(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の制御装置に関し、低温ショートトリップが繰り返された場合であっても異常燃焼の発生を確実に抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、低温環境下で内燃機関が冷間始動後暖機完了前に停止される低温ショートトリップを検知する低温ショートトリップ検知手段と、低温ショートトリップの回数Ｓｔｐをカウントするカウント手段と、カウント手段によりカウントされた回数Ｓｔｐが所定値以上になった場合に、内燃機関の運転領域を制限する運転領域制限制御を行う運転領域制限手段とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温環境下で内燃機関が冷間始動後暖機完了前に停止される低温ショートトリップを検知する低温ショートトリップ検知手段と、
前記低温ショートトリップの回数をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によりカウントされた回数が所定値以上になった場合に、前記内燃機関の運転領域を制限する運転領域制限制御を行う運転領域制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記カウント手段は、前記低温ショートトリップの始動時または停止時のエンジン代表温度が低いほど大きい重みを付けて前記低温ショートトリップの回数をカウントすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記運転領域制限手段は、前記運転領域制限制御において、前記低温ショートトリップの回数が多い場合ほど、前記内燃機関の運転を制限する領域を拡大することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記運転領域制限制御の実行時に、筒内温度を上昇させる筒内温度上昇制御を行う筒内温度上昇手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記筒内温度上昇手段は、前記筒内温度上昇制御として、点火時期を進角する制御を行うことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記筒内温度上昇手段は、前記カウント手段によりカウントされた回数が多い場合ほど、点火時期の進角量を大きくすることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−２５８０１７号公報には、筒内噴射用インジェクタと吸気通路用インジェクタとの双方を備え、内燃機関の温間時は、筒内噴射用インジェクタのみから燃料を噴射して内燃機関を始動し、内燃機関の冷間時は、吸気通路用インジェクタのみから燃料を噴射して内燃機関を始動するようにした内燃機関の制御装置が開示されている。この装置によれば、次のような効果が得られる。内燃機関の温間始動時は、燃料が気化され易いので未燃燃料が気筒内に残留し難いが、気筒内温度が高くプレイグニッションやノッキングが発生し易い。このため、筒内噴射用インジェクタのみから気筒内に直接燃料を噴射することにより、気筒内の温度を低下させて、プレイグニッションやノッキングの発生を抑制して始動することができる。内燃機関の冷間始動時は、気筒内の温度が低いのでプレイグニッションやノッキングが発生し難いが、燃料が気化し難く未燃燃料が発生し易い。このため、吸気通路用インジェクタのみから吸気通路内に燃料を噴射することにより、燃料の気化を促進し、未燃焼の燃料を抑制することができる。そのため、プレイグニッションやノッキングの抑制と未燃燃料の抑制とを両立することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５８０１７号公報
【特許文献２】特開昭５４−７０２７号公報
【特許文献３】特開２００５−２７３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術は、筒内噴射用インジェクタのみ、または吸気通路用インジェクタのみしか備えない内燃機関には適用できない。
【０００５】
上述したように、内燃機関の冷間始動時は、気筒内の温度が低く、燃料が気化しにくい。特に、外気温が低い場合には、燃料がいっそう気化しにくくなる。このため、外気温が低いときに、内燃機関を冷間始動し、暖機が完了しないうちに内燃機関が停止された場合（以下、「低温ショートトリップ」と称する）には、筒内の壁面に未燃燃料が付着し、その付着した燃料が消失しないうちに内燃機関が停止されることになることから、筒内の壁面にデポジットが堆積し易い。筒内噴射用インジェクタのみしか備えない内燃機関では、冷間始動時も筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射せざるを得ないので、低温ショートトリップにより筒内にデポジットが堆積し易い。また、外気温が低い場合には、吸気通路用インジェクタから燃料を噴射しても燃料が気化しにくいので、冷間始動時に吸気通路用インジェクタから燃料を噴射する内燃機関であっても、低温ショートトリップが行われると、筒内にデポジットが堆積する。
【０００６】
