JP5920036B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
プレイグニッションが発生し易い運転領域であるプレイグニッション領域を基準として、内燃機関の運転状態が非プレイグニッション領域からプレイグニッション領域に移行する領域移行運転が行われるときに、前記オイルジェットによるオイルの連続噴射を禁止し、当該連続噴射を禁止してから前記ピストンに対するデポジットの付着量を最大許容量以下に減少させるのに必要な期間として設定された実行期間が経過した後にオイルの連続噴射を開始するオイルジェット制御手段と、
前記ピストンの温度とオイルの噴射停止時間のうち少なくとも一方に基いて設定される間欠噴射条件が前記実行期間中に成立した場合にオイルの間欠噴射を実行し、前記実行期間が経過するか、または前記間欠噴射による前記ピストンの冷却が不十分である場合に前記間欠噴射を停止してオイルの連続噴射に移行する手段と、
前記領域移行運転が行われるときに、プレイグニッションを抑制する抑制制御を実行し、前記実行期間が経過した後に当該抑制制御を終了するプレイグニッション抑制手段と、を備えることを特徴とする。
前記プレイグニッション検出手段の検出結果に基いてプレイグニッションの抑制が完了したか否かを判定し、前記実行期間が経過してもプレイグニッションの抑制が完了していないと判定した場合に、前記実行期間を延長してオイルの間欠噴射を継続する制御期間補正手段と、を備える。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、車両等に搭載される内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1は、エンジン10に搭載された複数気筒のうち1つの気筒のみを例示したもので、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数の内燃機関に適用されるものである。エンジン10の気筒には、ピストン12により燃焼室14が形成されており、ピストン12は、クランク軸16に連結されている。また、エンジン10は、気筒に吸入空気を吸込む吸気通路18と、気筒から排気ガスが排出される排気通路20とを備えている。吸気通路18には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ22が設けられ、排気通路20には、排気ガスを浄化する触媒24が設けられている。
一般に、ピストン12の頂面にデポジットが付着していると、このデポジットが着火源となることにより、プレイグニッション(点火前の自着火)が発生し易い。このため、本実施の形態では、特定の運転条件が成立した場合に、ピストン12の頂面にデポジットが付着するのを抑制するデポジット付着抑制制御と、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制御とを実行する構成としている。以下、これらの制御について、過給機を備えたエンジンを例に挙げて説明する。なお、本発明は、過給機付きの内燃機関に限定されるものではなく、非過給型の内燃機関にも広く適用されるものである。
次に、図4を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図4は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図4に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、領域移行運転が行われるか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、本ルーチンを終了する。また、ステップ100の判定が成立した場合には、ステップ102でデポジット付着抑制制御を実行し、ステップ104でプレイグニッション抑制制御を実行する。
次に、図5及び図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成において、非プレイグニッション領域でオイル噴射を停止することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図5は、本発明の実施の形態2において、低負荷〜中間負荷領域におけるピストン温度とデポジット付着量との関係を示す特性線図である。なお、図5中の点Pは、前記図2中に示す低負荷領域のうちデポジットが最も付着し易い領域(1)において、オイルジェット42によりオイル噴射を実行した状態に対応している。また、点Qは、領域(1)において、オイル噴射を停止した状態に対応している。図5に示すように、ピストン温度が上昇すると、ピストン頂面のデポジット付着量は急速に減少する傾向がある。このため、本実施の形態では、デポジットが最も付着し易い低負荷〜中間負荷領域において、オイル噴射を停止する構成としている。
次に、図7及び図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1または2と同様の構成において、プレイグニッション抑制制御としてA/Fリッチ化制御を採用したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図7は、本発明の実施の形態3において、エンジンの運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態では、実施の形態1とほぼ同様に、運転状態が点Dから点Eに向けて移行する領域移行運転が行われるときに、例えば点Eにおいて、デポジット付着抑制制御とプレイグニッション抑制制御とを実行する。本実施の形態において、プレイグニッション抑制制御では、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御するA/Fリッチ化制御を実行する。この結果、点Eでは、プレイグニッション抑制制御の実行中に排気空燃比がリッチ空燃比に保持され、当該抑制制御が終了してからは、空燃比制御により排気空燃比がストイキに保持される。なお、上記制御では、点Eにおいて排気空燃比を最終的にストイキに保持する場合を例示したが、本発明では、点Eでの目標空燃比を必ずしもストイキに設定する必要はない。即ち、本発明は、運転状態が点Dから点Eに向けて移行するときに、排気空燃比を少なくとも通常時(領域移行運転の非実行時)の目標空燃比よりもリッチ側に制御すればよいものである。
