリイグニッション記憶部２１７を除き、プリイグニッション推定制御プログラムを構成するソフトウェアである。このオクタン価推定値記憶部２１５は、ＥＣＵ２００の電源ＯＦＦ時にもオクタン価推定値を保持するバックアップメモリであり、プリイグニッション記憶部２１７は、ＥＣＵ２００の電源ＯＦＦ時にもプリイグニッションが発生したことを保持するバックアップメモリである。
【００３１】
マイクロコンピュータ２０１内のＲＯＭには、図７の吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルと、図８の水温−プリイグニッション発生指標テーブルと、図９のオクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルと、図１０のプリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップと、図１３の吸気カムの位相進角量マップと、図１４の有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップとが予め記憶されている。各テーブル、各マップには、エンジン適合試験により得られた最適な値が設定されている。
【００３２】
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
最初に、燃料のオクタン価の推定方法について簡単に説明する。一般に、オクタン価が低いほど、ノックが起こり易い。従って、オクタン価の推定方法としては、所定の時間内に発生するノック回数が所定回数以上であればオクタン価を低い値に推定するといった方法が考えられる。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置のオクタン価推定動作を示すフローチャートである。
【００３５】
この図３のフローチャートは、ノックの発生頻度からオクタン価を推定する処理などを含む。このオクタン価推定処理は、エンジン回転と同期したタイミング（例えば、１８０ｄｅｇＣＡ毎の割込み処理等、ｄｅｇＣＡはクランク角度の意味）で実行される処理である。
【００３６】
ステップ３０１において、給油判定部２１１は、給油センサ３から検出信号を入力し、給油直後かどうかを判定する。給油判定部２１１は、給油直後と判定した場合には、情報「給油直後」をオクタン価推定部２１４へ伝達し、次のステップ３０２へ進む。給油直後と判定しない場合には、ステップ３０３へ移行する。
【００３７】
図４は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の給油センサの検出信号を示すタイミングチャートである。
【００３８】
図４において、横軸は時間、縦軸は検出信号のレベルをそれぞれ示す。給油センサ３は、例えば、図示しない給油口に配設され、給油口に燃料が流れたことを検出すると検出信号が反転する。給油センサ３は、矢印の給油タイミングで給油口の燃料の流れを検出して、例えば、検出信号をロー（Ｌｏ）からハイ（Ｈｉ）へ切り替える。検出信号がＨｉからＬｏへ切り替わる給油センサ３でも良い。給油判定部２１１は、給油センサ３の検出信号のレベルの切り替えタイミングを検出することで給油直後かどうかを判定する。
【００３９】
次に、ステップ３０２において、オクタン価推定部２１４は、給油判定部２１１から情報「給油直後」が伝達されたときには、オクタン価推定値を初期値に設定し、オクタン価推定値記憶部２１５に記憶する。
【００４０】
この初期値は、プリイグニッション発生指標に影響のない値を設定する。例えば、プリイグニッション発生指標が０となるオクタン価（例えば、９０）や、エンジン適合試験を実施したオクタン価（レギュラーガソリン設定であればレギュラーガソリン相当の値）とする。この初期値は、オクタン価推定部２１４に予め記憶しておく。
【００４１】
給油直後と判定した際に、オクタン価推定部２１４で、オクタン価推定値を初期値にする処理により、給油以前のオクタン価推定値を使用することがなくなる。従って、給油以前のオクタン価の影響を除いた状態でプリイグニッション発生指標の演算が可能となり、給油直前のオクタン価の影響による誤判定を防ぐことができる。
【００４２】
次に、ステップ３０３において、オクタン価推定部２１４は、吸気温と水温が所定温度以上かどうかを判断する。所定温度以上の場合には、オクタン価推定部２１４は、オクタン価推定値記憶部２１５に記憶されたオクタン価推定値をプリイグニッション発生指標演算部２１６へ伝達して本処理を終了する。所定温度以上でない場合には、次のステップ３０４へ進む。
【００４３】
吸気温センサ１と水温センサ２からの検出信号がオクタン価推定部２１４に入力されており、吸気温が吸気温閾値以上で、かつ水温が水温閾値以上の場合には、オクタン価推定部２１４は、ノック及びプリイグニッション検出によるオクタン価推定値の更新を実行しない。例えば、吸気温が吸気温閾値である５０℃以上、かつ水温が水温閾値である１１０℃以上の場合には、オクタン価推定部２１４は、オクタン価推定値の更新を実行しない。これは、プリイグニッション（ノックも含む）が発生する要因は、オクタン価が低いことだけではなく、環境条件による場合があるためであり、これによりオクタン価推定値が必要以上に低くなることを防ぐことができる。
【００４４】
