JP2018135793A - 火花点火式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】火花点火式内燃機関において、トルク変動の要因を簡易に特定し、その要因に応じた処理を行うことで、熱効率を低下させずにトルク変動の悪化を抑制する。【解決手段】トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動限界の状態であり（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、かつ、強いノックが発生している強ノック発生の状態である（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）場合には、内燃機関の点火プラグの火花が吹き消えていると判定し（Ｓ１０８）、火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行う（Ｓ１１２）。トルク変動限界の状態であり（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、かつ、強ノック発生の状態ではない（Ｓ１０６：Ｎｏ）場合には、内燃機関の燃焼期間が長期化していると判定し（Ｓ１１０）、燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う（Ｓ１１４）。【選択図】図６

Description

本発明は、火花点火式内燃機関の制御に関する。

高Ａ／Ｆ（空燃比）や高ＥＧＲ（排気ガス再循環）率で燃焼を行う火花点火式内燃機関は、燃焼変動が大きくなることが知られている。燃焼変動が大きくなる（悪化する）と、トルク変動が大きくなる（悪化する）。従来から、その場合には、Ａ／Ｆを低下させたり、ＥＧＲ率を低下させることで、それを抑制できることが知られている。

燃焼変動の要因の１つとして火花の吹き消えによる失火がある。失火の有無の判定方法として、内燃機関の回転速度変動量に基づいて判定する方法が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。

特許第２９８２３８１号公報 特開２００９−１３８６６３号公報

ところで、燃焼変動の要因（トルク変動の要因）を特定しなくても、一律に、Ａ／Ｆを低下させたり、ＥＧＲ率を低下させることで、燃焼変動の悪化を抑制することはできる。しかし、その対処では熱効率が低下してしまう問題がある。

そこで、本発明の目的は、燃焼変動の要因（トルク変動の要因）を簡易に特定し、その要因に応じた処理を行うことで、熱効率を低下させずに燃焼変動の悪化（トルク変動の悪化）を抑制することである。

本発明に係る火花点火式内燃機関は、上記の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る火花点火式内燃機関は、火花点火式内燃機関であって、前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、前記内燃機関におけるノックの発生を検出するノック検出手段と、前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノックが発生しているノック発生状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノック発生状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、ことを要旨とする。

本発明の一態様では、前記ノック検出手段は、気筒毎に前記ノックの発生を検出し、前記制御手段は、気筒毎に前記ノック発生状態に応じて前記吹き消え抑制制御を行う、ことが好適である。

本発明の一態様では、前記ノック検出手段は、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであり、前記制御手段は、前記気筒内の圧力から抽出された高周波の圧力振動成分が、前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも１つに応じて予め定められた値を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、ことが好適である。

本発明の一態様では、前記ノック検出手段は、ノックの強度を検出するノックセンサであり、前記制御手段は、前記ノックの強度が前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも１つに応じて予め定められた強度を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、ことが好適である。

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記吹き消え抑制制御を、気筒内の気流を低下させるように気流調整弁を制御することで行う、ことが好適である。

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内の気流を強めるように気流調整弁を制御することで行う、ことが好適である。

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内のガス温度を上昇させるように吸気バルブのタイミングを制御することで行う、ことが好適である。

また、本発明に係る火花点火式内燃機関は、火花点火式内燃機関であって、前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、前記内燃機関の気筒内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記内燃機関の前記気筒内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記高圧力状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、ことを要旨とする。

本発明によれば、ノックの発生、或いは、気筒内の最大圧力から、トルク変動の要因を簡易に特定することができ、その要因に応じて処理を行うため、熱効率を低下させずにトルク変動の悪化を抑制することができる。

本発明の実施形態における火花点火式内燃機関の気筒の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態における火花点火式内燃機関の各気筒周辺の配管の一例を示す概略断面図である。 火花の吹き消え（失火）発生による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。 図３の複数サイクルの筒内圧力の時間変化を示す図である。 燃焼期間の長期化による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。 本発明の実施形態におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の火花点火式内燃機関の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態における火花点火式内燃機関１００の気筒の一例を示す概略断面図である。本実施形態の火花点火式内燃機関１００は、４つの気筒からなる４気筒エンジンである。しかし、火花点火式内燃機関１００は６気筒エンジン等であっても良く、気筒の数は４つに限られない。以下、適宜、火花点火式内燃機関１００を、単に内燃機関１００と言う。