本発明者の知見によれば、低温ショートトリップが繰り返し行われ、筒内のデポジットが多くなると、異常燃焼の発生をもたらす場合がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、低温ショートトリップが繰り返された場合であっても異常燃焼の発生を確実に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
低温環境下で内燃機関が冷間始動後暖機完了前に停止される低温ショートトリップを検知する低温ショートトリップ検知手段と、
前記低温ショートトリップの回数をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によりカウントされた回数が所定値以上になった場合に、前記内燃機関の運転領域を制限する運転領域制限制御を行う運転領域制限手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記カウント手段は、前記低温ショートトリップの始動時または停止時のエンジン代表温度が低いほど大きい重みを付けて前記低温ショートトリップの回数をカウントすることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記運転領域制限手段は、前記運転領域制限制御において、前記低温ショートトリップの回数が多い場合ほど、前記内燃機関の運転を制限する領域を拡大することを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記運転領域制限制御の実行時に、筒内温度を上昇させる筒内温度上昇制御を行う筒内温度上昇手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記筒内温度上昇手段は、前記筒内温度上昇制御として、点火時期を進角する制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記筒内温度上昇手段は、前記カウント手段によりカウントされた回数が多い場合ほど、点火時期の進角量を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、低温ショートトリップの回数をカウントするカウント手段によりカウントされた回数が所定値以上になった場合に、内燃機関の運転領域を制限する運転領域制限制御を行うことができる。このため、低温ショートトリップにより筒内に堆積するデポジットに起因する異常燃焼が発生することを確実に抑制することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、低温ショートトリップの始動時または停止時のエンジン代表温度が低いほど大きい重みを付けて低温ショートトリップの回数をカウントすることにより、カウントした低温ショートトリップ回数がより正確に筒内デポジット堆積量と対応するようにすることができる。このため、運転領域制限制御の必要性をより正確に判定することができ、異常燃焼の発生を確実に抑制しつつ、ドライバビリティに対する影響を軽減することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、低温ショートトリップ回数が多い場合、すなわち筒内のデポジット堆積量が多い場合には、筒内のデポジット堆積量が比較的少ない場合よりも、運転制限領域を拡大することができる。このため、筒内のデポジット堆積量が多い場合であっても、異常燃焼の発生をより確実に防止することができる。また、筒内のデポジット堆積量が比較的少ない場合には、運転制限領域を必要以上に大きくすることがないので、ドライバビリティに対する影響を軽減することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、運転領域制限制御の実行時に筒内温度を上昇させる筒内温度上昇制御を行うことにより、デポジットの温度を上昇させ、デポジットの消失を促進することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、点火時期を進角する制御を筒内温度上昇制御として行うことにより、特別な機構を必要とすることなく、筒内温度を容易に上昇させることができる。
【００１９】
第６の発明によれば、点火時期を進角する制御を筒内温度上昇制御として行う場合に、低温ショートトリップの回数が多い場合ほど、点火時期の進角量を大きくすることができる。低温ショートトリップ回数が多い場合には、デポジット堆積量が多いので、点火時期進角量を大きくすることにより、燃焼温度をより高くし、デポジットの消失速度を増加させることができる。一方、低温ショートトリップ回数が比較的少ない場合には、デポジット堆積量も少ないので、デポジットの消失速度は多少低くてもよい。このため、低温ショートトリップ回数が比較的少ない場合には、点火時期進角量を小さくし、ノックレベルを低下させることにより、振動騒音の悪化を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において低温ショートトリップを判定するためのマップである。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１の運転領域制限制御において内燃機関の運転が制限（禁止）される領域を示すマップである。
【図６】本発明の実施の形態２において低温ショートトリップを判定するためのマップである。