次に、ステップ３０４において、ノック検出部２１２は、ノックセンサ４から検出信号を入力し、ノックを検出すると、情報「ノック検出」をオクタン価推定部２１４へ伝達する。また、プリイグニッション検出部２１３は、ノックセンサ４から検出信号を入力し、プリイグニッションを検出すると、情報「プリイグニッション検出」をオクタン価推定部２１４へ伝達する。オクタン価推定部２１４は、ノック検出部２１２から伝達された情報「ノック検出」をカウントすることにより、所定サイクル内のノック発生の回数を求める。
【００４５】
図５は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置のノックセンサの検出信号と点火信号を示すタイミングチャートである。
【００４６】
図５において、横軸は、時間（角度軸）であり、図５中に示した点火時期の左側が進角側、右側が遅角側となる。縦軸は、点火信号（ａ）とノックセンサ４の検出信号（ｂ）のレベルをそれぞれ示す。ノックセンサ４は、ノックによって発生する内燃機関１００の振動を検出し、振動を電圧に変換して検出信号として出力する。従って、ノックセンサ４の検出信号の波形は、振動レベルとなっており、大きくなるほど振動が大きいことを示す。
【００４７】
図５中に示した点火時期よりも進角側に示したノックセンサ４の検出信号の波形がプリイグニッション時の波形であり、点火時期よりも遅角側に示したノックセンサ４の検出信号の波形がノック時の波形である。ノック検出部２１２は、通常、ノック判定閾値（一点鎖線）を設定し、ノックセンサ４の検出信号の振動レベルが、ノック判定閾値を超えた場合には、ノックが発生したことを検出する。また、プリイグニッション検出部２１３は、ノック判定閾値よりも高いレベルのプリイグニッション判定閾値（破線）を設定し、ノックセンサ４の検出信号の振動レベルが、プリイグニッション判定閾値を超えた場合には、プリイグニッションが発生したことを検出する。これは、プリイグニッションの振動レベルがノックの振動レベルよりも明らかに大きいことが分かっているためである。従って、プリイグニッションとノックを振動レベルの大きさで区別することができる。もちろん、この他の方法でプリイグニッションとノックを区別しても良い。
【００４８】
次に、ステップ３０５において、オクタン価推定部２１４は、所定サイクル内のノック発生回数が発生回数閾値以上かどうかを判断する。オクタン価推定部２１４は、例えば、ノック発生回数が１００サイクル中２０回以上かどうかを判断する。所定サイクル内のノック発生回数が発生回数閾値以上の場合には、次のステップ３０６へ進み、ノック発生回数が発生回数閾値未満の場合には、ステップ３０７へ移行する。
【００４９】
次に、ステップ３０６において、オクタン価推定部２１４は、オクタン価推定値記憶部２１５に記憶されたオクタン価推定値を低い側へ更新する。オクタン価推定部２１４は、例えば、「新しいオクタン価推定値＝現在のオクタン価推定値−１」という計算を実行して、現在のオクタン価推定値を１だけ低い値に更新する。
【００５０】
次に、ステップ３０７において、オクタン価推定部２１４は、プリイグニッションを検出したかどうかを判断する。オクタン価推定部２１４は、プリイグニッション検出部２１３から情報「プリイグニッション検出」が伝達されたかどうかで、プリイグニッションの検出の有無を判断する。プリイグニッションを検出した場合には、次のステップ３０８へ進み、プリイグニッションを検出しない場合には、オクタン価推定部２１４は、オクタン価推定値記憶部２１５に記憶されたオクタン価推定値をプリイグニッション発生指標演算部２１６へ伝達して本処理を終了する。
【００５１】
そして、ステップ３０８において、オクタン価推定部２１４は、オクタン価推定値記憶部２１５に記憶されたオクタン価推定値を低い側へ更新する。オクタン価推定部２１４は、例えば、「新しいオクタン価推定値＝現在のオクタン価推定値−１」という計算を実行して、現在のオクタン価推定値を１だけ低い値に更新する。また、オクタン価推定部２１４は、プリイグニッションを検出したときには、カウントしているノック発生回数をリセットする。オクタン価推定部２１４は、オクタン価推定値記憶部２１５に記憶されたオクタン価推定値をプリイグニッション発生指標演算部２１６へ伝達して本処理を終了する。
【００５２】
なお、プリイグニッション検出部２１３は、プリイグニッションを検出すると、情報「プリイグニッション検出」をオクタン価推定部２１４へ伝達する際に、プリイグニッション記憶部２１７及びプリイグニッション発生指標補正部２１８にも情報「プリイグニッション検出」を伝達する。プリイグニッション記憶部２１７は、情報「プリイグニッション検出」が伝達されると、プリイグニッション発生を記憶し、ＩＧＳＷ８からＯＦＦ信号が入力されると、プリイグニッション発生の記憶を消去する。プリイグニッション検出処理は、例えば、始動時を含めて１８０ｄｅｇＣＡ周期で実行される。
【００５３】
