WO2013114585A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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寛之 杉原
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine suitable for executing control of an internal combustion engine mounted on a vehicle.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-046140 Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-050878 Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-244831
  • a catalyst for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine.
  • the possibility that the catalyst will be physically damaged by the heat increases, and therefore, it is necessary to control so as not to exceed the upper threshold. That is, it is necessary to control the catalyst temperature within an appropriate temperature range.
  • the above-described control that suppresses the occurrence of abnormal combustion by increasing the fuel amount or retarding the ignition timing affects the catalyst temperature.
  • the catalyst temperature since the catalyst temperature is not taken into consideration, there is a possibility that the catalyst cannot sufficiently exhibit its purification ability by the control for suppressing the occurrence of abnormal combustion.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • the present invention has a temperature range in which control for suppressing the occurrence of abnormal combustion and the purification ability of the catalyst can be suitably achieved. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can achieve both catalyst temperature control for controlling the catalyst temperature.
  • a first invention is a control device for an internal combustion engine, Catalyst temperature acquisition means for acquiring the catalyst temperature of the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine; Abnormal combustion detection means for detecting abnormal combustion occurring in the combustion chamber of the internal combustion engine; Gas control means for controlling the amount of intake air flowing into the combustion chamber and the temperature of exhaust gas flowing into the catalyst; Fuel injection amount control means for controlling the fuel injection amount supplied into the combustion chamber; A first mode that suppresses the occurrence of abnormal combustion while increasing the catalyst temperature by the gas control unit based on the catalyst temperature acquired by the catalyst temperature acquisition unit when the abnormal combustion detection unit detects abnormal combustion; A second mode for suppressing the occurrence of abnormal combustion while suppressing an increase in the catalyst temperature by the fuel injection amount control means, and a third mode for suppressing the occurrence of abnormal combustion by the gas control means and the fuel injection amount control means. And an abnormal combustion suppression mode selection means for selecting any one of the above.
  • the second invention is the first invention, wherein
  • the abnormal combustion suppression mode selection means includes When the catalyst temperature acquired by the catalyst temperature acquisition means is equal to or lower than the activation temperature, when the abnormal combustion detection means detects abnormal combustion, the first mode is selected, When the catalyst temperature acquired by the catalyst temperature acquisition means is equal to or higher than an upper threshold value higher than the activation temperature, when the abnormal combustion detection means detects abnormal combustion, the second mode is selected, Selecting the third mode when the abnormal combustion detection means detects abnormal combustion when the catalyst temperature acquired by the catalyst temperature acquisition means is higher than the activation temperature and lower than the upper limit threshold; It is characterized by.
  • 3rd invention is 1st invention or 2nd invention,
  • a supercharger having a turbine in the exhaust passage upstream of the catalyst;
  • a bypass passage that bypasses the turbine by connecting the exhaust passage upstream of the turbine and the exhaust passage between the turbine and the catalyst;
  • a wastegate valve capable of opening and closing the bypass passage
  • the gas control means includes WGV control means for opening the waste gate valve, In the first mode, the waste gate valve is opened by the WGV control means, In the second mode, the fuel injection amount is increased and corrected by the fuel injection amount control means,
  • the third mode is characterized in that the waste gate valve is opened by the WGV control means, and the fuel injection amount is increased and corrected by the fuel injection amount control means.
  • 4th invention is set in 3rd invention, It further comprises an ignition timing control means capable of changing the ignition timing,
  • the first mode and the third mode further include a control for retarding the ignition timing by the ignition timing control means.
  • the fifth invention is the fourth invention, wherein An intake valve that opens and closes between the intake passage of the internal combustion engine and the combustion chamber; An exhaust valve that opens and closes between the exhaust passage and the combustion chamber; A variable valve timing device capable of changing a valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve; The first mode and the third mode further include a control for increasing a valve overlap amount by the variable valve timing device.
  • the catalyst that controls the catalyst temperature within a temperature range in which the control for suppressing the occurrence of abnormal combustion and the purification ability of the catalyst can be suitably exhibited. It is possible to achieve both temperature control.
  • the waste gate valve is opened in the first mode.
  • the high-temperature exhaust gas bypasses the turbine having a large heat capacity and flows into the catalyst from the bypass passage. Therefore, it is possible to promote an increase in the catalyst temperature when the catalyst is warmed up. Further, when the waste gate valve is opened, the supercharging pressure is reduced and the intake air amount is reduced. Therefore, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed. Therefore, both catalyst warm-up and abnormal combustion suppression can be achieved.
  • the fuel injection amount is corrected to increase. By correcting the fuel injection amount to be increased, the in-cylinder atmosphere temperature can be reduced, occurrence of abnormal combustion can be suppressed, and increase in the catalyst temperature can be suppressed.
  • the waste gate valve is opened and the fuel injection amount is corrected to be increased. Thereby, since the amount of intake air is reduced and the in-cylinder atmosphere temperature is lowered, the occurrence of abnormal combustion can be more reliably suppressed.
  • control for retarding the ignition timing is added to the first mode and the third mode, fuel consumption and emission performance can be further improved.
  • control for increasing the valve overlap amount is added to the first mode and the third mode, fuel consumption and emission performance can be further improved.
  • Embodiment 1 of the present invention it is one of the engine models implemented by the ECU 50.
  • Embodiment 1 of this invention it is a flowchart of the control routine which ECU50 performs.
  • the second embodiment of the present invention it is one of the engine models implemented by the ECU 50.
  • the third embodiment of the present invention it is one of the engine models implemented by the ECU 50.
  • Embodiment 3 of this invention it is a flowchart of the control routine which ECU50 performs.
  • Embodiment 4 of this invention it is a flowchart of the control routine which ECU50 performs.
  • Embodiment 5 of this invention it is a flowchart of the control routine which ECU50 performs.
  • Embodiment 6 of the present invention it is one of the engine models implemented by the ECU 50.
  • Embodiment 6 of this invention it is a flowchart of the control routine which ECU50 performs.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • the system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10 that is downsized by supercharging.
  • the internal combustion engine 10 is mounted on a vehicle or the like and used as a power source.
  • the internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 is an in-line four-cylinder type, in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto.
  • an injector 12 that directly injects fuel into the cylinder (combustion chamber), an ignition plug 13 for igniting the air-fuel mixture, and an in-cylinder pressure sensor 14 that outputs a signal corresponding to the in-cylinder pressure.
  • An intake passage 16 and an exhaust passage 18 are connected to each cylinder of the internal combustion engine 10.
  • An intake valve 20 that opens and closes the inside of the cylinder (combustion chamber) and the intake passage 16 is provided at the downstream end of the intake passage 16.
  • An exhaust valve 22 that opens and closes between the cylinder (combustion chamber) and the exhaust passage 18 is provided.