図１に示すように、内燃機関１００は、シリンダブロック４０と、シリンダブロック４０の上部に固定されたシリンダヘッド４１とから構成されるシリンダ４２を備えており、シリンダ４２によって４つの気筒１０が形成されている。図１では、４つの気筒のうちの１つの気筒が図示されている。

気筒１０には、ピストン５０が往復動可能に収納され、シリンダブロック４０、シリンダヘッド４１およびピストン５０によって、各気筒１０の燃焼室４３が形成されている。内燃機関１００は、ピストン５０が２往復する間に吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程からなる一連の４行程を行うようになっている。一連の４行程により１サイクルが構成される。

気筒１０に収納されたピストン５０は、コネクティングロッド５１を介して不図示のクランクシャフトに連結されている。コネクティングロッド５１は、ピストン５０の往復動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。

図１に示すように、シリンダヘッド４１には、燃焼室４３に連通する吸気ポート６０、及び、燃焼室４３に連通する排気ポート６２が形成されている。さらに、吸気ポート６０と燃焼室４３との境界を開閉する吸気バルブ６４、及び、排気ポート６２と燃焼室４３との境界を開閉する排気バルブ６６が設けられている。吸気ポート６０にはインジェクタ５６と気流調整弁５８が設けられている。インジェクタ５６は、燃料（例えばガソリン等の炭化水素系燃料）を噴射する。気流調整弁５８は、スワールコントロールバルブ、或いは、タンブルコントロールバルブであり、気流の強弱を調整できるようになっている。インジェクタ５６から吸気ポート６０内に燃料が噴射され、吸気行程にて燃料と空気の混合気が燃焼室４３内に導入される。

シリンダヘッド４１には、点火プラグ４６がその火花放電部分を燃焼室４３内に臨ませて配置されており、点火時期にて点火プラグ４６の火花放電により燃焼室４３内の混合気に点火することで、燃焼室４３内の混合気を火炎伝播燃焼させる。それにより、ピストン５０を往復動させ、コネクティングロッド５１を介してクランクシャフトを回転させる。燃焼室４３内の燃焼ガスは、排気行程にて排気ポート６２へ排出される。

内燃機関１００は、ＥＣＵ９０と、内燃機関１００のトルクを検出するトルクセンサ３０と、気筒１０内（燃焼室４３）の圧力を検出する筒内圧センサ３４とを備えている。筒内圧センサ３４は、気筒１０毎に設けられており、各気筒１０内の圧力を検出する。ＥＣＵ９０は、点火プラグ４６、インジェクタ５６、気流調整弁５８、吸気バルブ６４、及び、排気バルブ６６等を制御する。ＥＣＵ９０には、トルクセンサ３０と筒内圧センサ３４との検出値が入力されている。

図２は、本実施形態における内燃機関１００の各気筒周辺の配管の一例を示す概略断面図である。図２に示すように、内燃機関１００は、車外から流入した空気が導かれる吸気管１３と、吸気管１３と各気筒１０−１〜１０−４の吸気ポート６０とを接続する吸気マニホールド１５と、各気筒１０−１〜１０−４の排気ポート６２と排気管１９とを接続する排気マニホールド１８と、排気ガスを車外に排出する排気管１９とを備えている。

吸気管１３は吸気マニホールド１５と接続され、吸気マニホールド１５は各気筒１０−１〜１０−４の吸気ポート６０と接続されていることで、車外から流入した空気が各気筒１０−１〜１０−４の吸気ポート６０へ導かれるようになっている。各気筒１０−１〜１０−４の排気ポート６２は排気マニホールド１８と接続され、排気マニホールド１８は排気管１９と接続されていることで、各気筒１０−１〜１０−４の燃焼室の中で混合気の燃焼によって発生した排気ガスが、各気筒１０−１〜１０−４の排気ポート６２から排気管１９を通って車外に排出されるようになっている。