当然のことながら、ノック検出手段として、筒内圧センサ、回転変動センサ等の他のセンサを用いて、ノックや、プリイグニッションを検出し、オクタン価推定値の更新を実行しても良いことは言うまでもない。筒内圧センサは、ノックセンサ４と同様に、ノックやプリイグニッションによって変化する筒内圧を検出し、筒内圧を電圧に変換して検出信号として出力する。また、回転変動センサは、ノックセンサ４と同様に、ノックやプリイグニッションによって変動する内燃機関１００の回転を検出し、回転数を電圧に変換して検出信号として出力する。ノック検出部２１２は、筒内圧センサや回転変動センサの検出信号のレベルが、ノック判定閾値を超えた場合には、ノックが発生したことを検出する。また、プリイグニッション検出部２１３は、筒内圧センサや回転変動センサの検出信号のレベルが、プリイグニッション判定閾値を超えた場合には、プリイグニッションが発生したことを検出する。
【００５４】
図６は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置のプリイグニッション発生指標演算及び有効圧縮比限界演算動作を示すフローチャートである。
【００５５】
この図６のフローチャートは、プリイグニッションの発生し易さを表すプリイグニッション発生指標及び有効圧縮比の限界を演算する処理などを含む。このプリイグニッション発生指標及び有効圧縮比限界演算処理は、エンジン回転と同期したタイミング（例えば、１８０ｄｅｇＣＡ毎の割込み処理等）で行われる処理である。
【００５６】
ステップ３２１において、プリイグニッション発生指標演算部２１６は、吸気温センサ１から検出信号を入力し、吸気温を得て、吸気温とプリイグニッション発生指標の対応関係を記述した吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルから、吸気温によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＴを求める。図７に示すような、吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルを予め用意しておき、吸気温によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＴを求める。例えば、吸気温が５０℃であれば、この吸気温テーブルから吸気温によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＴ＝１０が得られる。
【００５７】
次に、ステップ３２２において、プリイグニッション発生指標演算部２１６は、水温センサ２から検出信号を入力し、水温を得て、水温とプリイグニッション発生指標の対応関係を記述した水温−プリイグニッション発生指標テーブルから、水温によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＷＴを求める。図８に示すような、水温−プリイグニッション発生指標テーブルを予め用意しておき、水温によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＷＴを求める。例えば、水温が１００℃であれば、この水温テーブルから水温によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＷＴ＝１０が得られる。
【００５８】
次に、ステップ３２３において、プリイグニッション発生指標演算部２１６は、オクタン価推定部２１４から推定されたオクタン価を得て、オクタン価とプリイグニッション発生指標の対応関係を記述したオクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルから、オクタン価によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＯＣＴを求める。図９に示すような、オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルを予め用意しておき、オクタン価によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＯＣＴを求める。例えば、オクタン価が９５［Ｒｏｎ］であれば、このオクタン価テーブルからオクタン価によるプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＯＣＴ＝０が得られる。
【００５９】
次に、ステップ３２４において、プリイグニッション発生指標演算部２１６は、上述の各ステップで求めた各パラメータ（各プリイグニッション発生指標）を合算して、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬを演算する。プリイグニッション発生指標演算部２１６は、Ｐ＿ＡＬＬ＝Ｐ＿ＡＴ＋Ｐ＿ＷＴ＋Ｐ＿ＯＣＴを演算する。例えば、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬ＝１０＋１０＋０＝２０が得られる。
【００６０】
ここで、吸気温と水温から求められるプリイグニッション発生指標は、それぞれプリイグニッションが発生し易い温度域では正の値を、プリイグニッションが発生し難い温度域では負の値を設定する。また、オクタン価から求められるプリイグニッション発生指標についても、所定のオクタン価を基準（例えば、エンジン適合試験をする際に使用した燃料のオクタン価）として、プリイグニッションが発生し易いオクタン価では正の値を、プリイグニッションが発生し難いオクタン価では負の値を設定する。こうすることで、パラメータ毎に適切なプリイグニッション発生指標が設定でき、プリイグニッションがより発生し易い場合にだけ制御が実行できる。１つのパラメータのみが、プリイグニッションが発生し易い状態であったとしても、他のパラメータがプリイグニッションが発生し難い状態であれば、最終的に吸気カム位相可変システム１０を制御しなくて済む。
