(57)【要約】【課題】プレイグニッションの発生を未然に防ぐ可能性を高めることができ、また、燃料消費量を増加させることなくプレイグニッションの発生を抑制することができるプレイグニッション抑制装置を提供する。【解決手段】電子制御ユニット３０は、出力値取得手段４１、プレイグ推定手段４２、および開き時期制御手段４３を備えている。出力値取得手段４１は、エンジンノッキングの大きさに対応するノックセンサ３６の出力値を取得する。プレイグ推定手段４２は、取得された出力値が所定の閾値以上である場合、エンジン１０でプレイグニッションが発生すると推定する。開き時期制御手段４３は、プレイグニッションが発生すると推定された場合、排気弁２５の開き時期が進角するよう排気側可変バルブ機構２６を制御することによってプレイグニッションの発生を抑制する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも排気弁（２５）の開き時期を変更可能な開き時期可変機構（２６）と、エンジンノッキングの大きさを検出可能なノック検出手段（３６）と、を備える過給機（１８）付きの内燃機関（１０）に用いられるプレイグニッション抑制装置（３０）であって、
エンジンノッキングの大きさに対応する前記ノック検出手段の出力値を取得する出力値取得手段（４１）と、
前記出力値が所定の閾値（Ｖ１）以上である場合、前記内燃機関でプレイグニッションが発生すると推定するプレイグ推定手段（４２）と、
プレイグニッションが発生すると推定された場合、前記開き時期が進角するよう前記開き時期可変機構を制御することによってプレイグニッションの発生を抑制する開き時期制御手段（４３）と、
を備えることを特徴とするプレイグニッション抑制装置。
【請求項２】
前記内燃機関を始動するときの前記排気弁の開き時期をベース開き時期（θｅｏｂ）とすると、
前記開き時期制御手段は、
前記開き時期が前記ベース開き時期よりも遅角側である場合には、前記開き時期が前記ベース開き時期と一致するよう前記開き時期可変機構を制御し、
前記開き時期が前記ベース開き時期と一致する場合、または、前記開き時期が前記ベース開き時期よりも進角側である場合には、前記開き時期が所定量進角するよう前記開き時期可変機構を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のプレイグニッション抑制装置。
【請求項３】
少なくとも吸気弁（２２）の閉じ時期を変更可能な閉じ時期可変機構（２３）と、エンジンノッキングの大きさを検出可能なノック検出手段と、を備える自然吸気式の内燃機関（５１）に用いられるプレイグニッション抑制装置（５０）であって、
エンジンノッキングの大きさに対応する前記ノック検出手段の出力値を取得する出力値取得手段と、
前記出力値が所定の閾値以上である場合、前記内燃機関でプレイグニッションが発生すると推定するプレイグ推定手段と、
プレイグニッションが発生すると推定された場合、前記閉じ時期が遅角するよう前記閉じ時期可変機構を制御することによってプレイグニッションの発生を抑制する閉じ時期制御手段（５２）と、
を備えることを特徴とするプレイグニッション抑制装置。
【請求項４】
前記内燃機関を始動するときの前記吸気弁の閉じ時期をベース閉じ時期（θｉｃｂ）とすると、
前記閉じ時期制御手段は、
前記閉じ時期が前記ベース閉じ時期よりも進角側である場合には、前記閉じ時期が前記ベース閉じ時期と一致するよう前記閉じ時期可変機構を制御し、
前記閉じ時期が前記ベース閉じ時期と一致する場合、または、前記閉じ時期が前記ベース閉じ時期よりも遅角側である場合には、前記閉じ時期が所定量遅角するよう前記閉じ時期可変機構を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載のプレイグニッション抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のプレイグニッションの発生を抑制するプレイグニッション抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の気筒内で発生する異常燃焼として、点火時期よりも早いタイミングで気筒内の混合気が自己着火する現象であるプレイグニッションが知られている。プレイグニッションは、点火プラグ近傍の熱面が熱源となる場合には連続的に発生し、気筒内の例えばカーボンデポジットやオイル液滴などの浮遊物質が熱源となる場合には突発的に発生する。
【０００３】