【図７】本発明の実施の形態２の効果を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３における低温ショートトリップ回数と運転制限領域との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３の運転領域制限制御において内燃機関の運転が制限（禁止）される領域を示すマップである。
【図１０】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４の効果を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態５の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０は、車両の動力源として好適である。内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されない。図１には、一つの気筒のみが代表して描かれている。
【００２３】
内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、点火プラグ１８と、気筒内（燃焼室内）に直接に燃料を噴射する燃料インジェクタ２０とが設けられている。各気筒には、吸気通路２２と排気通路２４とが接続されている。なお、本発明は、図示の構成に限らず、吸気通路（吸気ポート）内に燃料を噴射する吸気通路用燃料インジェクタのみを備えた内燃機関や、筒内噴射用燃料インジェクタと吸気通路用燃料インジェクタとの双方を備えた内燃機関にも適用可能である。
【００２４】
本実施形態の内燃機関１０は、過給機２６と、吸気弁１４を駆動する吸気動弁装置４４と、排気弁１６を駆動する排気動弁装置４６とを備えている。過給機２６は、コンプレッサ２６ａとタービン２６ｂとを有している。タービン２６ｂは、排気通路２４の途中に配置されており、排気通路２４を流れる排気ガスのエネルギーによって回転する。コンプレッサ２６ａは、吸気通路２２の途中に配置されており、タービン２６ｂに駆動されて回転することにより、吸気通路２２内の空気を圧縮する。
【００２５】
コンプレッサ２６ａより上流側の吸気通路２２には、エアクリーナ２８と、吸入空気量を検出するエアフローメータ３０とが設置されている。コンプレッサ２６ａより下流側の吸気通路２２には、インタークーラ３２と、スロットル弁３４と、サージタンク３６とが設けられている。
【００２６】
タービン２６ｂの近傍には、タービン２６ｂの上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８には、これを開閉するウェイストゲート弁４０が設置されている。ウェイストゲート弁４０が開くと、排気ガスの一部は、タービン２６ｂを通らずにバイパス通路３８を通って下流側に流れる。本実施形態のウェイストゲート弁４０は、電磁弁で構成されており、後述するＥＣＵ５０により開閉が制御される。タービン２６ｂより下流側の排気通路２４には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒４２が設置されている。
【００２７】
本実施形態のシステムは、内燃機関１０の各機器の作動を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、エアフローメータ３０のほか、以下のような各センサを含むセンサ系統が電気的に接続されている。クランク角センサ４７は、内燃機関１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力する。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ４７の出力に基いて検出されるクランク角に基づいて、機関回転数を算出することができる。また、ＥＣＵ５０は、機関回転数と、エアフローメータ３０で検出される吸入空気量とに基づいて、機関負荷を算出することができる。水温センサ４８は、内燃機関１０の冷却水温を検出する。ノックセンサ４９は、内燃機関１０に生じたノックを検出する。センサ系統には、上記の他にも、内燃機関１０または車両の制御に使用される各種のセンサが含まれている。また、ＥＣＵ５０には、上述した点火プラグ１８、燃料インジェクタ２０、スロットル弁３４、ウェイストゲート弁４０などの各種の機器が接続されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、内燃機関１０の代表温度として、水温センサ４８で検出される冷却水温を用いるが、本発明では、内燃機関１０の他の部分の温度（例えばシリンダヘッドやシリンダブロックの温度など）を検出するセンサを設け、その検出温度を代表温度として用いてもよい。
【００２９】
ＥＣＵ５０は、センサ系統により内燃機関１０の運転状態を検出し、その検出結果に基いて各機器を駆動することにより、運転制御を行う。例えば、クランク角センサ４７の出力に基いて機関回転数とクランク角とを検出し、エアフローメータ３０により吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、機関回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、燃料インジェクタ２０および点火プラグ１８を駆動する。