吸気管１３には、各気筒１０の燃焼室に導入される空気の流量を調整するためのスロットル弁１２が設けられている。スロットル弁１２は、ＥＣＵ９０によって制御可能となっている。排気管１９には、空燃比センサ３６と、触媒２０とが設けられている。空燃比センサ３６は、各気筒１０の燃焼室における混合気中の燃料の量に対する空気の量の比を表す空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。触媒２０は、排気ガス中の有害物質を酸化還元浄化するためのものである。空燃比センサ３６の検出値はＥＣＵ９０に入力されている。ＥＣＵ９０は、空燃比センサ３６の検出値を目標値にするように、各気筒１０のインジェクタ５６の燃料噴射量、及び、スロットル弁１２等を制御することで、各気筒１０内の空燃比をフィードバック制御する。

内燃機関１００は、排気管１９内を流れる排気ガスの一部を吸気管１３内に還流させて、各気筒１０の燃焼室に供給するためのＥＧＲ（排気ガス再循環）装置２１を備えている。ＥＧＲ装置２１は、吸気管１３と排気管１９とを接続し、内部にＥＧＲ通路２５が形成されたＥＧＲ管２２を備えている。ＥＧＲ管２２には、ＥＧＲ通路２５を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ弁２４とが設けられている。ＥＧＲ弁２４は、ＥＣＵ９０によって制御可能となっている。ＥＣＵ９０は、ＥＧＲ弁２４を制御することにより、吸気マニホールド１５内に導入されるＥＧＲガスの量を調整する。

内燃機関１００は、トルクセンサ３０と、内燃機関１００で発生するノックの強度を検出するノックセンサ３２とが設けられている。それらの検出値はＥＣＵ９０に入力されている。

本実施形態の火花点火式内燃機関１００は、ＥＣＵ９０が各気筒１０のインジェクタ５６の燃料噴射量やスロットル弁１２等を制御して高い空燃比（Ａ／Ｆ）で運転を行う、又は、ＥＣＵ９０がＥＧＲ弁２４等を制御して高いＥＧＲ率で運転を行うものである。このように、高Ａ／Ｆまたは高ＥＧＲ率で運転を行うことにより、熱効率を高くでき燃費が向上する。また、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の有害物質の発生を低減することができる。

一方、内燃機関１００を高Ａ／Ｆまたは高ＥＧＲ率で運転すると、燃焼変動が大きくなり、トルク変動が大きくなる（燃焼変動が悪化し、トルク変動が悪化する）。燃焼変動の悪化は、その要因を特定しなくても、一律に、Ａ／Ｆを低下させたりＥＧＲ率を低下させることで抑制することはできる。しかし、その場合には、熱効率が低下してしまう。また、有害物質の発生を低減できる効果も薄くなる。そこで、本実施形態の内燃機関１００は、燃焼変動（トルク変動）の悪化の要因を特定し、その要因に応じた処理を行うことで、熱効率を低下させずに燃焼変動の悪化を抑制する。

燃焼変動の悪化の要因は，大きく分けて２つ考えられる。要因の１つは，高Ａ／Ｆや高ＥＧＲ率における燃焼のため、燃焼速度が低下し、燃焼期間が長期化した結果、各サイクルでの燃焼がばらつき、燃焼変動が増加することである。燃焼速度を高めるために、気流調整弁５８によって高スワールや高タンブル等の高気流化を実施しているが、それでも燃焼速度が低く、燃焼期間が長期化する場合がある。要因のもう１つは、高気流化を実施した結果、点火プラグ４６の火花が気流によって吹き消される（失火する）ことで、燃焼変動が増加することである。

点火プラグ４６の火花が気流によって吹き消され、失火が起こっている場合には、気筒１０の筒内（燃焼室４３）に未燃ガスがそのまま残留ガスとして残存してしまうため、次のサイクルでは筒内に存在する燃料の量が増加し、かつ、既燃ガスによる希釈量が低下するため、強いノックを発生しやすい。