特許文献１に開示された異常燃焼検出装置は、プレイグニッションが発生したか否かを判定するプレイグ検出手段と、発生したプレイグニッションが、気筒内の浮遊物質が熱源となって突発的に発生するプレイグニッションであるか否かを判定するプレイグ識別手段とを備えている。また、特許文献１に開示された異常燃焼検出装置は、突発的に発生するプレイグニッションが検出された場合、以後のプレイグニッションの発生を抑えるために燃料噴射量を増量する燃料噴射量増量制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２１４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された異常燃焼検出装置では、実際にプレイグニッションが発生した後に、以後のプレイグニッションの発生を抑えるための対処が実行される。そのため、プレイグニッションの発生を未然に防ぐことは不可能である。
また、特許文献１に開示されているように燃料噴射量を増量してプレイグニッションの発生を抑制する方法によると、燃料消費量が増加するという弊害が生じる。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレイグニッションの発生を未然に防ぐ可能性を高めることができ、また、燃料消費量を増加させることなくプレイグニッションの発生を抑制することができるプレイグニッション抑制装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者は、プレイグニッションの発生要因について研究を重ねた結果、比較的大きなエンジンノッキングが発生したときに気筒の内壁からカーボンデポジットが剥がれ落ちることに起因して、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションが発生する確立が上がることを知見した。さらに発明者は、過給機付きの内燃機関の場合には排気弁の開き時期を調整するとプレイグニッションの発生の抑制に有効であり、また自然吸気式の内燃機関の場合には吸気弁の閉じ時期を調整するとプレイグニッションの発生の抑制に有効であることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００８】
本発明には、過給機付きの内燃機関に用いられる第１発明と、自然吸気式の内燃機関に用いられる第２発明とがある。
第１発明は、少なくとも排気弁の開き時期を変更可能な開き時期可変機構と、エンジンノッキングの大きさを検出可能なノック検出手段と、を備える過給機付きの内燃機関に用いられるプレイグニッション抑制装置であって、出力値取得手段、プレイグ推定手段、および開き時期制御手段を備えている。
【０００９】
出力値取得手段は、エンジンノッキングの大きさに対応するノック検出手段の出力値を取得する。プレイグ推定手段は、取得された出力値が所定の閾値以上である場合、内燃機関でプレイグニッションが発生すると推定する。開き時期制御手段は、プレイグニッションが発生すると推定された場合、排気弁の開き時期が進角するよう開き時期可変機構を制御することによってプレイグニッションの発生を抑制する。
【００１０】
また、第２発明は、少なくとも吸気弁の閉じ時期を変更可能な閉じ時期可変機構と、エンジンノッキングの大きさを検出可能なノック検出手段と、を備える自然吸気式の内燃機関に用いられるプレイグニッション抑制装置であって、第１発明と同様の出力値取得手段およびプレイグ推定手段と、閉じ時期制御手段とを備えている。
閉じ時期制御手段は、プレイグニッションが発生すると推定された場合、吸気弁の閉じ時期が遅角するよう閉じ時期可変機構を制御することによってプレイグニッションの発生を抑制する。
【００１１】
このように構成することで、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションが発生することを事前に予測することができる。そのため、プレイグニッションが発生するよりも前にその発生を抑制するための対処を実行することによって、プレイグニッションの発生を未然に防ぐ可能性を高めることができる。
また、排気弁または吸気弁の開閉時期を調整するという対処が実行されるので、燃料消費量を増加させることなくプレイグニッションの発生を抑制可能である。
【００１２】
ここで、第１発明および第２発明は、先行技術に対して解決した課題が一致しており、先行技術との対比において発明が有する技術上の意義が共通している。そのため、第２発明が有する各手段は、第１発明が有する各手段に対応する特別な技術的特徴と言える。つまり、第１発明および第２発明は、対応する特別な技術的特徴を有する関係にある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態によるプレイグニッション抑制装置としての電子制御ユニットが適用されたエンジンの概略構成を説明する図である。
【図２】図１のエンジンの始動時におけるクランク角と排気弁のリフト量との関係、および、クランク角と吸気弁のリフト量との関係を示す図である。
【図３】図１のエンジンのトルク向上を図るときにおけるクランク角と排気弁のリフト量との関係、および、クランク角と吸気弁のリフト量との関係を示す図である。