【００３０】
前述したように、低温環境下（例えば氷点下）において、内燃機関１０を冷間始動し、暖機が完了しないうちに内燃機関１０が停止された場合（以下、「低温ショートトリップ」と称する）には、筒内にデポジットが堆積し易い。低温ショートトリップが繰り返し行われた場合、筒内のデポジットの堆積が急速に進行する。本発明者の知見によれば、このように低温ショートトリップが繰り返し行われて筒内のデポジット堆積量が多くなった状態で、内燃機関１０が運転され、暖機された状態になった場合、異常燃焼が発生することがある。本発明者の研究によれば、このような異常燃焼は、高回転高負荷で生ずる暴走型過早着火（いわゆるプレイグニッション）ではなく、低回転高負荷において非常に大きな燃焼音を伴って生ずる熱面着火異常燃焼（以下、単に「異常燃焼」と称する）であることが判明した。この異常燃焼は、特に、過給機付き内燃機関において生じ易い。この異常燃焼は、高回転でのプレイグニッションとは異なり、暴走して筒内溶損に至ることはない。しかしながら、この異常燃焼は、非常に高い筒内圧を発生するため、度重なると、各部の疲労を招き、内燃機関１０にダメージを与えるおそれがある。
【００３１】
本実施形態では、上記の異常燃焼を防止するため、低温ショートトリップを検知してその回数をカウントすることにより、筒内のデポジットの堆積を判定し、筒内のデポジット堆積量が異常燃焼の原因となり得る水準に達していると判定される場合には、低回転高負荷領域での内燃機関１０の運転を回避させる（禁止する）制御（以下、「運転領域制限制御」と称する）を行う。これにより、異常燃焼の発生のおそれがある低回転高負荷領域で内燃機関１０が運転されることがなくなるので、異常燃焼の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
図２および図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンによれば、まず、車両のイグニッションスイッチがＯＮされたこと、すなわち内燃機関１０が始動されたことを検知した場合（ステップ１００）には、水温センサ４８で検出された冷却水温が始動時水温ＴＨＷａとして記憶される（ステップ１０２）。その後、イグニッションスイッチがＯＦＦされたこと、すなわち内燃機関１０が停止されたことを検知した場合（ステップ１０４）には、水温センサ４８で検出された冷却水温が停止時水温ＴＨＷｂとして記憶される（ステップ１０６）。
【００３３】
始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂが共に低い場合には、内燃機関１０の運転が低温ショートトリップであったと判定することができる。図３は、低温ショートトリップを判定するためのマップである。図３に示すマップでは、横軸に始動時水温ＴＨＷａが、縦軸に停止時水温ＴＨＷｂが取られ、低温ショートトリップ判定領域が設定されている。始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂで規定される点がこの低温ショートトリップ判定領域の閾値ラインより下側にあるような低温ショートトリップが行われた場合には、筒内にデポジットが堆積すると判定することができる。ステップ１０８では、このような図３に示すマップを用いて、ステップ１０２，１０６で取得された始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂで規定される点が、低温ショートトリップ判定領域の閾値ラインより下側であるか否かが判定される。このステップ１０８で、始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂで規定される点が低温ショートトリップ判定領域の閾値ラインより下側であった場合には、低温ショートトリップであると判定され、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐに１が加算される（ステップ１１０）。
【００３４】
上述した図２に示すルーチンの処理によれば、低温ショートトリップを検知し、その回数をカウントすることができる。低温ショートトリップが繰り返されることにより、筒内のデポジット堆積量は増加していく。このため、筒内のデポジット堆積量が、異常燃焼を引き起こす水準以上となったかどうかは、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐによって判定することができる。本実施形態では、その判定値をＳ１とする。すなわち、低温ショートトリップ回数ＳｔｐがＳ１以上になった場合、筒内のデポジット堆積量が、異常燃焼を引き起こす水準以上となったと判定する。
【００３５】
図４に示すルーチンによれば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされたこと、すなわち内燃機関１０が始動されたことを検知した場合（ステップ２００）には、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐを取得し（ステップ２０２）、Ｓｔｐ≧Ｓ１の成否が判断される（ステップ２０４）。Ｓｔｐ＜Ｓ１である場合には、筒内のデポジット堆積量が、異常燃焼を引き起こす水準には達していないと判断できる。この場合には、運転領域制限制御を行う必要はないので、そのまま本ルーチンの実行が終了される。