  • An air-fuel ratio sensor 23 that outputs a signal corresponding to the exhaust air-fuel ratio is provided in the vicinity of the joining portion of the exhaust passage 18.
  • the internal combustion engine 10 includes a turbocharger 24 that performs supercharging with the energy of exhaust gas.
  • the turbocharger 24 includes a turbine 24a that is rotated by the energy of the exhaust gas, and a compressor 24b that is rotated by being driven by the turbine 24a.
  • the turbine 24 a is disposed in the exhaust passage 18 downstream of the air-fuel ratio sensor 23.
  • the compressor 24 b is provided in the middle of the intake passage 16.
  • a bypass passage 32 that connects the exhaust passage 18 near the inlet of the turbine 24a and the exhaust passage 18 near the outlet of the turbine 24a to bypass the turbine 24a.
  • the bypass passage 32 is provided with an electronically controlled waste gate valve (hereinafter referred to as WGV (Waste Gate Valve)) 34 that can open and close the bypass passage 32 arbitrarily.
  • WGV Waste Gate Valve
  • a catalyst 36 for purifying harmful components in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 18 downstream of the turbine 24a.
  • the catalyst 36 for example, a three-way catalyst is used.
  • a temperature sensor 37 that outputs a signal corresponding to the catalyst temperature is provided in the vicinity of the catalyst 36.
  • an air cleaner 38 is provided Near the inlet of the intake passage 16, an air cleaner 38 is provided.
  • An air flow meter 40 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air taken into the intake passage 16 is provided in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 38.
  • a compressor 24 b is provided downstream of the air flow meter 40.
  • a water-cooled intercooler 42 is provided downstream of the compressor 24b.
  • An electronically controlled throttle valve 44 is provided downstream of the intercooler 42.
  • the fresh air drawn through the air cleaner 38 is compressed by the compressor 24b of the turbocharger 24 and then cooled by the intercooler 42.
  • the cooled fresh air passes through the throttle valve 44 and is distributed to each cylinder and flows in.
  • the system of this embodiment further includes an ECU (Electronic Control Unit) 50.
  • ECU50 is comprised by the arithmetic processing apparatus provided with the memory circuit containing ROM, RAM, etc., for example.
  • the operating state of the internal combustion engine 10 such as a crank angle sensor 52 for detecting the crank angle and the crank angular velocity is detected.
  • various sensors are connected.
  • Various actuators for controlling the operation state of the internal combustion engine 10 such as the injector 12, the spark plug 13, the WGV 34, and the throttle valve 44 are connected to the output side of the ECU 50.
  • the ECU 50 has a function of storing various data that changes according to the crank angle as time series data together with the crank angle.
  • the time series data includes various sensor outputs and various indexes, parameters, and the like calculated based on the outputs.
  • the ECU 50 is mounted with an engine model that defines the relationship among the operation amounts of various actuators and the fuel consumption, output (torque), and emissions.
  • the engine model shown in FIG. 2 is included.
  • the ECU 50 can calculate the operation amounts of various actuators that satisfy the requirements of fuel consumption, output (torque), and emissions using the engine model.
  • ECU50 controls the driving
  • the crank angle and the engine speed are calculated based on the output of the crank angle sensor 52, and the intake air amount is calculated based on the output of the air flow meter 40.
  • the engine load is calculated based on the intake air amount, the engine speed and the like.
  • the fuel injection amount is calculated based on the intake air amount, the load, and the like.
  • a basic amount of the fuel injection amount for example, a fuel amount that makes the exhaust air-fuel ratio a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) is set.
  • the fuel injection timing and ignition timing are determined based on the crank angle. When these times arrive, the injector 12 and the spark plug 13 are driven. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in the cylinder, and the internal combustion engine 10 can be operated.
  • the first mode for suppressing the occurrence of abnormal combustion while increasing the catalyst temperature by the gas control means based on the catalyst temperature, and the fuel injection amount control One of the second mode in which the occurrence of abnormal combustion is suppressed while suppressing the increase in the catalyst temperature by the means, and the third mode in which occurrence of abnormal combustion is suppressed by the gas control means and the fuel injection control means is selected. It was decided.
  • the ECU 50 selects any one of the first to third modes based on the catalyst temperature, and executes the following control.
  • (1) First Mode When the catalyst temperature is lower than the activation temperature, the “first mode” is selected. In the first mode, at least the WGV 34 is opened. When the WGV 34 is opened, high-temperature exhaust gas bypasses the turbine 24a portion having a large heat capacity and flows into the catalyst 36 from the bypass passage 32. Therefore, it is possible to promote an increase in the catalyst temperature when the catalyst is warmed up. Further, when the WGV 34 is opened, the supercharging pressure is reduced and the intake air amount is reduced. Therefore, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed.
  • Second Mode When the catalyst temperature is equal to or higher than the upper limit threshold higher than the activation temperature, the “second mode” is selected. In the second mode, the fuel injection amount is corrected to increase. By correcting the fuel injection amount to be increased, the in-cylinder atmosphere temperature can be reduced, occurrence of abnormal combustion can be suppressed, and increase in the catalyst temperature can be suppressed.
  • Third Mode When the catalyst temperature is higher than the activation temperature and lower than the upper threshold, “third mode” is selected. In the third mode, at least the WGV 34 is opened and the fuel injection amount is corrected to increase. Thereby, since the amount of intake air is reduced and the in-cylinder atmosphere temperature is lowered, the occurrence of abnormal combustion can be more reliably suppressed.
  • FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. This routine is executed, for example, every cycle.
  • the ECU 50 determines whether or not abnormal combustion has occurred (step S100).
  • the operating range determined by the engine speed and the load factor is an abnormal combustion occurrence region of low rotation and high load, and the output value of the in-cylinder pressure sensor 14 at the crank angle near the ignition timing is
  • the ECU 50 determines that abnormal combustion has occurred in the combustion chamber. If abnormal combustion has not occurred, then the processing of this routine is terminated.
  • the ECU 50 determines whether or not the catalyst warm-up has been completed (step S110). For example, the ECU 50 acquires the catalyst temperature based on a signal output from the temperature sensor 37. The ECU 50 determines that the catalyst warm-up has been completed when the catalyst temperature has reached the activation temperature.
  • the ECU 50 selects the “first mode” (step S120).
  • the WGV 34 is opened.
  • the WGV 34 is opened, the exhaust gas flows into the catalyst 36 from the bypass passage 32. Since the exhaust gas bypasses the turbine 24a having a large heat capacity, the high temperature exhaust gas can flow into the catalyst 36. Therefore, even if abnormal combustion occurs during catalyst warm-up, the catalyst temperature can be raised. Further, when the WGV 34 is opened, the supercharging pressure is reduced and the intake air amount is reduced. Therefore, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed. Therefore, both catalyst warm-up and abnormal combustion suppression can be achieved.