【図４】図１のエンジンの燃費向上を図るときにおけるクランク角と排気弁のリフト量との関係、および、クランク角と吸気弁のリフト量との関係を示す図である。
【図５】図１の電子制御ユニットが有する機能を示す機能ブロック図である。
【図６】図１のエンジンの正常な点火燃焼時のノックセンサの出力値とクランク角との関係を示す図である。
【図７】図１のエンジンにおいてプレイグニッションの発生につながるおそれがあるほどの比較的大きなノッキングが発生したときのノックセンサの出力値とクランク角との関係を示す図である。
【図８】図１の電子制御ユニットが行う処理を示すフローチャートであって、メインルーチンを示している。
【図９】図１の電子制御ユニットが行う処理を示すフローチャートであって、メインルーチンから呼び出される処理がまとめられたサブルーチンを示している。
【図１０】本発明の第２実施形態によるプレイグニッション抑制装置としての電子制御ユニットが適用されたエンジンの概略構成を説明する図である。
【図１１】図１０のエンジンの始動時におけるクランク角と排気弁のリフト量との関係、および、クランク角と吸気弁のリフト量との関係を示す図である。
【図１２】図１０のエンジンのトルク向上を図るときにおけるクランク角と排気弁のリフト量との関係、および、クランク角と吸気弁のリフト量との関係を示す図である。
【図１３】図１０のエンジンの燃費向上を図るときにおけるクランク角と排気弁のリフト量との関係、および、クランク角と吸気弁のリフト量との関係を示す図である。
【図１４】図１０の電子制御ユニットが有する機能を示す機能ブロック図である。
【図１５】図１０の電子制御ユニットが行う処理を示すフローチャートであって、メインルーチンを示している。
【図１６】図１０の電子制御ユニットが行う処理を示すフローチャートであって、メインルーチンから呼び出される処理がまとめられたサブルーチンを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態によるプレイグニッション抑制装置としての電子制御ユニットは、図１に示すエンジンに用いられている。
【００１５】
［エンジン１０の概略構成］
先ず、エンジン１０の概略構成について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、エンジン１０は、スロットル弁１１を通じて吸気マニホールド１２から供給される空気とインジェクタ１３から噴射される燃料との混合気を燃焼室１４内で燃焼させ、その燃焼時の爆発力によるピストン１５の往復運動をクランクシャフト１６で回転運動に変換する。燃焼ガスは、排気マニホールド１７等を通じて大気中に放出される。本実施形態では、エンジン１０は過給機１８付きのものである。
【００１６】
燃焼室１４の入口すなわちシリンダヘッドの吸気ポート２１には吸気弁２２が設けられている。吸気弁２２は、燃焼室１４に空気を取り入れるとき吸気ポート２１を開く弁であり、図示しない吸気側カムシャフトによって開閉駆動される。クランクシャフト１６から吸気側カムシャフトまでの回転伝達経路には、吸気弁２２のバルブタイミングを調整可能な吸気側可変バルブ機構２３が設けられている。本実施形態では、吸気側可変バルブ機構２３は、電子制御ユニット３０の指令に基づき電動モータが回転することによって吸気弁２２のバルブタイミングを調整する電動式である。
【００１７】
燃焼室１４の出口すなわちシリンダヘッドの排気ポート２４には排気弁２５が設けられている。排気弁２５は、燃焼室１４から燃焼ガスを排出するとき排気ポート２４を開く弁であり、図示しない排気側カムシャフトによって開閉駆動される。クランクシャフト１６から排気側カムシャフトまでの回転伝達経路には、排気弁２５のバルブタイミングを調整可能な排気側可変バルブ機構２６が設けられている。本実施形態では、排気側可変バルブ機構２６は、電子制御ユニット３０の指令に基づき電動モータが回転することによって排気弁２５のバルブタイミングを調整する電動式である。
【００１８】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力部などから構成されているマイクロコンピュータを有しており、例えばエアフロメータ３１、スロットルセンサ３２、吸気圧センサ３３、クランク角センサ３４、水温センサ３５、およびノックセンサ３６などの各種センサに接続されている。電子制御ユニット３０は、各種センサの出力値に基づきプログラム処理を実行することによって、スロットル弁１１、インジェクタ１３、吸気側可変バルブ機構２３、および排気側可変バルブ機構２６などを制御する。
【００１９】
ノックセンサ３６は、エンジン１０の振動の大きさを検出する振動センサから構成されている。エンジン１０の振動の大きさは、エンジン１０で発生するノッキング（エンジンノッキング）の大きさと相関関係にある。つまり、ノックセンサ３６の出力値の大きさは、エンジンノッキングの大きさを示している。ノックセンサ３６は、特許請求の範囲に記載の「ノック検出手段」に相当する。