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1乃至3の何れかと同様の構成に加えて、プレイグニッション抑制制御の終了後におけるプレイグニッションの発生状態に基いて前記実行期間を補正することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
本実施の形態では、まず、デポジット付着抑制制御及びプレイグニッション抑制制御の実行期間が経過した後(これらの抑制制御を終了すべき時点)において、プレイグニッションの発生状態が反映される検出パラメータを取得する。検出パラメータとしては、例えば筒内圧や、点火プラグ28の電極間に流れるイオン電流等を含む各種のパラメータが考えられる。プレイグニッションの発生時には、通常の燃焼時と比較して筒内圧が大きく上昇したり、前記イオン電流が増加する特性があるので、この特性に基いてプレイグニッションの発生を検出することができる。なお、本実施の形態では、検出パラメータとして筒内圧を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
次に、図9を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図9は、本発明の実施の形態4において、ECUにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態では、まず、ステップ200〜210において、実施の形態1(図4)と同様の処理を実行する。次に、ステップ212では、例えば筒内圧センサ56の出力に基いて、ピストン頂面のデポジットに起因するプレイグニッションの発生を検出し、当該プレイグニッションの抑制が完了したか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、まだプレイグニッションの抑制が完了していないので、ステップ214で実行期間を延長した後に、ステップ206に戻る。また、ステップ212の判定が成立した場合には、ステップ216,218によりプレイグニッション抑制制御及びデポジット付着抑制制御を終了する。続いて、ステップ220では、実行期間が補正された場合において、補正後の実行期間を学習する。
次に、図10及び図11を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1乃至4の何れかと同様の構成に加えて、低負荷低回転領域でオイル噴射を停止した状態から高負荷領域に移行した場合の制御を具体化したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図10は、本発明の実施の形態5において、エンジンの運転領域と、領域移行運転の一例を示す説明図である。また、図11は、領域移行運転時のエンジントルク、エンジン回転数、ピストン温度及びピストン頂面のデポジット付着量を示すタイミングチャートである。これらの図に示すように、本実施の形態では、低負荷低回転領域(非プレイグニッション領域)でオイル噴射を停止した状態(点F)から、高負荷領域(点G)に移行する領域移行運転が行われる場合に、次のようなデポジット付着抑制制御を実行する。
(1)オイル噴射の停止状態を一定期間保持し、ピストン温度が許容限界温度の近傍まで上昇してから、オイルの間欠噴射を実行する。
(2)間欠噴射を実行しても、ピストンの冷却が不十分な場合には、間欠噴射から連続噴射に移行する。
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 スロットルバルブ
24 触媒
26 燃料噴射弁
28 点火プラグ
30 吸気バルブ
32 排気バルブ
34 過給機
36 ウェイストゲートバルブ
38 インタークーラ
40 オイルパン
42 オイルジェット
44 オイルポンプ
46 流量制御弁
48 リリーフ弁
50 クランク角センサ
52 エアフローセンサ
54 水温センサ
56 筒内圧センサ
60 ECU
Claims (4)
- 内燃機関のピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、
プレイグニッションが発生し易い運転領域であるプレイグニッション領域を基準として、内燃機関の運転状態が非プレイグニッション領域からプレイグニッション領域に移行する領域移行運転が行われるときに、前記オイルジェットによるオイルの連続噴射を禁止し、当該連続噴射を禁止してから前記ピストンに対するデポジットの付着量を最大許容量以下に減少させるのに必要な期間として設定された実行期間が経過した後にオイルの連続噴射を開始するオイルジェット制御手段と、
前記ピストンの温度とオイルの噴射停止時間のうち少なくとも一方に基いて設定される間欠噴射条件が前記実行期間中に成立した場合にオイルの間欠噴射を実行し、前記実行期間が経過するか、または前記間欠噴射による前記ピストンの冷却が不十分である場合に前記間欠噴射を停止してオイルの連続噴射に移行する手段と、
前記領域移行運転が行われるときに、プレイグニッションを抑制する抑制制御を実行し、前記実行期間が経過した後に当該抑制制御を終了するプレイグニッション抑制手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記実行期間は、前記ピストンに付着したデポジットの付着量がプレイグニッションの発生を抑制可能な量まで減少するのに必要な最小限の期間として設定してなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- プレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出手段と、
前記プレイグニッション検出手段の検出結果に基いてプレイグニッションの抑制が完了したか否かを判定し、前記実行期間が経過してもプレイグニッションの抑制が完了していないと判定した場合に、前記実行期間を延長してオイルの間欠噴射を継続する制御期間補正手段と、
を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記制御期間補正手段により延長された前記実行期間と、内燃機関の運転状態との関係を記憶して学習する手段を備えてなる請求項3に記載の内燃機関の制御装置。
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