【００６１】
次に、ステップ３２５において、プリイグニッション発生指標補正部２１８は、プリイグニッションを検出したかどうかを判断する。プリイグニッションを検出した場合には、次のステップ３２６へ進み、プリイグニッションを検出しない場合には、ステップ３２７へ移行する。プリイグニッション発生指標補正部２１８は、プリイグニッション検出部２１３から情報「プリイグニッション検出」が伝達されたかどうかで、プリイグニッションの検出の有無を判断する。
【００６２】
プリイグニッション発生指標補正部２１８は、プリイグニッション発生指標演算部２１６で演算されたプリイグニッション発生指標に対して、プリイグニッションを検出した場合のみプリイグニッションが発生し易い側へプリイグニッション発生指標を補正する。また、プリイグニッションを検出しないサイクルにおいても、プリイグニッション記憶部２１７に過去のプリイグニッションの発生が記憶されていれば、プリイグニッションが発生し易い側へプリイグニッション発生指標を補正する。
【００６３】
次に、ステップ３２６において、プリイグニッション発生指標補正部２１８は、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬに、第１のプリイグニッション発生指標補正値Ｐ＿ＨＯＳＥＩを代入する。このプリイグニッション発生指標補正値Ｐ＿ＨＯＳＥＩは、有効圧縮比の限界が下限値となる指標を設定する。例えば、有効圧縮比の限界が下限値となるプリイグニッション発生指標が６０であれば、Ｐ＿ＨＯＳＥＩ＝６０であり、Ｐ＿ＡＬＬ＝Ｐ＿ＨＯＳＥＩ＝６０となる。こうすることで、プリイグニッションが発生した際に有効圧縮比の限界を下限値とすることができ、特別な防止手段を用いなくても、次回以降のプリイグニッションの発生を防止することが可能となる。
【００６４】
次に、ステップ３２７において、プリイグニッション発生指標補正部２１８は、プリイグニッション記憶部２１７が過去のプリイグニッションの発生を記憶しているかどうかを判断する。過去のプリイグニッションの発生を記憶している場合には、次のステップ３２８へ進み、プリイグニッションの発生を記憶していない場合には、ステップ３２９へ移行する。
【００６５】
次に、ステップ３２８において、プリイグニッション発生指標補正部２１８は、プリイグニッションが発生し易いプリイグニッション発生指標となるよう、予め設定しておいた第２のプリイグニッション発生指標補正値Ｐ＿ＯＦＴを、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬに加えて今回の合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬとする。例えば、プリイグニッション発生指標補正値Ｐ＿ＯＦＴ＝１０とすると、今回の合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬは、Ｐ＿ＡＬＬ＝Ｐ＿ＡＬＬ＋Ｐ＿ＯＦＴ＝２０＋１０＝３０となる。
【００６６】
以前にプリイグニッションが発生したことを記憶しておき、過去にプリイグニッションが発生したことがあるかどうかに応じて、プリイグニッション発生指標を補正することで、プリイグニッションが発生した走行時でのプリイグニッションが発生する可能性を低減することができる。
【００６７】
そして、ステップ３２９において、有効圧縮比限界演算部２１９は、合計のプリイグニッション発生指標に基づいて有効圧縮比の限界を演算する。図１０に示したように、プリイグニッション発生指標と有効圧縮比の限界の対応関係を記述したプリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップには、Ｘ−Ｙ座標系において、Ｘ軸に、プリイグニッション発生指標が最も小さい値（例えば、−３０）と、プリイグニッション発生指標が最も大きい値（例えば、６０）が設定され、Ｙ軸に、プリイグニッションが発生し易い条件の有効圧縮比の限界の下限値（例えば、圧縮比８）と、プリイグニッションが発生し難い条件の有効圧縮比の限界の上限値（例えば、圧縮比２０）が設定されている。有効圧縮比限界演算部２１９は、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬに基づき、プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップの有効圧縮比の限界の下限値と上限値の間を線形補間して有効圧縮比の限界を演算する。
【００６８】
有効圧縮比限界演算部２１９は、プリイグニッション発生指標補正部２１８から伝達された合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬから、現在の内燃機関１００の状態に応じたプリイグニッションが発生しない有効圧縮比の限界を演算する。プリイグニッションは、上述したとおり、燃焼室１０１内の混合気が圧縮により高温になって自着火する現象であるため、回避策として有効圧縮比を低減させること、また、燃料噴射等により燃焼室１０１内の温度を低下させることが考えられる。本プリイグニッション推定制御装置は、有効圧縮比を低減させる演算を行い、最終的に吸気カム位相可変システム１０を制御して、プリイグニッションを防止する。