  • the WGV 34 is opened and the throttle opening of the throttle valve 44 is increased in order to satisfy the required torque.
  • the ECU 50 calculates the throttle opening and the WGV opening that satisfy the required torque based on the engine model.
  • the ECU 50 determines whether or not the catalyst temperature is equal to or higher than the upper limit threshold (step S130).
  • the upper threshold is an upper limit for preventing overheating (OT) of the catalyst 36, and is set to a value higher than the activation temperature.
  • the ECU 50 selects the “second mode” (step S140).
  • the fuel injection amount is corrected to increase. For example, a new fuel injection amount is set by adding a correction amount to the basic fuel injection amount according to the load factor. By correcting the fuel injection amount to be increased, the in-cylinder atmosphere temperature can be reduced, occurrence of abnormal combustion can be suppressed, and increase in the catalyst temperature can be suppressed.
  • step S150 the ECU 50 selects the “third mode” (step S150).
  • the WGV 34 is opened, the opening degree of the throttle valve 44 is increased, and the fuel injection amount is corrected to be increased. Since the intake air amount is reduced and the in-cylinder atmosphere temperature is lowered, the occurrence of abnormal combustion can be more reliably suppressed.
  • the ECU 50 uses the engine model shown in FIG. 2 to open the opening of the throttle valve 44 and the opening of the WGV 34 that satisfy the conditions that maximize the fuel efficiency while ensuring torque ⁇ threshold and emission ⁇ threshold. The combination of the degree and the fuel injection amount is calculated. Since the catalyst temperature in step S150 is within a suitable range, it is not necessary to increase or suppress the catalyst temperature. Therefore, in the control for suppressing the occurrence of abnormal combustion, it is possible to select the actuator control that provides the highest fuel efficiency.
  • step S120 step S140, or step S150
  • the ECU 50 determines whether or not the abnormal combustion index is equal to or less than a threshold value.
  • the abnormal combustion threshold is, for example, the number of occurrences or the occurrence frequency of abnormal combustion. If the abnormal combustion index is less than or equal to the threshold value, the processes after step S110 are executed again. When the abnormal combustion index is larger than the threshold value, the routine is terminated.
  • any one of the first mode, the second mode, and the third mode can be selected according to the catalyst temperature when abnormal combustion occurs. For this reason, according to the system of the present embodiment, even when abnormal combustion is detected, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed while the catalyst temperature is controlled within a suitable temperature range.
  • the catalyst temperature is acquired from the output signal of the temperature sensor 37, but the method for acquiring the catalyst temperature is not limited to this.
  • the catalyst temperature may be estimated from the operation history of the internal combustion engine 10. This point is the same in the following embodiments.
  • the determination as to whether or not abnormal combustion has occurred is processed based on the output value of the in-cylinder pressure sensor 14, but this determination method is
  • the present invention is not limited to this.
  • the internal combustion engine 10 includes a knock sensor for detecting knocking strength, and determines that abnormal combustion has occurred when the operation region is in the abnormal combustion occurrence region and the knocking strength is equal to or greater than the knock threshold. It's also good. This point is the same in the following embodiments.
  • the present invention is not limited to such an in-cylinder injection type internal combustion engine, but is also a port injection type internal combustion engine provided with a port injector for port-injecting fuel into an intake port, or a combination of an injector 12 and a port injector.
  • the present invention can be similarly applied to an internal combustion engine.
  • the temperature sensor 37 is the “catalyst temperature acquisition means” in the first invention
  • the WGV 34 and the ECU 50 are the “gas suppression means” in the first invention
  • the injector 12 and the ECU 50 are the “fuel injection amount control means” in the first invention
  • the turbine 24a is the “turbine” in the third invention
  • the bypass passage 32 is the “bypass passage” in the third invention
  • the WGV 34 is the first This corresponds to the “waste gate valve” in the third invention.
  • the ECU 50 executes the process of step S100, so that the “abnormal combustion detecting means” in the first aspect of the invention executes the processes of step S100 to step S150 to execute the first or first step.
  • the “abnormal combustion suppression mode selection means” in the second aspect of the invention is realized. Furthermore, in the first embodiment, the process in step S120 is changed to the “first mode” in the first invention, the process in step S140 is changed to the “second mode” in the first invention, and the process in step S150 is performed. These processes correspond to the “third mode” in the first invention.
  • FIG. 2 System Configuration of Embodiment 2
  • FIG. 1 System Configuration of Embodiment 1
  • FIG. 1 System Configuration of Embodiment 1
  • the ECU 50 of the system of the present embodiment includes an ignition timing control device that can change the ignition timing by the spark plug 13.
  • the ECU 50 is mounted with an engine model that defines the relationship among the operation amounts of various actuators and fuel consumption, output (torque), and emissions.
  • the engine model shown in FIG. 4 is included.
  • the ECU 50 can calculate the operation amounts of various actuators that satisfy the requirements of fuel consumption, output (torque), and emissions using the engine model.
  • FIG. 5 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in the system of the present embodiment.
  • This routine is the same as the routine shown in FIG. 3 except that the process of step S120 is replaced with step S121 and the process of step S150 is replaced with step S151.
  • the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • step S121 the ECU 50 selects the “first mode” (step S121).
  • the WGV 34 is opened and the ignition timing is retarded. By retarding the ignition timing, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed and the catalyst temperature can be raised. Therefore, both abnormal combustion suppression and catalyst warm-up can be achieved.
  • step S121 the WGV 34 is opened and the throttle opening of the throttle valve 44 is increased in order to satisfy the required torque.
  • step S151 when it is determined in step S130 that the catalyst temperature is lower than the upper limit threshold, the ECU 50 selects the “third mode” (step S151).
  • the WGV 34 is opened, the throttle opening of the throttle valve 44 is increased, the fuel injection amount is corrected to increase, and the ignition timing is retarded.
  • the ECU 50 uses the engine model shown in FIG. 4 to open the throttle valve 44 and open the WGV 34 that satisfy the conditions that maximize the fuel consumption while ensuring torque ⁇ threshold and emission ⁇ threshold.
  • the combination of the degree, the fuel injection amount, and the ignition timing is calculated. By adding the ignition timing, fuel consumption and emission performance can be further improved as compared with the first embodiment.
  • the fuel consumption / emission performance is further improved. Can be improved.
  • the present invention is not limited to such an in-cylinder injection type internal combustion engine, but is also a port injection type internal combustion engine provided with a port injector for port-injecting fuel into an intake port, or a combination of an injector 12 and a port injector.
  • the present invention can be similarly applied to an internal combustion engine.