図３は、火花の吹き消え（失火）発生による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。図３には、１サイクルの内の圧縮行程から膨張行程までのクランク角における筒内圧力が示されている。図３に示すように、吹き消えによる失火が発生しているサイクル（筒内圧力が膨張行程付近で著しく低下しているサイクル）の他に、強いノックが発生しているサイクル（筒内圧力が著しく高くなっているサイクル）が存在する。図４は、図３の複数サイクルの筒内圧力の時間変化を示す図である。図４には、一連の４行程（吸気、圧縮、膨張、排気）のクランク角における筒内圧力（１サイクル分の筒内圧力）が８サイクル分だけ示されている。図４に示すように、吹き消え（失火）が発生した次のサイクルでノックが発生している。その後、複数回吹き消えとノックを繰り返したのちに、通常燃焼に戻っている。吹き消えが発生すると、筒内のガスがほとんど燃えず、次のサイクルまで未燃ガスの一部が筒内に残留し、次のサイクルでは筒内の燃料量が多くなる。また、次のサイクルまで筒内に残るガスには既燃ガスがほとんど含まれないため，希釈ガス量も少なくなる。そのために、次のサイクルで強いノックが発生している。

このように、火花の吹き消え（失火）発生によって燃焼変動が悪化している際には、強いノックが発生する。このことから、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生している場合には、点火プラグ４６の火花が気流によって吹き消されたと判定することができる。すなわち、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生している場合には、燃焼変動の悪化の要因は「失火」であると特定することができる。

一方、燃焼期間が長期化している場合には，サイクル間のばらつきは大きいものの、気筒１０の筒内（燃焼室４３）のガスの一部は燃焼しているため、次のサイクルへの残存燃料量は少なく、かつ、既燃ガスが存在するため，火花の吹き消え（失火）のようなノックは発生しにくい。図５は、燃焼期間の長期化による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。図５には、１サイクルの内の圧縮行程から膨張行程までのクランク角における筒内圧力が示されている。図５に示すように、燃焼期間の長期化による燃焼変動悪化時は、各サイクルでの圧力履歴に差はあるものの、完全に失火しているサイクル（筒内圧力が膨張行程付近で著しく低下しているサイクル）はない。また、次のサイクルまで残留する未燃ガスは少なく、残留する既燃ガスが多いため、ノックは発生していない（筒内圧力が著しく高くなっているサイクルがない）。

このように、燃焼期間の長期化によって燃焼変動が悪化している際には、強いノックは発生しない。このことから、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生していない場合には、燃焼期間が長期化していると判定することができる。すなわち、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生していない場合には，燃焼変動の悪化の要因は「燃焼期間の長期化」であると特定することができる。

本実施形態の内燃機関１００は、以上説明した強いノックが発生しているか否かにより燃焼変動（トルク変動）の悪化の要因を特定し、その要因に応じた処理を行うことで、燃焼変動の悪化を抑制する。

次に、本実施形態の内燃機関１００における燃焼変動（トルク変動）の悪化を抑制するための具体的な処理について説明する。図６は、本実施形態の内燃機関１００におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。図６のフローは、ＥＣＵ９０（制御手段）によって実行される。図６のフローは、アクセル開度や内燃機関１００の回転数等が変わったタイミングで実行されるものである。

図６に示すように、まずＳ１００で、ＥＣＵ９０にアクセル開度や内燃機関１００の回転数等の情報が入力される。そして、Ｓ１０２で、ＥＣＵ９０は、Ｓ１００で入力されたアクセル開度や内燃機関１００の回転数等の情報に基づいて、点火プラグ４６の点火タイミング、インジェクタ５６の燃料噴射量、吸気バルブ６４および排気バルブ６６の開閉タイミング等を調整し、内燃機関１００を運転させる。

次に、Ｓ１０４で、ＥＣＵ９０は、内燃機関１００のトルクの変動が予め定められた変動量（所定変動量）より大きいトルク変動限界の状態であるかを確認する。「トルク変動限界の状態」は、「トルク変動悪化状態」と言うこともできる。ここで、トルクの変動を検出するための手段（トルク変動検出手段）は、例えば、トルクセンサ３０である。トルクセンサ３０によって各サイクルのトルク値を取得し、サイクル間のトルク値の差を「トルクの変動（量）」とすることができる（例えば、トルクセンサ３０によって、連続する１０サイクルの１０個のトルク値を取得し、そのうちの最小トルク値と最大トルク値との差を「トルクの変動（量）」とすることができる）。なお、気筒１０に設けられた筒内圧センサ３４によって各サイクルの筒内圧を取得し、サイクル間の筒内圧の差からサイクル間のトルク値の差を推定する等して、トルクの変動（量）を検出しても良い。すなわち、トルク変動検出手段として筒内圧センサ３４を用いても良い。ＥＣＵ９０は、トルクの変動（量）と、予め定められた変動量とを比較することで、トルク変動限界の状態にあるかを確認する。