【００６９】
図１０から、例えば、プリイグニッションが発生し易い条件として、プリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬは６０、有効圧縮比の限界の下限値は圧縮比８が設定され、プリイグニッションが発生し難い条件として、プリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬは−３０、有効圧縮比の限界の上限値は圧縮比２０が設定されている。
【００７０】
ステップ３２４の補正前の合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬがＰ＿ＡＬＬ＝２０であるので、有効圧縮比限界演算部２１９は、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬ＝２０に基づき、プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップの圧縮比８と圧縮比２０の間を線形補間して圧縮比＝１３．３を演算する。また、ステップ３２６のプリイグニッションを検出していた場合には、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬがＰ＿ＡＬＬ＝６０であるので、有効圧縮比限界演算部２１９は、合計のプリイグニッション発生指標Ｐ＿ＡＬＬ＝６０に基づき、プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップの有効圧縮比の限界の下限値から、圧縮比＝８を求める。
【００７１】
ここで、吸気カム１０９の位相と吸気バルブ１１０の開区間との関係を説明する。図１１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の吸気カムの位相と吸気バルブの開区間との関係を示す図である。
【００７２】
図１１において、下段の点描部分が吸気カム１０９の位相進角時の吸気バルブ開区間であり、上段の縦線部分が吸気カム１０９の位相遅角時の吸気バルブ開区間である。ＴＤＣは上死点（Top Dead Center）、ＢＤＣは下死点（Bottom Dead Center）である。図１１に示すように、吸気カム１０９の位相が進角側の場合、吸気バルブ１１０の開区間が吸気行程中であり、内燃機関１００の燃焼室１０１内の吸気量が多く有効圧縮比が高くなる。一方、吸気カム１０９の位相が遅角側の場合、圧縮行程中も吸気バルブ１１０が開いているため、吹き返しが発生し燃焼室１０１内の吸気量が減少する。従って、有効圧縮比を低くすることができる。この現象を利用することで、吸気カム１０９の位相変化を制限して、間接的に有効圧縮比を制限する。本プリイグニッション推定制御装置は、吸気カム１０９の位相を可変して吸気バルブ１１０の開閉タイミングを変更する、吸気カム位相可変システム１０を、全運転状態にわたって、吸気カム１０９の位相変化（位相進角量の変化）を制限するように、制御することで、間接的に有効圧縮比を制限し、プリイグニッションを防止することができる。
【００７３】
図１２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の吸気カム位相進角量演算動作を示すフローチャートである。
【００７４】
ステップ３４１において、吸気カム位相進角量演算部２２０は、運転条件から吸気カム１０９の位相進角量を演算する。すなわち、吸気カム位相進角量演算部２２０は、クランク角センサ１０８の検出信号から内燃機関１００の回転数Ｎｅ、スロットルポジションセンサ７の検出信号からスロットル開度をそれぞれ求める。吸気カム位相進角量演算部２２０は、図１３に示すように、回転数Ｎｅ［ｒ／ｍｉｎ］とスロットル開度［％］の対応関係を記述した吸気カムの位相進角量マップから、吸気カム１０９の位相進角量を演算する。
【００７５】
次に、ステップ３４２において、吸気カム位相進角量演算部２２０は、有効圧縮比の限界から吸気カム１０９の位相進角量の制限値を求める。図１４に示すように、有効圧縮比の限界と吸気カム１０９の位相進角量の制限値の対応関係を記述した有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップには、Ｘ−Ｙ座標系において、Ｘ軸に、有効圧縮比の限界の下限値（例えば、圧縮比８）と、有効圧縮比の限界の上限値（例えば、圧縮比２０）が設定され、Ｙ軸に、吸気カム１０９の位相進角量の制限値の下限値（例えば、０ｄｅｇＣＡ）と、制限値の上限値（例えば、５０ｄｅｇＣＡ）が設定されている。例えば、有効圧縮比の限界が圧縮比＝１３．３で制限された場合、吸気カム位相進角量演算部２２０は、有効圧縮比限界演算部２１９によって演算された有効圧縮比の限界（圧縮比＝１３．３）に基づき、この有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップの位相進角量の制限値の下限値と上限値の間を線形補間して、吸気カム１０９の位相進角量の制限値２２．１ｄｅｇＣＡを求める。