  • the ignition timing control device described above corresponds to the “ignition timing control means” in the fourth aspect of the present invention. Furthermore, in the second embodiment, the process in step S121 corresponds to the “first mode” in the fourth invention, and the process in step S151 corresponds to the “third mode” in the fourth invention. ing.
  • Embodiment 3 FIG. [System Configuration of Embodiment 3] Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is one of the modifications of the first embodiment.
  • the system of the present embodiment has the system configuration shown in FIG. 1 and can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine of FIG.
  • the ECU 50 of the system of the present embodiment includes an ignition timing control device that can change the ignition timing of the spark plug 13 as in the second embodiment.
  • the intercooler 42 includes a cooling water channel
  • the ECU 50 includes a cooling water flow rate control device that can change the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water channel.
  • a variable valve timing device hereinafter referred to as VVT (Variable Valve Timing) 54 that can change the valve timing of at least one of the intake valve 20 and the exhaust valve 22 is connected to the output portion of the ECU 50.
  • VVT Variable Valve Timing
  • the ECU 50 is mounted with an engine model that defines the relationship among the operation amounts of various actuators and fuel consumption, output (torque), and emissions. As an example, the engine model shown in FIG. 6 is included.
  • the ECU 50 can calculate the operation amounts of various actuators that satisfy the requirements of fuel consumption, output (torque), and emissions using the engine model.
  • the ECU 50 selects any one of the first mode, the second mode, and the third mode based on the catalyst temperature when abnormal combustion is detected.
  • the main features of the system of this embodiment are that the valve overlap amount increase control is further added to the abnormal combustion suppression control of the first mode and the third mode in the second embodiment, and the second mode The cooling water flow rate increase control is added to the abnormal combustion suppression control.
  • FIG. 7 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in the system of the present embodiment.
  • This routine is the same as the routine shown in FIG. 5 except that the process of step S121 is replaced with step S122, the process of step S140 is replaced with step S142, and the process of step S151 is replaced with step S152.
  • the same steps as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • step S122 the ECU 50 selects the “first mode” (step S122).
  • the WGV 34 is opened, the ignition timing is retarded, and the valve overlap amount is increased by the VVT 54.
  • the valve overlap amount By increasing the valve overlap amount, the air-fuel mixture is blown out and the catalyst temperature can be raised.
  • the ignition timing is retarded, so that the occurrence of abnormal combustion can be suppressed and the catalyst temperature can be raised.
  • the WGV 34 By opening the WGV 34, high-temperature exhaust gas flows into the catalyst 36, and the catalyst temperature can be raised.
  • the supercharging pressure is reduced and the intake air amount is reduced by opening the WGV 34, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed. Therefore, both catalyst warm-up and abnormal combustion suppression can be achieved.
  • step S122 the WGV 34 is opened and the throttle opening of the throttle valve 44 is increased to satisfy the required torque.
  • the ECU 50 selects the “second mode” (step S142).
  • the fuel injection amount is corrected to increase and the cooling efficiency is increased.
  • the cooling efficiency can be increased by increasing the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water passage for cooling the intercooler 42.
  • the intake air temperature can be lowered and the occurrence of abnormal combustion can be suppressed.
  • step S140 by correcting the fuel injection amount to be increased, the in-cylinder atmosphere temperature can be reduced, occurrence of abnormal combustion can be suppressed, and increase in the catalyst temperature can be suppressed.
  • step S152 the ECU 50 selects the “third mode” (step S152).
  • the WGV 34 is opened, the throttle opening of the throttle valve 44 is increased, the fuel injection amount is corrected to increase, the ignition timing is retarded, and the valve overlap amount is increased. .
  • the occurrence of abnormal combustion can be more suitably suppressed.
  • the ECU 50 uses the engine model shown in FIG. 6 to open the throttle valve 44 and open the WGV 34 that satisfy the conditions that maximize the fuel consumption while ensuring torque ⁇ threshold and emission ⁇ threshold. The combination of the degree, the fuel injection amount, the ignition timing, and the valve overlap amount is calculated. By adding the valve overlap amount, the fuel consumption / emission performance can be further improved as compared with the second embodiment.
  • the present invention is not limited to such an in-cylinder injection type internal combustion engine, but is also a port injection type internal combustion engine provided with a port injector for port-injecting fuel into an intake port, or a combination of an injector 12 and a port injector.
  • the present invention can be similarly applied to an internal combustion engine.
  • the VVT 54 described above corresponds to the “variable valve timing device” in the fifth aspect of the invention. Furthermore, in the third embodiment, the process in step S122 corresponds to the “first mode” in the fifth invention, and the process in step S152 corresponds to the “third mode” in the fifth invention. ing.
  • Embodiment 4 FIG. [System Configuration of Embodiment 4] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 8 to be described later in addition to any configuration of the first to third embodiments.
  • the abnormal combustion suppression control is performed by correcting the increase in the fuel injection amount (step S140 or step S142).
  • FIG. 8 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in the system of the present embodiment. This routine is executed in conjunction with the process of step S140 or step S142 of the embodiment 1-3.
  • the ECU 50 determines whether or not the abnormal combustion suppression control (second mode) based on the fuel injection amount increase correction is selected (step S200).
  • a correction amount (increase value) for the basic amount of fuel injection amount according to the load factor is acquired (step S210).
  • the increase value is calculated based on an engine model mounted on the ECU 50, a map stored in advance in the ECU 50, and the like.
  • step S220 it is determined whether the fuel injection timing calculated based on the engine model or the like mounted on the ECU 50 is in the intake stroke or the compression stroke. If it is the intake stroke, the retard amount of the injection end timing is calculated (step S230). On the other hand, if it is the compression stroke, the advance amount of the injection start timing is calculated (step S240). The ECU 50 corrects the fuel injection amount to be increased by extending the fuel injection timing based on the retard amount / advance amount calculated in step S230 or step S240. Thereafter, fuel injection is executed (step S250). It is determined whether or not the abnormal combustion index is equal to or less than a threshold value (step S260).
  • the abnormal combustion threshold is, for example, the number of occurrences or the occurrence frequency of abnormal combustion.
  • the processes after step S210 are executed again.
  • the abnormal combustion index is larger than the threshold value, the routine is terminated.
  • the fuel injection amount can be corrected to be increased by extending the injection end timing to the retard side.
  • the retard side is the direction in which the distance between the injector 12 and the piston becomes longer, so that the influence of wall surface adhesion can be reduced.
  • the fuel injection amount can be corrected to be increased by extending the injection start timing to the advance side.
  • the advance side is the direction in which the distance between the injector 12 and the piston becomes longer, so that the influence of wall surface adhesion can be reduced.