【００２０】
ここで、電子制御ユニット３０による吸気弁２２および排気弁２５のバルブタイミング制御について説明する。エンジン１０の始動時、吸気弁２２および排気弁２５のバルブタイミングは例えば図２のように設定される。
これに対し、本実施形態のように過給機１８付きのエンジン１０の場合、トルク向上を図るときには、始動時と比べて図３に示すように排気弁２５のバルブタイミングが遅角される。このとき、吸気弁２２のバルブタイミングは、始動時と同じであるか、或いは排気弁２５のバルブタイミングに応じて遅角される。図３では、吸気弁２２のバルブタイミングは始動時と同じである。
【００２１】
一方、燃費向上を図るときには、始動時と比べて図４に示すように吸気弁２２のバルブタイミングが進角される。このとき、排気弁２５のバルブタイミングは、始動時と同じであるか、或いは吸気弁２２のバルブタイミングに応じて進角される。図４では排気弁２５のバルブタイミングは、始動時と比べて進角されている。
【００２２】
排気側可変バルブ機構２６は、排気弁２５のバルブタイミングを調整することによって、図２〜図４に示すように少なくとも排気弁２５の開き時期をθｅｏ１〜θｅｏ３のように変更可能である。排気側可変バルブ機構２６は、特許請求の範囲に記載の「排気弁の開き時期可変機構」に相当する。
以下では、エンジン１０の始動時であるか、トルク向上を図るか、或いは燃費向上を図るかに応じて吸気弁２２および排気弁２５のバルブタイミングを調整する制御のことを、「バルブタイミングの通常制御」と記載する。
【００２３】
［電子制御ユニット３０の構成］
次に、電子制御ユニット３０の構成について図２〜図７を参照して説明する。
図５に示すように、電子制御ユニット３０は、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションの発生を推定し、その発生を抑制するための対処を実行する各種機能を有している。具体的には、電子制御ユニット３０は、出力値取得手段４１、プレイグ推定手段４２、および開き時期制御手段４３を有している。
出力値取得手段４１は、エンジンノッキングの大きさに対応するノックセンサ３６の出力値を取得する。
【００２４】
プレイグ推定手段４２は、取得されたノックセンサ３６の出力値のピーク値が所定の閾値以上である場合、エンジン１０でプレイグニッションが発生すると推定する。これは、比較的大きなノッキングが発生したときに気筒の内壁からカーボンデポジットが剥がれ落ちることに起因して、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションが発生するという発明者の知見に基づくものである。つまり、比較的大きなノッキングが発生してノックセンサ３６の出力値が所定の閾値以上となった場合、気筒の内壁からカーボンデポジットが剥がれ落ちることに起因して、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションが発生すると推定される。
【００２５】
図６には正常な点火燃焼時のノックセンサ３６の出力値を示し、図７には、プレイグニッションの発生につながるおそれがあるほどの比較的大きなノッキングが発生したときのノックセンサ３６の出力値を示す。図６に示すように、正常な点火燃焼時には、ノックセンサ３６の出力値のピーク値Ｖｐｎは閾値Ｖ１よりも小さくなる。これに対し、図７に示すように、比較的大きなノッキングが発生したときには、ノックセンサ３６の出力値のピーク値Ｖｐｕは閾値Ｖ１よりも大きくなる。閾値Ｖ１は、実験データや設計データ等に基づき予め設定される。
【００２６】
図５に戻って、開き時期制御手段４３は、プレイグニッションが発生すると推定された場合、排気弁２５の開き時期が進角するよう排気側可変バルブ機構２６を制御してバルブタイミングを調整することによってプレイグニッションの発生を抑制する。これは、排気弁２５の開き時期が進角するほど掃気が促進されて、気筒内の浮遊物質（カーボンデポジット）の排出が促されることによって、当該浮遊物質が熱源となるプレイグニッションの発生が抑制されるという発明者の知見に基づくものである。
【００２７】
ここで、図２に示すようにエンジン１０を始動するときの排気弁２５の開き時期をベース開き時期θｅｏｂとする。本実施形態では、開き時期制御手段４３は、図３に示すように開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも遅角側である場合には、開き時期がベース開き時期θｅｏｂと一致するよう排気側可変バルブ機構２６を制御してバルブタイミングを調整する。一方、開き時期制御手段４３は、図２に示すように開き時期がベース開き時期θｅｏｂと一致する場合、または、図４に示すように開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも進角側である場合には、開き時期が所定量だけ進角するよう排気側可変バルブ機構２６を制御してバルブタイミングを調整する。上記所定量は、実験データや設計データ等に基づき予め設定される。