【００７６】
次に、ステップ３４３において、吸気カム位相進角量演算部２２０は、運転条件から求められる吸気カム１０９の位相進角量と、吸気カム１０９の位相進角量の制限値とを比較する。運転条件から求められる吸気カム１０９の位相進角量がその制限値より大きい場合には、次のステップ３４４へ進み、運転条件から求められる吸気カム位相進角量がその制限値以下の場合には、ステップ３４５へ移行する。
【００７７】
次に、ステップ３４４において、吸気カム位相進角量演算部２２０は、吸気カム１０９の位相進角量を、吸気カム１０９の位相進角量の制限値に設定する。
【００７８】
そして、ステップ３４５において、吸気カム位相制御部２２１は、吸気カム位相進角量演算部２２０によって演算された吸気カム１０９の位相進角量に基づいて、吸気カム１０９の位相を可変して吸気バルブ１１０の開閉タイミングを変更する、吸気カム位相可変システム１０へ制御信号を出力して、図１５に示すように、吸気カム１０９の位相変化（位相進角量の変化）を制限するように、吸気カム位相可変システム１０を制御する。このように、吸気カム１０９の位相変化（位相進角量の変化）が制限されることにより、間接的に有効圧縮比が制限され、この実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置は、プリイグニッションの発生を防止することができる。
【００７９】
図１５は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置の吸気カムの位相進角量の変化を示す図である。
【００８０】
図１５において、横軸は時間、縦軸は吸気カム１０９の位相進角量（ｄｅｇＣＡ）をそれぞれ示す。運転条件から求められる吸気カム１０９の位相進角量の変化（破線）、有効圧縮比の限界による吸気カム１０９の位相進角量の制限値の変化（細線）、並びに運転条件から求められる吸気カム１０９の位相進角量と位相進角量の制限値が合された、吸気カム１０９の位相進角量の変化（太線）が図示されている。
【００８１】
この実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置は、プリイグニッションの発生し易さに対応して、吸気カム位相可変システム１０を制御することで、必要以上のトルク低下を招くことなく、プリイグニッションの発生を防止することができる。
【００８２】
この実施の形態１に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置は、筒内噴射型の内燃機関に適用したが、プリイグニッション発生指標の推定自体はポート噴射型の内燃機関等の他の内燃機関に対しても有効である。
【符号の説明】
【００８３】
１  吸気温センサ、２  水温センサ、３  給油センサ、４  ノックセンサ、５  位相角センサ、６  吸気量センサ、７  スロットルポジションセンサ、８  ＩＧＳＷ、１０  吸気カム位相可変システム、１００  内燃機関、１０１  燃焼室、１０２  シリンダヘッド、１０３  シリンダブロック、１０４  ピストン、１０５  吸気ポート、１０６  排気ポート、１０７  クランク軸、１０８  クランク角センサ、１０９  吸気カム、１１０  吸気バルブ、１１１  排気カム、１１２  排気バルブ、１１３  燃料噴射弁、１１４  点火プラグ、２００  電子制御装置、２０１  マイクロコンピュータ、２１１  給油判定部、２１２  ノック検出部、２１３  プリイグニッション検出部、２１４  オクタン価推定部、２１５  オクタン価推定値記憶部、２１６  プリイグニッション発生指標演算部、２１７  プリイグニッション記憶部、２１８  プリイグニッション発生指標補正部、２１９  有効圧縮比限界演算部、２２０  吸気カム位相進角量演算部、２２１  吸気カム位相制御部。
【図１】
2012082728.tif 000003
【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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【図１３】
2012082728.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年2月10日(2012.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る内燃機関のプリイグニッション推定制御装置は、燃焼室に導入される吸気の温度を検出する吸気温センサと、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、給油口に燃料が流れたことを検出する給油センサと、ノック及びプリイグニッションによる内燃機関の変化を検出するノック検出手段と、吸気カムの位相を可変して吸気バルブの開閉タイミングを変更する吸気カム位相可変システムと、前記吸気温センサ、前記水温センサ、前記給油センサ及び前記ノック検出手段の検出信号に基づいて、燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、前記吸気温センサ及び前記水温センサの検出信号、並びに前