【００３６】
一方、上記ステップ２０４で、Ｓｔｐ≧Ｓ１が成立する場合には、筒内のデポジット堆積量が、異常燃焼を引き起こす水準に達していると判断できるので、運転領域制限制御を行う必要がある。ただし、異常燃焼が発生し得るのは、内燃機関１０がある程度暖機された状態になってからであり、その暖機状態に達しないうちは、異常燃焼は発生しないと判断できる。本実施形態では、異常燃焼が発生し得る内燃機関１０の暖機状態を冷却水温によって判定するための判定値ＴＨＷｉｇを予め設定している。上記ステップ２０４でＳｔｐ≧Ｓ１と判断された場合には、次に、水温センサ４８で検出される冷却水温ＴＨＷとこの判定値ＴＨＷｉｇとを比較し（ステップ２０６）、ＴＨＷ＜ＴＨＷｉｇであるうちは、運転領域制限制御の実行が猶予される。そして、ＴＨＷ≧ＴＨＷｉｇとなった場合には、運転領域制限制御が実行される（ステップ２０８）。このように、本実施形態では、内燃機関１０の暖機状態が、異常燃焼が発生し得る段階に達する以前においては、運転領域制限制御を実行しないので、不必要な運転領域制限制御の実行を回避することができる。
【００３７】
図５は、運転領域制限制御において内燃機関１０の運転が制限（禁止）される領域を示すマップである。図５に示すマップでは、低回転高負荷側の所定領域、すなわち異常燃焼が引き起こされるおそれのある領域が運転制限領域として設定されている。上記ステップ２０８の運転領域制限制御においては、内燃機関１０の運転状態が、図５に示すマップの運転制限領域に入らないように制御される。内燃機関１０の運転状態が運転制限領域に入らないようにする方法としては、各種の方法があるが、本実施形態では、低回転高負荷域においてウェイストゲート弁４０を開く方法を採用する。ウェイストゲート弁４０を開くことにより、過給圧が低下し、機関負荷の上昇が制限されるので、内燃機関１０の運転状態が運転制限領域に入ることを防止することができる。このため、異常燃焼の発生を確実に防止することができる。
【００３８】
内燃機関１０の暖機完了後、運転が継続され、筒内に堆積したデポジットの温度が上昇してデポジット消失温度を超えると、デポジットは徐々に消失していく。ＥＣＵ５０には、筒内に堆積したデポジットの温度がデポジット消失温度以上になると判定できるような冷却水温の判定値ＴＨＷｄｐが予め記憶されている。冷却水温がこの判定値ＴＨＷｄｐ以上の状態で所定時間運転が継続された場合には、筒内に堆積したデポジットが消失し、異常燃焼のおそれはなくなったと判断できる。このため、この時点で、運転領域制限制御が解除（終了）される。また、運転領域制限制御が実行されていない場合であっても、冷却水温が判定値ＴＨＷｄｐ以上の状態で内燃機関１０の運転が所定時間継続された場合には、堆積したデポジットは消失したと判断できるため、ＥＣＵ５０は、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐをリセットし、ゼロとする。
【００３９】
なお、本発明では、内燃機関１０の運転状態が運転制限領域に入ることを防止する方法は、ウェイストゲート弁４０を開く方法に限定されるものではなく、例えば次のような方法で代替することもできる。
（１）スロットル弁３４の開度を制限することにより、内燃機関１０の運転状態が運転制限領域に入ることを防止する方法。
（２）自動変速機（遊星歯車式有段変速機、無段変速機など）を備えた車両において、変速線を変更することにより、内燃機関１０の運転状態が運転制限領域に入ることを防止する方法。
【００４０】
上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００〜１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「低温ショートトリップ検知手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「カウント手段」が、図４に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「運転領域制限手段」が、それぞれ実現されている。
【００４１】
実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００４２】
図６は、本実施形態において低温ショートトリップを判定するためのマップである。図６に示すマップでは、低温ショートトリップ判定領域として、始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂに応じて、複数の領域が設定されている。すなわち、始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂが最も低温側の領域Ａと、領域Ａと比べて高温側にある領域Ｂと、領域Ｂと比べて高温側にある領域Ｃとが設定されている。
【００４３】
低温ショートトリップが行われた場合に筒内に堆積するデポジットの量は、始動時水温ＴＨＷａが低いほど多くなり、また、停止時水温ＴＨＷｂが低いほど多くなる。このため、始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂで規定される点が領域Ｂであったときのデポジット堆積量は、領域Ｃであったときのデポジット堆積量より多くなり、また、領域Ａであったときのデポジット堆積量は、領域Ｂであったときのデポジット堆積量より更に多くなる。このことに鑑み、本実施形態では、筒内デポジット堆積量が異常燃焼の原因となり得る水準以上であるかどうかをより正確に判定するため、次のような制御を行う。