以下では、掃気が促進されるように排気弁２５の開き時期を進角させる制御のことを、「排気弁開き時期の進角制御」と記載する。
【００２８】
［電子制御ユニット３０の処理］
次に、プレイグニッションの発生を抑制するために電子制御ユニット３０が行う処理について図８および図９のフローチャートを参照して説明する。図８および図９に示す一連のルーチンは、電子制御ユニット３０の電源がＯＮされてからＯＦＦされるまでの間に繰り返し実行される。図８はメインルーチンを示しており、図９は、メインルーチンから呼び出される処理がまとめられたサブルーチンを示している。
図８のメインルーチンが開始されると、先ずステップＳ１では、ノックセンサ３６の出力値が取得される。ステップＳ１のあと、処理はステップＳ２に移行する。
【００２９】
ステップＳ２では、ノックセンサ３６の出力値のピーク値が所定の閾値Ｖ１以上であるか否かが判定される。ステップＳ２の判定が肯定された場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３に移行する。一方、ステップＳ２の判定が否定された場合（Ｓ２：Ｎｏ）、処理はステップＳ４に移行する。
ステップＳ３では、排気弁開き時期の進角制御のための図９のサブルーチンが実行される。
【００３０】
図９のサブルーチンが開始されると、先ずステップＳ１１では、排気弁２５の開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも遅角側であるか否かが判定される。ステップＳ１１の判定が肯定された場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１１の判定が否定された場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、処理はステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１２では、排気弁２５の開き時期がベース開き時期θｅｏｂと一致するよう排気側可変バルブ機構２６が制御されてバルブタイミングが調整される。ステップＳ１２のあと、処理は図９のサブルーチンを抜けて図８のメインルーチンに戻った後、メインルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１３では、排気弁２５の開き時期がベース開き時期θｅｏｂと一致するか、或いは、排気弁２５の開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも進角側であると判定され、排気弁２５の開き時期が所定量だけ進角するよう排気側可変バルブ機構２６が制御されてバルブタイミングが調整される。ステップＳ１３のあと、処理は図９のサブルーチンを抜けて図８のメインルーチンに戻った後、メインルーチンを終了する。
図８に戻って、ステップＳ４では、バルブタイミングの通常制御が実施される。ステップＳ７のあと、処理は図８のメインルーチンを終了する。
【００３２】
［効果］
以上説明したように、第１実施形態では、電子制御ユニット３０は、出力値取得手段４１、プレイグ推定手段４２、および開き時期制御手段４３を備えている。
出力値取得手段４１は、エンジンノッキングの大きさに対応するノックセンサ３６の出力値を取得する。プレイグ推定手段４２は、取得された出力値が所定の閾値Ｖ１以上である場合、エンジン１０でプレイグニッションが発生すると推定する。開き時期制御手段４３は、プレイグニッションが発生すると推定された場合、排気弁２５の開き時期が進角するよう排気側可変バルブ機構２６を制御することによってプレイグニッションの発生を抑制する。
【００３３】
このように構成することで、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションが発生することを事前に予測することができる。そのため、プレイグニッションが発生するよりも前にその発生を抑制するための対処を実行することによって、プレイグニッションの発生を未然に防ぐ可能性を高めることができる。
また、排気弁２５の開き時期を進角させることによって掃気を促進して気筒内の浮遊物質（カーボンデポジット）の排出が促すという対処が実行されるので、燃料消費量を増加させることなくプレイグニッションの発生を抑制可能である。
【００３４】