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づいて、合計のプリイグニッション発生指標を演算するプリイグニッション発生指標演算部と、プリイグニッションが検出された際には、前記合計のプリイグニッション発生指標を、プリイグニッションがより発生し易い側へ補正するプリイグニッション発生指標補正部と、前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、有効圧縮比の限界を演算する有効圧縮比限界演算部と、運転条件、及び前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づいて、前記吸気カムの位相進角量を演算する吸気カム位相進角量演算部と、前記吸気カム位相進角量演算部から出力された前記吸気カムの位相進角量に基づいて、前記吸気カムの位相進角量の変化を制限するように、前記吸気カム位相可変システムを制御する吸気カム位相制御部とを備え、前記プリイグニッション発生指標演算部は、前記吸気温センサによって検出された吸気温に基づき、吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルから、第１のプリイグニッション発生指標を求め、前記水温センサによって検出された水温に基づき、水温−プリイグニッション発生指標テーブルから、第２のプリイグニッション発生指標を求め、前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づき、オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルから、第３のプリイグニッション発生指標を求め、前記第１、第２及び第３のプリイグニッション発生指標を合算して、前記合計のプリイグニッション発生指標を演算するものである。
【手続補正２】
【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】
燃焼室に導入される吸気の温度を検出する吸気温センサと、
内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、
給油口に燃料が流れたことを検出する給油センサと、
ノック及びプリイグニッションによる内燃機関の変化を検出するノック検出手段と、
吸気カムの位相を可変して吸気バルブの開閉タイミングを変更する吸気カム位相可変システムと、
前記吸気温センサ、前記水温センサ、前記給油センサ及び前記ノック検出手段の検出信号に基づいて、燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、
前記吸気温センサ及び前記水温センサの検出信号、並びに前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づいて、合計のプリイグニッション発生指標を演算するプリイグニッション発生指標演算部と、
プリイグニッションが検出された際には、前記合計のプリイグニッション発生指標を、プリイグニッションがより発生し易い側へ補正するプリイグニッション発生指標補正部と、
前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、有効圧縮比の限界を演算する有効圧縮比限界演算部と、
運転条件、及び前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づいて、前記吸気カムの位相進角量を演算する吸気カム位相進角量演算部と、
前記吸気カム位相進角量演算部から出力された前記吸気カムの位相進角量に基づいて、前記吸気カムの位相進角量の変化を制限するように、前記吸気カム位相可変システムを制御する吸気カム位相制御部と
を備え、
前記プリイグニッション発生指標演算部は、
前記吸気温センサによって検出された吸気温に基づき、吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルから、第１のプリイグニッション発生指標を求め、
前記水温センサによって検出された水温に基づき、水温−プリイグニッション発生指標テーブルから、第２のプリイグニッション発生指標を求め、
前記オクタン価推定手段によって推定されたオクタン価に基づき、オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルから、第３のプリイグニッション発生指標を求め、
前記第１、第２及び第３のプリイグニッション発生指標を合算して、前記合計のプリイグニッション発生指標を演算する
ことを特徴とする内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項２】
前記オクタン価推定手段は、
前記給油センサの検出信号に基づき、給油直後かどうかを判定する給油判定部と、
前記ノック検出手段の検出信号に基づき、ノックを検出するノック検出部と、
前記ノック検出手段の検出信号に基づき、プリイグニッションを検出するプリイグニッション検出部と、
前記給油判定部によって給油直後と判定された場合には、燃料のオクタン価推定値を初期値に設定し、
前記ノック検出部によって検出されたノックの発生回数を求め、所定サイクル内のノック発生回数が発生回数閾値以上のときには、前記オクタン価推定値を低い側へ更新し、