Ｓ１０４で、トルクの変動が予め定められた変動量以下の場合、すなわち、トルク変動限界の状態では無い場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）には、図６のフローを終了する。一方、トルクの変動が予め定められた変動量より大きい場合、すなわち、トルク変動限界の状態である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）には、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６で、ＥＣＵ９０は、強いノックが発生している強ノック発生の状態であるかを確認する。「強ノック発生の状態」は、単に「ノック発生状態」と言うこともできる。ノックの発生を検出するための手段（ノック検出手段）は、例えば、ノックセンサ３２である。ノックセンサ３２は、ノックの強度を検出し、その検出値をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、入力されたノックの強度が、予め定められた強度を超えている場合に、強ノック発生の状態と判断する。ここで、予め定められた強度は、内燃機関１００の回転数又はトルク、或いは、それらの両方に基づいて変更するものであっても良い。例えば、回転数およびトルクが高くなる程、高い強度が設定されたテーブルを予め用意しておき、Ｓ１０６の時点における回転数およびトルクに対応する強度をテーブルから読み出し、それを「予め定められた強度」として用いる。

Ｓ１０６で、強ノック発生の状態である場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）には、ＥＣＵ９０は、点火プラグ４６の火花が吹き消えている（失火している）と判定する（Ｓ１０８）。すなわち、トルク変動（燃焼変動）の悪化の要因は「失火」であると特定する。そして、Ｓ１１２で、ＥＣＵ９０は、火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行う。「吹き消え抑制制御」は、「吹き消え回避制御」と言うこともできる。吹き消え抑制制御は、例えば、ＥＣＵ９０が、気流調整弁５８（スワールコントロールバルブ或いはタンブルコントロールバルブ）を気筒１０内の気流を低下させるように制御するものである。また、内燃機関１００に油圧式の吸気バルブ６４が用いられている場合には、吸気バルブ６４の開閉期間を変更することが可能であるため、吹き消え抑制制御は、ＥＣＵ９０が吸気バルブ６４の閉じている期間を長くするように吸気バルブ６４を制御するものであっても良い。それにより、単位時間当たりの気筒１０内への気流の量を低下させ、気筒１０内の気流を低下させることができる。

一方、Ｓ１０６で、強ノック発生の状態では無い場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）には、ＥＣＵ９０は、燃焼期間が長期化していると判定する（Ｓ１１０）。すなわち、トルク変動（燃焼変動）の悪化の要因は「燃焼期間の長期化」であると特定する。そして、Ｓ１１４で、ＥＣＵ９０は、燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う。燃焼期間短縮制御は、例えば、ＥＣＵ９０が、気流調整弁５８を気筒１０内の気流を強めるように制御するものである。また、燃焼期間短縮制御は、ＥＣＵ９０が気筒１０内のガス温度を上昇させるように吸気バルブ６４のタイミングを制御するものであっても良い。具体的には、ＥＣＵ９０は、吸気バルブ６４を開くタイミングを早める（筒内にガスを入れるタイミングを早める）ように制御する。

Ｓ１１２の吹き消え抑制制御、或いは、Ｓ１１４の燃焼期間短縮制御を行った後は、再びＳ１０４に戻り、内燃機関１００のトルクの変動が、まだトルク変動限界の状態にあるかを確認する。そして、トルク変動限界の状態である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）には、再びＳ１０６以降の処理を行う。すなわち、トルク変動の悪化が抑制されるまで、吹き消え抑制制御（Ｓ１１２）或いは燃焼期間短縮制御（Ｓ１１４）を継続する。

以上説明した本実施形態の火花点火式内燃機関１００によれば、強いノックが発生しているか否かにより、トルク変動（燃焼変動）の要因が、「失火」なのか、「燃焼期間の長期化」なのかを簡易に特定することができる。そして、その要因に応じた処理が行われるため、的確にトルク変動の悪化を抑制することができる。また、トルク変動（燃焼変動）を抑制するために、Ａ／Ｆを低下させたりＥＧＲ率を低下させることが無いため、熱効率が低下しない。なお、以上説明した本実施形態の内燃機関１００では、「強いノックが発生している」か否かを判定したが、単に「ノックが発生している」か否かを判定して制御を行うものであっても良い。