また、第１実施形態では、開き時期制御手段４３は、開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも遅角側である場合には、開き時期がベース開き時期θｅｏｂと一致するよう排気側可変バルブ機構２６を制御してバルブタイミングを調整する。一方、開き時期制御手段４３は、開き時期がベース開き時期θｅｏｂと一致する場合、または、開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも進角側である場合には、開き時期が所定量だけ進角するよう排気側可変バルブ機構２６を制御してバルブタイミングを調整する。
このように、開き時期がベース開き時期θｅｏｂよりも遅角側であってプレイグニッションが比較的発生しやすい高負荷時に、開き時期をベース開き時期θｅｏｂと一致させることによって、プレイグニッションの発生を高い確率で回避することができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態によるプレイグニッション抑制装置としての電子制御ユニットについて説明する。図１０に示すように、第２実施形態の電子制御ユニット５０は、自然吸気式のエンジン５１に用いられている。
［エンジン５１の概略構成］
エンジン５１の始動時、吸気弁２２および排気弁２５のバルブタイミングは例えば図１１のように設定される。
【００３６】
これに対し、本実施形態のように自然吸気式のエンジン５１の場合、トルク向上を図るときには、始動時と比べて図１２に示すように吸気弁２２のバルブタイミングが進角される。このとき、排気弁２５のバルブタイミングは、始動時と同じであるか、或いは吸気弁２２のバルブタイミングに応じて進角される。図１２では、排気弁２５のバルブタイミングは始動時と同じである。
【００３７】
一方、燃費向上を図るときには、始動時と比べて図１３に示すように吸気弁２２のバルブタイミングが遅角される。このとき、排気弁２５のバルブタイミングは、始動時と同じであるか、或いは吸気弁２２のバルブタイミングに応じて遅角される。図１３では排気弁２５のバルブタイミングは、始動時と比べて遅角されている。
【００３８】
吸気側可変バルブ機構２３は、吸気弁２２のバルブタイミングを調整することによって、図１１〜図１３に示すように少なくとも吸気弁２２の閉じ時期をθｉｃ１〜θｉｃ３のように変更可能である。吸気側可変バルブ機構２３は、特許請求の範囲に記載の「吸気弁の閉じ時期可変機構」に相当する。
【００３９】
［電子制御ユニット５０の構成］
次に、電子制御ユニット５０の構成について図１１〜図１４を参照して説明する。
図１４に示すように、電子制御ユニット５０は、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションの発生を推定し、その発生を抑制するための対処を実行する各種機能を有している。具体的には、電子制御ユニット５０は、出力値取得手段４１、プレイグ推定手段４２、および閉じ時期制御手段５２を有している。
【００４０】
閉じ時期制御手段５２は、プレイグニッションが発生すると推定された場合、吸気弁２２の閉じ時期が遅角するよう吸気側可変バルブ機構２３を制御してバルブタイミングを調整することによってプレイグニッションの発生を抑制する。これは、吸気弁２２の閉じ時期が遅角するほど圧縮量が減少して、気筒内の温度が低下させられることによって、気筒内の浮遊物質が熱源となるプレイグニッションの発生が抑制されるという発明者の知見に基づくものである。
【００４１】
ここで、図１１に示すようにエンジン５１を始動するときの吸気弁２２の閉じ時期をベース閉じ時期θｉｃｂとする。本実施形態では、閉じ時期制御手段５２は、図１２に示すように閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも進角側である場合には、閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂと一致するよう吸気側可変バルブ機構２３を制御してバルブタイミングを調整する。一方、閉じ時期制御手段５２は、図１１に示すように閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂと一致する場合、または、図１３に示すように閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも遅角側である場合には、閉じ時期が所定量だけ遅角するよう吸気側可変バルブ機構２３を制御してバルブタイミングを調整する。上記所定量は、実験データや設計データ等に基づき予め設定される。
以下では、圧縮量が減少するように吸気弁２２の閉じ時期を遅角させる制御のことを、「吸気弁閉じ時期の遅角制御」と記載する。
【００４２】
［電子制御ユニット５０の処理］
次に、プレイグニッションの発生を抑制するために電子制御ユニット５０が行う処理について図１５および図１６のフローチャートを参照して説明する。図１５および図１６に示す一連のルーチンは、電子制御ユニット５０の電源がＯＮされてからＯＦＦされるまでの間に繰り返し実行される。図１５はメインルーチンを示しており、図１６は、メインルーチンから呼び出される処理がまとめられたサブルーチンを示している。