  • FIG. 5 System Configuration of Embodiment 5
  • a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is one of the modifications of the fourth embodiment.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine of FIG. 9 described later in addition to any configuration of the first to third embodiments. Further, a fuel pump 56 that can change the fuel pressure supplied to the injector 12 is connected to the output portion of the ECU 50.
  • the fuel injection amount is corrected to increase by extending the fuel injection period to the advance side or the retard side.
  • the fuel pressure is increased when the fuel injection amount corrected to increase in the extended fuel injection cannot be injected with the normal fuel pressure.
  • FIG. 9 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in the system of the present embodiment. This routine is different except that the processing of step S231 to step S232 is added between step S230 and step S250, and the processing of step S241 to step S242 is added between step S240 and step S250. This is the same as the routine shown in FIG. In FIG. 9, the same steps as those shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • step S230 it is determined whether or not the fuel injection amount that has been increased and corrected can be injected within the extended fuel injection period by extending the injection end timing to the retard side.
  • Step S231 the ECU 50 calculates the required fuel pressure (step S232).
  • the ECU 50 controls the fuel pump 56 by calculating a required fuel pressure capable of completing the fuel injection amount that has been increased and corrected within the extended fuel injection period using an engine model or the like.
  • step S241 it is determined whether or not the fuel injection amount corrected to increase in the fuel injection period extended by extending the injection start timing to the advance side after step S240 can be injected. Determination is made (step S241). When it is determined that the fuel cannot be injected with the normal fuel pressure, the ECU 50 calculates the required fuel pressure (step S242). The ECU 50 controls the fuel pump 56 by calculating a required fuel pressure capable of completing the fuel injection amount that has been increased and corrected within the extended fuel injection period using an engine model or the like.
  • Embodiment 6 FIG. [System Configuration of Embodiment 6] Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG. This embodiment is one of the modifications of the fourth embodiment.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 11 to be described later in addition to any configuration of the first to third embodiments.
  • a fuel pump 56 capable of changing the fuel pressure supplied to the injector 12 is connected to the output portion of the ECU 50 of the system of the present embodiment.
  • the ECU 50 is mounted with an engine model that defines the relationship between the operation amounts of various actuators and the fuel consumption loss / total fuel injection amount by the fuel pump 56.
  • the engine model shown in FIG. 10 is included.
  • the ECU 50 can calculate the operation amounts of various actuators that satisfy the requirements of fuel consumption loss and total fuel injection amount by the fuel pump 56 using the engine model.
  • the fuel pressure is increased as necessary in addition to increasing the fuel injection amount by extending the fuel injection period to the advance side or the retard side.
  • the split injection control is performed together with the control for increasing the required fuel pressure in the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in the system of the present embodiment.
  • This routine is the same as the routine shown in FIG. 9 except that the process of step S232 is replaced with step S233 and the process of step S242 is replaced with step S243.
  • the same steps as those shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • step S230 when it is determined in step S230 that the normal fuel pressure cannot inject the fuel injection amount that has been increased and corrected within the extended fuel injection period, the ECU 50 sets the required fuel pressure and the required number of injections. Calculate (step S233). Specifically, the ECU 50 uses the engine model of FIG. 10 to satisfy the condition that minimizes the fuel consumption loss due to the fuel pump 56 under the condition that the increased total fuel injection amount can be injected into the extended combustion injection engine. The combination of the fuel pressure, the number of injections, and the injection interval that satisfies the above is calculated. In step S243, the same processing is executed.