【００４４】
本実施形態では、図２のステップ１１０において低温ショートトリップ回数Ｓｔｐをカウントする際、始動時水温ＴＨＷａあるいは停止時水温ＴＨＷｂが低いほど大きい重みを付けて、カウントを行う。例えば、始動時水温ＴＨＷａおよび停止時水温ＴＨＷｂで規定される点が領域Ａにあった場合には１、領域Ｂにあった場合には０．５、領域Ｃにあった場合には０．３、をそれぞれ低温ショートトリップ回数Ｓｔｐに加算する。このようにして重みを付けて算出した回数を、以下、「低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐ」と称する。そして、図４に示すルーチンのステップ２０２ではこの低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐが読み出され、ステップ２０４で低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐに基づいて運転領域制限制御の必要性が判断される。
【００４５】
低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐは、上述した理由により、低温ショートトリップの回数を単純にカウントした値と比べて、より正確な筒内デポジット堆積量の指標となる。このため、本実施形態によれば、低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐに基づいて、運転領域制限制御の必要性をより正確に判断することができる。図７は、本実施形態の効果を説明するための図である。図７の横軸は、単純な低温ショートトリップ回数を示し、縦軸は低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐを示している。図７中、太線で示すグラフは、低温ショートトリップが繰り返された場合の低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐの変化の例を示し、細線は実施の形態１における判定値Ｓｔｐを示している。この図に示すように、実施の形態１における判定値Ｓｔｐは、低温ショートトリップの回数に単純に比例して増加する。これに対し、本実施形態における低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐは、各回の低温ショートトリップにおけるデポジットの堆積の度合いに応じて増加していくので、デポジットの堆積が比較的少ない低温ショートトリップが行われた場合の低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐの増加量は小さい。このため、実施の形態１と比べ、低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐが判定値Ｓ１に達して運転領域制限制御が実行されるタイミングを先延ばしすることができ、ドライバビリティへに対する影響を少なくすることができる。
【００４６】
実施の形態３．
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００４７】
本実施形態では、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが多い場合ほど、運転領域制限制御における運転制限領域を拡大する。図８は、本実施形態における低温ショートトリップ回数Ｓｔｐと運転制限領域との関係を示す図である。図９は、本実施形態における運転制限領域を示すマップである。図９に示すマップでは、運転制限領域が段階的に設定されている。すなわち、最も低回転高負荷側にある運転制限領域Ａと、運転制限領域Ａと比べて高回転低負荷側にある運転制限領域Ｂと、運転制限領域Ｂと比べて高回転低負荷側にある運転制限領域Ｃとが設定されている。
【００４８】
異常燃焼は、筒内のデポジット堆積量が多いほど、起こり易い。このため、筒内のデポジット堆積量が多い場合には、低回転高負荷側の比較的広い運転領域において、異常燃焼が起きる可能性がある。逆に、筒内のデポジット堆積量がそれほど多くない場合には、異常燃焼が起きる可能性があるのは、低回転高負荷側の比較的狭い運転領域に限られる。本実施形態では、このことに鑑み、次のような制御を行う。図８に示すように、低温ショートトリップ回数ＳｔｐがＳ１以上になった場合には、運転制限領域Ａでの運転を禁止する。また、低温ショートトリップ回数ＳｔｐがＳ２（＞Ｓ１）以上になった場合には、運転制限領域Ａに加えて運転制限領域Ｂでの運転を禁止する。更に、低温ショートトリップ回数ＳｔｐがＳ３（＞Ｓ２）以上になった場合には、運転制限領域ＡおよびＢに加え、運転制限領域Ｃでの運転を禁止する。
【００４９】