前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが検出されたときには、前記オクタン価推定値を低い側へ更新するとともに、前記ノック発生回数をリセットし、
前記吸気温センサによって検出された吸気温が吸気温閾値以上で、かつ前記水温センサによって検出された水温が水温閾値以上の場合には、ノック検出及びプリイグニッション検出によるオクタン価推定値の更新を行わないオクタン価推定部とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項３】
前記プリイグニッション発生指標補正部は、
前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが検出された場合には、前記合計のプリイグニッション発生指標を、有効圧縮比の限界が下限値となる第１のプリイグニッション発生指標補正値に設定し、
前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが検出されない場合に、前記プリイグニッション検出部によってプリイグニッションが過去に検出されたときには、前記合計のプリイグニッション発生指標に、プリイグニッションが発生し易いプリイグニッション発生指標となるよう、第２のプリイグニッション発生指標補正値を加算する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項４】
前記有効圧縮比限界演算部は、
前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップから、有効圧縮比の限界を演算する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項５】
前記吸気カム位相進角量演算部は、
運転条件から吸気カムの位相進角量を演算し、
前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づき、有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップから、前記吸気カムの位相進角量の制限値を求め、
前記運転条件から演算した位相進角量が前記制限値より大きい場合には、前記吸気カムの位相進角量を、前記制限値に設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項６】
前記吸気温−プリイグニッション発生指標テーブルは、
プリイグニッションが発生し易い温度域では、プリイグニッション発生指標は正の値が設定され、
プリイグニッションが発生し難い温度域では、プリイグニッション発生指標は負の値が設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項７】
前記水温−プリイグニッション発生指標テーブルは、
プリイグニッションが発生し易い温度域では、プリイグニッション発生指標は正の値が設定され、
プリイグニッションが発生し難い温度域では、プリイグニッション発生指標は負の値が設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項８】
前記オクタン価−プリイグニッション発生指標テーブルは、
プリイグニッションが発生し易いオクタン価では、プリイグニッション発生指標は正の値が設定され、
プリイグニッションが発生し難いオクタン価では、プリイグニッション発生指標は負の値が設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項９】
前記プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップは、
Ｘ−Ｙ座標系において、Ｘ軸に、プリイグニッション発生指標が最も小さい値と、プリイグニッション発生指標が最も大きい値が設定され、
Ｙ軸に、プリイグニッションが発生し易い条件の有効圧縮比の限界の下限値と、プリイグニッションが発生し難い条件の有効圧縮比の限界の上限値が設定され、
前記有効圧縮比限界演算部は、
前記プリイグニッション発生指標補正部によって求められた合計のプリイグニッション発生指標に基づき、前記プリイグニッション発生指標−有効圧縮比限界マップの有効圧縮比の限界の下限値と上限値の間を線形補間して、有効圧縮比の限界を演算する
ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。
【請求項１０】
前記有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップは、
Ｘ−Ｙ座標系において、Ｘ軸に、有効圧縮比の限界の下限値と、有効圧縮比の限界の上限値が設定され、
Ｙ軸に、前記吸気カムの位相進角量の制限値の下限値と、位相進角量の制限値の上限値が設定され、
前記吸気カム位相進角量演算部は、
前記有効圧縮比限界演算部によって演算された有効圧縮比の限界に基づき、前記有効圧縮比限界−吸気カム位相進角量制限値マップの位相進角量の制限値の下限値と上限値の間を線形補間して、前記吸気カムの位相進角量の制限値を求める
ことを特徴とする請求項５記載の内燃機関のプリイグニッション推定制御装置。