  • the performance is not greatly impaired even in abnormal combustion that is unavoidable with single injection, The occurrence of abnormal combustion can be suppressed.

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Abstract

　この発明は、異常燃焼が検出された場合に、異常燃焼の発生を抑制する制御と、触媒温度制御と、を両立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。　内燃機関の排気通路に配置された触媒の触媒温度を取得する。前記内燃機関の燃焼室内で発生した異常燃焼を検出する。前記燃焼室内に流入する吸気量、及び前記触媒に流入する排気の温度を制御するガス制御手段と、燃焼室内に供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段を備える。異常燃焼が検出された場合に、触媒温度に基づいて、前記ガス制御手段により触媒温度を上昇させつつ異常燃焼の発生を抑制する第１モードと、前記燃料噴射量制御手段により触媒温度の上昇を抑制しつつ異常燃焼の発生を抑制する第２モードと、前記ガス制御手段及び前記燃料噴射量制御手段により異常燃焼の発生を抑制する第３モード、のいずれか１つを選択する異常燃焼抑制モード選択手段を備える。

Description

内燃機関の制御装置
　この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
　従来、例えば日本特開２００６－０４６１４０号公報に開示されるように、内燃機関の燃焼室にプレイグニッション等の異常燃焼（点火時期よりも早期に燃焼が始まり、過大な筒内圧が発生する現象）が発生するおそれがある場合に、異常燃焼の発生を抑制することが知られている。本公報には、プレイグニッションの前兆現象を検出した場合に、燃料増量又は点火時期の遅角を実行して、プレイグニッションを抑制する制御が開示されている。
　尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
日本特開２００６－０４６１４０号公報 日本特開平１１－０５０８７８号公報 日本特開昭６１－２４４８３１号公報
　ところで、内燃機関の排気通路には排気を浄化する触媒が設けられている。触媒の浄化能力を十分に発揮させるため、触媒温度を早期に活性温度まで上昇させる必要がある。その一方で、触媒が過度の高温に晒され続けると、その熱により触媒が物理的に破損する可能性が高まるため、上限閾値を超えないように制御する必要もある。すなわち、触媒温度を適切な温度範囲内に制御する必要がある。上述した燃料増量や点火時期の遅角により異常燃焼の発生を抑制する制御は、触媒温度に影響を与える。しかし、従来の制御では、触媒温度を考慮していないため、異常燃焼の発生を抑制する制御によって、触媒がその浄化能力を十分に発揮できないおそれがあった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、異常燃焼が検出された場合に、異常燃焼の発生を抑制する制御と、触媒の浄化能力を好適に発揮できる温度範囲に触媒温度を制御する触媒温度制御と、を両立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。
　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、
　内燃機関の排気通路に配置された触媒の触媒温度を取得する触媒温度取得手段と、
　前記内燃機関の燃焼室内で発生した異常燃焼を検出する異常燃焼検出手段と、
　前記燃焼室内に流入する吸気量、及び前記触媒に流入する排気の温度を制御するガス制御手段と、
　燃焼室内に供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
　前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度に基づいて、前記ガス制御手段により触媒温度を上昇させつつ異常燃焼の発生を抑制する第１モードと、前記燃料噴射量制御手段により触媒温度の上昇を抑制しつつ異常燃焼の発生を抑制する第２モードと、前記ガス制御手段及び前記燃料噴射量制御手段により異常燃焼の発生を抑制する第３モード、のいずれか１つを選択する異常燃焼抑制モード選択手段と、を備えることを特徴とする。
　また、第２の発明は、第１の発明において、
　前記異常燃焼抑制モード選択手段は、
　前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度が活性温度以下の場合において、前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記第１モードを選択し、
　前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度が、前記活性温度よりも高い上限閾値以上の場合において、前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記第２モードを選択し、
　前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度が、前記活性温度よりも高く前記上限閾値よりも低い場合において、前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記第３モードを選択すること、を特徴とする。
　また、第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、
　前記触媒上流の前記排気通路にタービンを有する過給機と、
　前記タービンよりも上流の前記排気通路と、前記タービンから前記触媒までの間の前記排気通路とを接続して、前記タービンを迂回するバイパス通路と、
　前記バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、を更に備え、
　前記ガス制御手段は、前記ウェイストゲートバルブを開くＷＧＶ制御手段を含み、
　前記第１モードは、前記ＷＧＶ制御手段によりウェイストゲートバルブを開き、
　前記第２モードは、前記燃料噴射量制御手段により燃料噴射量を増量補正し、
　前記第３モードは、前記ＷＧＶ制御手段によりウェイストゲートバルブを開き、かつ、前記燃料噴射量制御手段により燃料噴射量を増量補正すること、を特徴とする。
　また、第４の発明は、第３の発明において、
　点火時期を変更可能な点火時期制御手段を更に備え、
　前記第１モード及び前記第３モードは、前記点火時期制御手段により点火時期を遅角する制御を更に含むことを特徴とする。
　また、第５の発明は、第４の発明において、
　前記内燃機関の吸気通路と前記燃焼室との間を開閉する吸気バルブと、
　前記排気通路と前記燃焼室との間を開閉する排気バルブと、
　前記吸気バルブと前記排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング装置と、を更に備え、
　前記第１モード及び前記第３モードは、前記可変バルブタイミング装置によりバルブオーバーラップ量を増大させる制御を更に含むことを特徴とする。
　第１の発明又は第２の発明によれば、異常燃焼が検出された場合に、異常燃焼の発生を抑制する制御と、触媒の浄化能力を好適に発揮できる温度範囲に触媒温度を制御する触媒温度制御とを両立することができる。
　第３の発明によれば、第１モードにおいて、ウェイストゲートバルブが開かれる。ウェイストゲートバルブが開かれることで、高温の排気が、熱容量の大きいタービンを迂回して、バイパス通路から触媒に流入する。そのため、触媒暖機時に触媒温度の上昇を促進させることができる。また、ウェイストゲートバルブが開かれることで、過給圧が減少し、吸入空気量が減少する。そのため、異常燃焼の発生を抑制することができる。よって、触媒暖機と異常燃焼抑制とを両立することができる。
　また、第２モードにおいて、燃料噴射量が増量補正される。燃料噴射量が増量補正されることで、筒内雰囲気温度が低下し、異常燃焼の発生を抑制できると共に、触媒温度の上昇を抑制することができる。
　また、第３モードにおいて、ウェイストゲートバルブが開かれ、かつ、燃料噴射量が増量補正される。これにより、吸入空気量が低減し、かつ、筒内雰囲気温度が低下するため、より確実に異常燃焼の発生を抑制することができる。
　第４の発明によれば、第１モードと第３モードに点火時期を遅角する制御が加えられているため、燃費・エミッション性能をさらに向上させることができる。
　第５の発明によれば、第１モードと第３モードにバルブオーバーラップ量を増大させる制御が加えられているため、燃費・エミッション性能をさらに向上させることができる。