以上説明した実施形態の内燃機関１００は、ノックセンサ３２によって内燃機関１００全体で、すなわち、複数の気筒１０まとめて強いノックの発生有無を確認し、複数の気筒１０まとめて吹き消え抑制制御を行った。しかし、気筒１０毎に強いノックの発生有無を確認し、気筒１０毎に吹き消え抑制制御を行っても良い。図７は、その場合のトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。図７のフローの各ステップのうち、図６のフローの各ステップと異なるのはＳ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２１２であるため、それらのステップについて中心に説明し、それ以外のステップについては説明を省略するか、或いは、詳細に説明しない。

図７に示すように、Ｓ２０６で、ＥＣＵ９０は、気筒１０毎に強いノックが発生しているか（強ノック発生の状態であるか）を確認する。Ｓ２０６におけるノックの発生を検出するための手段（ノック検出手段）は、例えば、気筒１０毎に設けられた筒内圧センサ３４である。各気筒１０の筒内圧センサ３４は、気筒１０内の圧力を検出し、その検出値をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、入力された各気筒１０の圧力の値に対して、ハイパスフィルタ等を用いて高周波の圧力振動成分を抽出する。そして、その高周波の圧力振動成分が、予め定められた値を超えている場合に、強ノック発生の状態と判断する。ＥＣＵ９０は、これを各気筒１０の圧力毎に行う。ここで、予め定められた値は、内燃機関１００の回転数又はトルク、或いは、それらの両方に基づいて変更するものであっても良い。例えば、回転数およびトルクが高くなる程、高い値が設定されたテーブルを予め用意しておき、Ｓ２０６の時点における回転数およびトルクに対応する値をテーブルから読み出し、それを「予め定められた値」として用いる。

Ｓ２０６で、強ノック発生の状態の気筒１０が１つでもある場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）には、Ｓ２０８に進む。Ｓ２０８で、ＥＣＵ９０は、強ノック発生の状態の気筒１０において点火プラグ４６の火花が吹き消えている（失火している）と判定する。そして、Ｓ２１２で、ＥＣＵ９０は、強ノック発生の状態の気筒１０のみに対して、火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行う。すなわち、例えば、ＥＣＵ９０が、強いノックが発生している気筒１０の気流調整弁５８を、その気筒１０内の気流を低下させるように制御する。一方、強ノック発生の状態の気筒１０が１つも無い場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）には、Ｓ２１０に進む。Ｓ２１０で、ＥＣＵ９０は、燃焼期間が長期化していると判定し、Ｓ２１４で、ＥＣＵ９０は、燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う。

以上説明したように、筒内圧センサ３４を用いて気筒１０毎に強いノックの発生有無を検出すれば、気筒１０毎に失火が起きているかを判定でき、失火が起きている気筒１０に対してのみ吹き消え抑制制御を行うことができる。従来技術である特許文献１，２のように、失火の有無を内燃機関の回転速度変動量に基づいて判定した場合には、内燃機関の運転状態によっては失火の検出精度に問題があり、どの気筒で失火が発生しているか判定できず、気筒毎に制御をすることは不可能である。しかし、以上説明した実施形態によれば、的確に失火を検出することができ、気筒１０毎に失火の有無を特定し、気筒１０毎に制御することが可能である。

以上説明した実施形態の内燃機関１００は、強いノックの発生有無によってトルク変動の要因を特定した。しかし、図３および図４から分かるように、ノックの発生時は気筒１０内の最大圧力が高くなるため、ノックの発生有無の代わりに、最大圧力の値を用いてトルク変動の要因を特定しても良い。図８は、その場合のトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。図８のフローの各ステップのうち、図６のフローの各ステップと異なるのはＳ３０６であるため、そのステップについて中心に説明し、それ以外のステップについては説明を省略するか、或いは、詳細に説明しない。