図１０は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。本実施形態において、ＥＣＵ５０は、実施の形態１の図４のルーチンに代えて、図１０のルーチンを実行する。図１０において、図４に示すルーチンのステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。図１０に示すルーチンによれば、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐを取得し（ステップ２０２）、Ｓｔｐ≧Ｓ１の成否が判断される（ステップ２１０）。その結果、Ｓｔｐ≧Ｓ１が成立する場合には、図９中の運転制限領域Ａが運転制限領域として設定される（ステップ２１２）。この場合には、続いて、Ｓｔｐ≧Ｓ２の成否が判断され（ステップ２１４）、Ｓｔｐ≧Ｓ２が成立する場合には、図９中の運転制限領域Ｂが運転制限領域として追加設定される（ステップ２１６）。この場合には、更に続いて、Ｓｔｐ≧Ｓ３の成否が判断され（ステップ２１８）、Ｓｔｐ≧Ｓ３が成立する場合には、更に図９中の運転制限領域Ｃが運転制限領域として追加設定される（ステップ２２０）。このようにして運転制限領域が設定された上で、運転領域制限制御が実行される（ステップ２０８）。
【００５０】
以上説明した本実施形態の制御によれば、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが多い場合、すなわち筒内のデポジット堆積量が多い場合には、筒内のデポジット堆積量が比較的少ない場合よりも、運転制限領域を拡大することができる。このため、筒内のデポジット堆積量が多い場合であっても、異常燃焼の発生をより確実に防止することができる。また、筒内のデポジット堆積量が比較的少ない場合には、運転制限領域を必要以上に大きくすることがないので、ドライバビリティに対する影響を軽減することができる。なお、本実施形態では、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐとして、実施の形態２で説明した低温ショートトリップ回数積算値Ｓｔｐを用いてもよい。
【００５１】
上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、図１０に示すルーチンの処理を実行することにより前記第３の発明における「運転領域制限手段」が実現されている。
【００５２】
実施の形態４．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００５３】
本実施形態では、前述した実施の形態で説明した運転領域制限制御を実行する場合に、筒内温度を上昇させるための筒内温度上昇制御を運転領域制限制御と並行して実行する。筒内に堆積したデポジットは、前述したように、デポジット消失温度以上になると、徐々に消失していく。本実施形態では、筒内温度上昇制御によって筒内の壁面温度を上昇させ、壁面に堆積しているデポジットの温度を上昇させることができる。これにより、デポジットの温度をなるべくデポジット消失温度以上に維持し、デポジットを早期に消失させることができる。
【００５４】
筒内温度上昇制御において筒内温度を上昇させる方法は、特に限定されないが、本実施形態では、内燃機関１０に対する冷却量を減少させることにより、筒内温度を上昇させるものとする。例えば、エンジン冷却水を電動ポンプにより循環させる構成とし、筒内温度上昇制御の実行時にはこの電動ポンプによる循環流量を通常時より低くすることにより、冷却量が減少し、筒内温度を通常時より高くすることができる。あるいは、エンジンオイルによる冷却量を減少させるようにしてもよい。例えば、エンジンオイルを循環させる電動オイルポンプと、所定油圧以上のときにピストン１２を冷却するオイルジェット機構とを設け、筒内温度上昇制御の実行時には油圧を上記所定油圧未満としてピストン１２を冷却するオイルジェットを停止させ、ピストン１２の温度を上昇させることによって筒内温度を上昇させるようにしてもよい。
【００５５】
図１１は、本実施形態の効果を説明するための図であり、機関出力、筒内壁面温度、デポジット温度、およびデポジット堆積量が時間と共に変化する様子の一例を示す図である。筒内壁面温度、デポジット温度、およびデポジット堆積量については、筒内温度上昇制御を実行した場合を太線で示し、筒内温度上昇制御を実行しない場合を比較例として細線で示している。以下、図１１を参照して、本実施形態の効果について説明する。機関出力が高い場合ほど、筒内で燃料の燃焼により発生する熱量も多くなるので、筒内温度も高くなる傾向がある。このため、筒内壁面温度は、機関出力の増減に伴い、上下する。筒内温度上昇制御を実行しなかった場合には、デポジット温度が一旦デポジット消失温度以上になったとしても、機関出力の低下に伴い、デポジット温度が再びデポジット消失温度未満に低下してしまう場合がある。これに対し、筒内温度上昇制御を実行した場合には、筒内壁面温度を全体的に高温側にシフトさせることができる。このため、機関出力が変動しても、デポジット温度がデポジット消失温度以上に維持され易くなる。よって、デポジットの消失を促進することができる。異常燃焼が発生する危険度は、デポジット堆積量に比例する。本実施形態によれば、筒内温度上昇制御によってデポジットの消失を促進することができるので、異常燃焼の発生をより確実に防止することができる。また、デポジットの消失を促進することにより、運転領域制限制御をより早期に解除（終了）することができるので、ドライバビリティに対する影響を軽減することができる。
【００５６】