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。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実装しているエンジンモデルの１つである。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実装しているエンジンモデルの１つである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ５０が実装しているエンジンモデルの１つである。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態５において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６において、ＥＣＵ５０が実装しているエンジンモデルの１つである。 本発明の実施の形態６において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、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。
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
　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に示すシステムは、過給によるダウンサイジングが図られた内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等に搭載され、その動力源とされる。図１に示す内燃機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
　内燃機関１０の各気筒には、燃料を気筒内（燃焼室内）に直接噴射するインジェクタ１２、混合気に点火するための点火プラグ１３、および、筒内圧に応じた信号を出力する筒内圧センサ１４が設けられている。
　内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１６および排気通路１８が接続されている。吸気通路１６の下流端には、気筒内（燃焼室内）と吸気通路１６との間を開閉する吸気バルブ２０が設けられている。排気通路１８の上流端には、気筒内（燃焼室内）と排気通路１８との間を開閉する排気バルブ２２が設けられている。排気通路１８の合流部近傍には排気空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ２３が設けられている。
　内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気通路１８に流入する。内燃機関１０は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャ２４を備えている。ターボチャージャ２４は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン２４ａと、タービン２４ａに駆動されて回転するコンプレッサ２４ｂとを備えている。タービン２４ａは、空燃比センサ２３下流の排気通路１８に配置されている。コンプレッサ２４ｂは、吸気通路１６の途中に設けられている。
　タービン２４ａの近傍には、タービン２４ａの入口付近の排気通路１８と、タービン２４ａの出口付近の排気通路１８とを接続して、タービン２４ａを迂回するバイパス通路３２が設けられている。バイパス通路３２には、バイパス通路３２を任意に開閉可能な電子制御式のウェイストゲートバルブ（以下、ＷＧＶ（Waste Gate Valve）という。）３４が設けられている。
　さらに、タービン２４ａ下流の排気通路１８には、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒３６が設けられている。触媒３６には、例えば三元触媒が用いられる。触媒３６の近傍には触媒温度に応じた信号を出力する温度センサ３７が設けられている。
　吸気通路１６の入口付近には、エアクリーナ３８が設けられている。また、エアクリーナ３８の下流近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４０が設けられている。エアフローメータ４０の下流にはコンプレッサ２４ｂが設けられている。コンプレッサ２４ｂの下流には、水冷式のインタークーラ４２が設けられている。インタークーラ４２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ４４が設けられている。
　エアクリーナ３８を通って吸入された新気は、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２４ｂで圧縮された後、インタークーラ４２で冷却される。冷却された新気は、スロットルバルブ４４を通過し、各気筒に分配されて流入される。
　本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ５０の入力側には、上述した筒内圧センサ１４、空燃比センサ２３、エアフローメータ４０の他、クランク角及びクランク角速度を検出するためのクランク角センサ５２等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、上述したインジェクタ１２、点火プラグ１３、ＷＧＶ３４、スロットルバルブ４４等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。
　ＥＣＵ５０は、クランク角に応じて変化する各種のデータを、当該クランク角と共に時系列データとして記憶する機能を備えている。この時系列データには、各種センサ出力、及び当該出力に基づいて算出される各種の指標、パラメータ等が含まれる。
　また、ＥＣＵ５０には、各種アクチュエータの動作量と燃費・出力（トルク）・エミッションとの間の関係を定めたエンジンモデルが実装されている。一例として、図２に示すエンジンモデルが含まれている。ＥＣＵ５０は、エンジンモデルを用いて、燃費・出力（トルク）・エミッションの各要求を満たす各種アクチュエータの動作量を算出可能である。
　ＥＣＵ５０は、各種センサ出力に基づいて、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。例えば、クランク角センサ５２の出力に基づいてクランク角やエンジン回転数（機関回転数）を算出し、エアフローメータ４０の出力に基づいて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基づいてエンジンの負荷（負荷率）を算出する。吸入空気量、負荷等に基づいて燃料噴射量を算出する。燃料噴射量の基本量として、例えば排気空燃比を理論空燃比（ストイキ）にする燃料量が設定される。クランク角に基づいて燃料噴射時期や点火時期を決定する。そして、これらの時期が到来したときに、インジェクタ１２及び点火プラグ１３を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、内燃機関１０を運転することができる。
［実施の形態１における特徴的制御］
　本実施形態のシステムのような過給ダウンサイズエンジンでは、低回転高負荷の運転領域において異常燃焼（点火時期よりも早期に燃焼が始まり過大な筒内圧が発生する現象）が発生し易い。異常燃焼は内燃機関にダメージを与えるため、異常燃焼の発生を抑制する制御が必要である。異常燃焼の発生を抑制する制御として、吸入空気量の低減や燃料噴射量の増量補正などがある。吸入空気量の低減や燃料噴射量の増量補正は、触媒３６の触媒温度に影響を与える。触媒３６がその浄化能力を発揮するためには、触媒温度を早期に活性温度まで上昇させる必要がある。その一方で、触媒３６が過度の高温に晒され続けると、その熱により触媒３６が物理的に破損する可能性が高まるため、上限閾値を超えないように制御する必要もある。すなわち、触媒温度を適切な範囲内に制御する触媒温度制御が必要である。よって、異常燃焼が発生した場合に、異常燃焼の発生を抑制する制御と、触媒温度制御とを両立できることが望ましい。
　そこで、本実施形態のシステムでは、異常燃焼が検出された場合に、触媒温度に基づいて、ガス制御手段により触媒温度を上昇させつつ異常燃焼の発生を抑制する第１モードと、燃料噴射量制御手段により触媒温度の上昇を抑制しつつ異常燃焼の発生を抑制する第２モードと、ガス制御手段及び燃料噴射制御手段により異常燃焼の発生を抑制する第３モード、のいずれか１つを選択することとした。
　本実施形態のシステムにおける特徴的制御の概要について説明する。ＥＣＵ５０は、異常燃焼が検出された場合に、触媒温度に基づいて、第１～第３モードのいずれか１つを選択し、次のような制御を実行する。
（１）第１モード
　触媒温度が活性温度以下の場合には「第１モード」が選択される。第１モードでは、少なくともＷＧＶ３４が開かれる。ＷＧＶ３４が開かれることで、高温の排気が、熱容量の大きいタービン２４ａ部を迂回して、バイパス通路３２から触媒３６に流入する。そのため、触媒暖機時に触媒温度の上昇を促進させることができる。また、ＷＧＶ３４が開かれることで過給圧が減少し、吸入空気量が減少する。そのため、異常燃焼の発生を抑制することができる。よって、触媒暖機と異常燃焼抑制とを両立することができる。
（２）第２モード
　触媒温度が、活性温度よりも高い上限閾値以上の場合には「第２モード」が選択される。第２モードでは、燃料噴射量が増量補正される。燃料噴射量が増量補正されることで、筒内雰囲気温度が低下し、異常燃焼の発生を抑制できると共に、触媒温度の上昇を抑制することができる。
（３）第３モード
　触媒温度が、活性温度よりも高く上限閾値よりも低い場合には「第３モード」が選択される。第３モードでは、少なくともＷＧＶ３４が開かれ、かつ、燃料噴射量が増量補正される。これにより、吸入空気量が低減し、かつ、筒内雰囲気温度が低下するため、より確実に異常燃焼の発生を抑制することができる。
　図３は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、例えば１サイクル毎に実行される。図３に示すルーチンでは、まず、ＥＣＵ５０は、異常燃焼が発生したか否かを判定する（ステップＳ１００）。例えば、エンジン回転数と負荷率とにより定まる運転領域が、低回転高負荷の異常燃焼発生領域にあって、かつ、点火時期近傍のクランク角における筒内圧センサ１４の出力値が、通常燃焼時における設定上限値を超えている場合に、ＥＣＵ５０は、燃焼室内に異常燃焼が発生したと判定する。異常燃焼が発生していない場合には、その後、本ルーチンの処理が終了される。