図８に示すように、Ｓ３０６で、ＥＣＵ９０は、気筒１０内の最大圧力が予め定められた圧力（規定値）を超えている高圧力状態であるかを確認する。気筒１０内の圧力は、例えば、筒内圧センサ３４によって取得する（圧力検出手段は、筒内圧センサ３４である）。気筒１０内の最大圧力は、例えば、連続する１０サイクルにおける気筒１０内の最大の圧力値とすることができる。複数の気筒１０がある場合には、気筒１０毎の最大圧力のうち、最大の値をＳ３０６の最大圧力として用いてもよい。

Ｓ３０６で、気筒１０内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態である場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）には、Ｓ３０８に進む。Ｓ３０８で、ＥＣＵ９０は、点火プラグ４６の火花が吹き消えている（失火している）と判定し、Ｓ３１２で、ＥＣＵ９０は、吹き消え抑制制御を行う。一方、Ｓ３０６で、気筒１０内の最大圧力が予め定められた圧力を超えていない（高圧力状態ではない）場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）には、Ｓ３１０に進む。Ｓ３１０で、ＥＣＵ９０は、燃焼期間が長期化していると判定し、Ｓ３１４で、ＥＣＵ９０は、燃焼期間短縮制御を行う。

なお、Ｓ３０６で、ＥＣＵ９０は、気筒１０毎に設けられた筒内圧センサ３４を用いて、気筒１０毎に、気筒１０内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態であるかを確認しても良い。そして、Ｓ３０８で、ＥＣＵ９０は、高圧力状態である気筒１０において点火プラグ４６の火花が吹き消えている（失火している）と判定し、Ｓ３１２で、ＥＣＵ９０は、高圧力状態である気筒１０のみに対して、吹き消え抑制制御を行っても良い。

以上、本発明の実施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。

１０，１０−１，１０−２，１０−３，１０−４ 気筒、１２ スロットル弁、１３ 吸気管、１５ 吸気マニホールド、１８ 排気マニホールド、１９ 排気管、２０ 触媒、２１ ＥＧＲ装置、２２ ＥＧＲ管、２３ ＥＧＲクーラ、２４ ＥＧＲ弁、２５ ＥＧＲ通路、３０ トルクセンサ、３２ ノックセンサ、３４ 筒内圧センサ、３６ 空燃比センサ、４０ シリンダブロック、４１ シリンダヘッド、４２ シリンダ、４３ 燃焼室、４６ 点火プラグ、５０ ピストン、５１ コネクティングロッド、５６ インジェクタ、５８ 気流調整弁、６０ 吸気ポート、６２ 排気ポート、６４ 吸気バルブ、６６ 排気バルブ、９０ ＥＣＵ、１００ 火花点火式内燃機関。

Claims (8)

1. 火花点火式内燃機関であって、
   前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
   前記内燃機関におけるノックの発生を検出するノック検出手段と、
   前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノックが発生しているノック発生状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、
   前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノック発生状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、火花点火式内燃機関。
2. 請求項１に記載の火花点火式内燃機関であって、
   前記ノック検出手段は、気筒毎に前記ノックの発生を検出し、
   前記制御手段は、気筒毎に前記ノック発生状態に応じて前記吹き消え抑制制御を行う、火花点火式内燃機関。
3. 請求項１または２に記載の火花点火式内燃機関であって、
   前記ノック検出手段は、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであり、
   前記制御手段は、前記気筒内の圧力から抽出された高周波の圧力振動成分が、前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも１つに応じて予め定められた値を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、火花点火式内燃機関。
4. 請求項１に記載の火花点火式内燃機関であって、
   前記ノック検出手段は、ノックの強度を検出するノックセンサであり、
   前記制御手段は、前記ノックの強度が前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも１つに応じて予め定められた強度を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、火花点火式内燃機関。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関であって、
   前記制御手段は、前記吹き消え抑制制御を、気筒内の気流を低下させるように気流調整弁を制御することで行う、火花点火式内燃機関。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関であって、
   前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内の気流を強めるように気流調整弁を制御することで行う、火花点火式内燃機関。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関であって、
   前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内のガス温度を上昇させるように吸気バルブのタイミングを制御することで行う、火花点火式内燃機関。
8. 火花点火式内燃機関であって、
   前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
   前記内燃機関の気筒内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記内燃機関における前記気筒内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、
   前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記高圧力状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、火花点火式内燃機関。