図１５のステップＳ５では、吸気弁閉じ時期の遅角制御のための図１６のサブルーチンが実行される。
【００４３】
図１６のサブルーチンが開始されると、先ずステップＳ２１では、吸気弁２２の閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも進角側であるか否かが判定される。ステップＳ２１の判定が肯定された場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２２に移行する。一方、ステップＳ２１の判定が否定された場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、処理はステップＳ２３に移行する。
ステップＳ２２では、吸気弁２２の閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂと一致するよう吸気側可変バルブ機構２３が制御されてバルブタイミングが調整される。ステップＳ２２のあと、処理は図１６のサブルーチンを抜けて図１５のメインルーチンに戻った後、メインルーチンを終了する。
【００４４】
ステップＳ２３では、吸気弁２２の閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂと一致するか、或いは、吸気弁２２の閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも遅角側であると判定され、吸気弁２２の閉じ時期が所定量だけ遅角するよう吸気側可変バルブ機構２３が制御されてバルブタイミングが調整される。ステップＳ２３のあと、処理は図１６のサブルーチンを抜けて図１５のメインルーチンに戻った後、メインルーチンを終了する。
【００４５】
［効果］
以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、プレイグニッションの発生を未然に防ぐ可能性を高めることができ、また、燃料消費量を増加させることなくプレイグニッションの発生を抑制可能である。
【００４６】
また、第２実施形態では、閉じ時期制御手段５２は、閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも進角側である場合には、閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂと一致するよう吸気側可変バルブ機構２３を制御してバルブタイミングを調整する。一方、閉じ時期制御手段５２は、閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂと一致する場合、または、閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも遅角側である場合には、閉じ時期が所定量だけ遅角するよう吸気側可変バルブ機構２３を制御してバルブタイミングを調整する。
このように、閉じ時期がベース閉じ時期θｉｃｂよりも進角側であってプレイグニッションが比較的発生しやすい高負荷時に、閉じ時期をベース閉じ時期θｉｃｂと一致させることによって、プレイグニッションの発生を高い確率で回避することができる。
【００４７】
＜他の実施形態＞
本発明の他の実施形態では、ノックセンサに加えて、或いはノックセンサに代えて、気筒内の圧力を検出可能な筒内圧センサ、混合気の燃焼時に発生するイオンによるイオン電流を検出可能なイオンセンサ、排出ガス中の所定ガス成分を検出可能なガス成分センサ、または、排出ガスの温度を検出可能な排出ガス温度センサが設けられ、エンジンノッキングの大きさを検出するように構成してもよい。
本発明の他の実施形態では、排気弁の開き時期可変機構および吸気弁の閉じ時期可変機構は、バルブタイミング調整装置に限らず、バルブリフト調整装置またはバルブ作動角調整装置であってもよい。また、排気弁の開き時期可変機構および吸気弁の閉じ時期可変機構は、電動式に限らず、油圧式等の他の駆動方式を採用してもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、５１・・・エンジン
１８・・・過給機
２２・・・吸気弁
２３・・・吸気側可変バルブ機構（閉じ時期可変機構）
２５・・・排気弁
２６・・・排気側可変バルブ機構（開き時期可変機構）
３０、５０・・・電子制御ユニット（プレイグニッション抑制装置）
３６・・・ノックセンサ（ノック検出手段）
４１・・・出力値取得手段
４２・・・プレイグ推定手段
４３・・・開き時期制御手段
５２・・・閉じ時期制御手段
Ｖ１・・・閾値
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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