なお、筒内温度上昇制御は、プレイグニッションが発生する可能性のある運転領域（高回転高負荷域）以外の領域において実行することが好ましい。これにより、プレイグニッションが誘発されることを確実に防止することができる。また、プレイグニッションが発生する可能性のある運転領域は、筒内温度が高いため、筒内温度上昇制御を実行しなくても、デポジット温度をデポジット消失温度以上に保つことができる。このため、プレイグニッションが発生する可能性のある運転領域以外の領域において筒内温度上昇制御を実行することにより、不必要な筒内温度上昇制御の実行を回避することができる。
【００５７】
上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、運転領域制限制御の実行時に上述した筒内温度上昇制御を並行して実行することにより前記第３の発明における「筒内温度上昇手段」が実現されている。
【００５８】
実施の形態５．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００５９】
本実施形態では、前述した実施の形態３の筒内温度上昇制御において筒内温度を上昇させる方法として、点火時期を通常時より進角する方法を採用する。すなわち、本実施形態では、筒内温度上昇制御として点火時期進角制御を実行する。点火時期を進角すると、燃焼温度が上昇するので、筒内温度を上昇させることができる。
【００６０】
ＥＣＵ５０は、ノックセンサ４９の出力に基づいてノッキングフィードバック制御を実行することにより、点火時期を制御している。すなわち、ＥＣＵ５０は、ノックが検出されると点火時期を徐々に遅角させ、ノックが発生しなくなると点火時期を徐々に進角させる。点火時期進角制御は、このノッキングフィードバック制御における閾値を変更することにより、実現することができる。すなわち、点火時期進角制御の実行時には、通常時よりもやや高いレベルのノックが発生するようにノッキングフィードバック制御の閾値を変更する。これにより、点火時期が通常時より進角側に制御されるので、燃焼温度が上昇し、デポジット温度も上昇する。このため、デポジットの消失を促進することができる。
【００６１】
図１２は、本実施形態の効果を説明するための図であり、機関負荷、点火時期、燃焼温度、デポジット温度、およびデポジット堆積量が時間と共に変化する様子の一例を示す図である。点火時期、燃焼温度、デポジット温度、およびデポジット堆積量については、点火時期進角制御を実行した場合を太線で示し、点火時期進角制御を実行しない場合を比較例として細線で示している。
【００６２】
図１２に示すように、点火時期進角制御を実行した場合には、実行しない場合と比べて、燃焼温度を全体的に高温側にシフトさせることができる。このため、機関出力が変動しても、デポジット温度がデポジット消失温度以上に維持され易くなる。よって、デポジットの消失を促進することができる。
【００６３】
また、図１２に示すように、点火時期の進角量は、低負荷側では大きく、高負荷側では小さくすることが望ましい。低負荷側では、プレイグニッションの危険がなく、ノック発生までの余裕も大きいため、高負荷側と比べ、点火時期をより大きく進角することが可能である。このため、低負荷側での点火時期の進角量をより大きくすることにより、燃焼温度をより高くし、デポジットの消失を更に促進することができる。
【００６４】
また、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが比較的少ない場合には点火時期進角量を小さくし、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが多い場合には点火時期進角量を大きくするようにしてもよい。低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが多い場合には、デポジット堆積量が多いので、点火時期進角量を大きくすることにより、デポジットの消失速度を増加させることが好ましいからである。一方、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが比較的少ない場合には、デポジット堆積量も少ないので、デポジットの消失速度は多少低くてもよい。このため、低温ショートトリップ回数Ｓｔｐが比較的少ない場合には、点火時期進角量を小さくし、ノックレベルを低下させることにより、振動騒音の悪化を最小限に抑制することができる。
【００６５】
上述した実施の形態５においては、ＥＣＵ５０が、運転領域制限制御の実行時に上述した点火時期促進制御を並行して実行することにより前記第５および第６の発明における「筒内温度上昇手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００６６】
１０    内燃機関
１２    ピストン
１４    吸気弁
１６    排気弁
１８    点火プラグ
２０    燃料インジェクタ
２２    吸気通路
２４    排気通路
２６    過給機
３４    スロットル弁
３８    バイパス通路
４０    ウェイストゲート弁
４２    排気浄化触媒
５０    ＥＣＵ
【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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