　一方、異常燃焼が発生した場合には、ＥＣＵ５０は、触媒暖機が完了しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。例えば、ＥＣＵ５０は、温度センサ３７が出力した信号に基づいて触媒温度を取得する。ＥＣＵ５０は、この触媒温度が活性温度に達している場合に、触媒暖機が完了していると判定する。
　触媒暖機が完了していない場合には、ＥＣＵ５０は「第１モード」を選択する（ステップＳ１２０）。第１モードでは、ＷＧＶ３４が開かれる。ＷＧＶ３４が開かれると、排気ガスが、バイパス通路３２から触媒３６に流入する。排気が、熱容量の大きいタービン２４ａを迂回するため、高温の排気を触媒３６に流入させることができる。そのため、触媒暖機時に異常燃焼が発生した場合であっても、触媒温度を上昇させることができる。また、ＷＧＶ３４が開かれることで過給圧が減少し、吸入空気量が減少する。そのため、異常燃焼の発生を抑制することができる。よって、触媒暖機と異常燃焼抑制とを両立することができる。なお、ステップＳ１２０の処理では、要求トルクを満たすため、ＷＧＶ３４を開くと共にスロットルバルブ４４のスロットル開度を高めている。ＥＣＵ５０は、エンジンモデルに基づいて、要求トルクを満たすスロットル開度及びＷＧＶ開度を算出している。
　一方、ステップＳ１１０において、触媒暖機が完了していると判定される場合には、ＥＣＵ５０は、触媒温度が上限閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。上限閾値は、触媒３６の過昇温（ＯＴ）を防ぐための上限値であり、活性温度よりも高い値に設定されている。触媒温度が上限閾値以上である場合には、ＥＣＵ５０は「第２モード」を選択する（ステップＳ１４０）。第２モードでは、燃料噴射量が増量補正される。例えば、負荷率に応じた燃料噴射量の基本量に補正量を加えた新たな燃料噴射量が設定される。燃料噴射量が増量補正されることで、筒内雰囲気温度が低下し、異常燃焼の発生を抑制できると共に、触媒温度の上昇を抑制することができる。
　一方、ステップＳ１３０において、触媒温度が上限閾値よりも低いと判定される場合には、ＥＣＵ５０は「第３モード」を選択する（ステップＳ１５０）。第３モードでは、ＷＧＶ３４が開かれ、スロットルバルブ４４の開度が高められ、かつ、燃料噴射量が増量補正される。吸入空気量が低減し、かつ、筒内雰囲気温度が低下するため、より確実に異常燃焼の発生を抑制することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、図２に示すエンジンモデルを用いて、トルク≧閾値、かつ、エミッション≦閾値を確保しつつ燃費を最高とする条件を満たす、スロットルバルブ４４の開度、ＷＧＶ３４の開度、および燃料噴射量の組み合わせを算出する。ステップＳ１５０における触媒温度は好適な範囲内であるため、触媒温度の上昇や抑制を図る必要はない。そのため、異常燃焼の発生を抑制する制御に際し、最高燃費となるアクチュエータ制御を選択することができる。
　ステップＳ１２０、ステップＳ１４０、又はステップＳ１５０の処理後、ＥＣＵ５０は、異常燃焼指標が閾値以下であるか否かを判定する。異常燃焼閾値とは、例えば、異常燃焼の発生回数や発生頻度などである。異常燃焼指標が閾値以下である場合には、再びステップＳ１１０以降の処理が実行される。異常燃焼指標が閾値よりも大きい場合には、本ルーチンの処理が終了される。
　以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、異常燃焼発生時に触媒温度に応じて第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、異常燃焼が検出された場合であっても、触媒温度を好適な温度範囲に制御しつつ、異常燃焼の発生を抑制することができる。
　ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、触媒温度を、温度センサ３７の出力信号から取得することとしているが、触媒温度の取得方法は、これに限定されるものではない。例えば、内燃機関１０の運転履歴から触媒温度を推定することとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
　また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、異常燃焼が発生したか否かの判定（ステップＳ１００）を、筒内圧センサ１４の出力値に基づいて処理することとしているが、この判定方法は、これに限定されるものではない。例えば、内燃機関１０はノッキング強度を検出するためのノックセンサを備え、運転領域が異常燃焼発生領域にあって、かつ、ノッキング強度がノック閾値以上である場合に、異常燃焼が発生したと判定することとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
　また、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料をポート噴射するポートインジェクタを備えたポート噴射式の内燃機関や、インジェクタ１２とポートインジェクタとを併用する内燃機関にも同様に適用可能である。
　尚、上述した実施の形態１においては、温度センサ３７が前記第１の発明における「触媒温度取得手段」に、ＷＧＶ３４及びＥＣＵ５０が前記第１の発明における「ガス抑制手段」に、インジェクタ１２及びＥＣＵ５０が前記第１の発明における「燃料噴射量制御手段」に、タービン２４ａが前記第３の発明における「タービン」に、バイパス通路３２が前記第３の発明における「バイパス通路」に、ＷＧＶ３４が前記第３の発明における「ウェイストゲートバルブ」に、それぞれ相当している。
　また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「異常燃焼検出手段」が、上記ステップＳ１００－ステップＳ１５０の処理を実行することにより前記第１又は第２の発明における「異常燃焼抑制モード選択手段」が、それぞれ実現されている。
　更に、実施の形態１においては、上記ステップＳ１２０の処理が前記第１の発明における「第１モード」に、上記ステップＳ１４０の処理が前記第１の発明における「第２モード」に、上記ステップＳ１５０の処理が前記第１の発明における「第３モード」に、それぞれ対応している。
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
　次に、図４と図５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態は実施の形態１の変形例の１つである。本実施形態のシステムは、図１に示すシステム構成を備え、ＥＣＵ５０に後述する図５のルーチンを実施させることで実現することができる。
　本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、点火プラグ１３による点火時期を変更可能な点火時期制御装置を備えている。また、ＥＣＵ５０には、各種アクチュエータの動作量と燃費・出力（トルク）・エミッションとの間の関係を定めたエンジンモデルが実装されている。一例として、図４に示すエンジンモデルが含まれている。ＥＣＵ５０は、エンジンモデルを用いて、燃費・出力（トルク）・エミッションの各要求を満たす各種アクチュエータの動作量を算出可能である。
［実施の形態２における特徴的制御］
　本実施形態のシステムにおける特徴的制御の概要について説明する。実施の形態１と同様にＥＣＵ５０は、異常燃焼が検出された場合に、触媒温度に基づいて、第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択する。本実施形態のシステムの主な特徴は、第１モード及び第３モードの異常燃焼抑制制御に、点火遅角制御が加えられている点にある。
　図５は、本実施形態のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ１２０の処理がステップＳ１２１に、ステップＳ１５０の処理がステップＳ１５１に置き換えられている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、図５において、図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
　図５に示すルーチンでは、ステップＳ１１０において、触媒暖機が完了していないと判定された場合には、ＥＣＵ５０は「第１モード」を選択する（ステップＳ１２１）。本実施形態における第１モードでは、ＷＧＶ３４が開かれると共に、点火時期が遅角される。点火時期が遅角されることで、異常燃焼の発生を抑制できると共に、触媒温度を上昇させることができる。よって、異常燃焼抑制と触媒暖機とを両立することができる。
　また、実施の形態１で述べた通り、ＷＧＶ３４が開かれることで、高温の排気ガスが触媒３６に流入し、触媒温度を上昇させることができる。また、ＷＧＶ３４が開かれることで過給圧が減少し、吸入空気量が減少するため、異常燃焼の発生を抑制することができる。よって、触媒暖機と異常燃焼抑制とを両立することができる。なお、上述したステップＳ１２０と同様に、ステップＳ１２１の処理では、要求トルクを満たすため、ＷＧＶ３４を開くと共にスロットルバルブ４４のスロットル開度を高めている。
　また、図５に示すルーチンでは、ステップＳ１３０において、触媒温度が上限閾値よりも低いと判定される場合には、ＥＣＵ５０は「第３モード」を選択する（ステップＳ１５１）。本実施形態における第３モードでは、ＷＧＶ３４が開かれ、スロットルバルブ４４のスロットル開度が高められ、燃料噴射量が増量補正されると共に、点火時期が遅角される。実施の形態１におけるステップＳ１５０の処理に、更に点火遅角制御が加わることにより、より確実に異常燃焼の発生を抑制することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、図４に示すエンジンモデルを用いて、トルク≧閾値、かつ、エミッション≦閾値を確保しつつ燃費を最高とする条件を満たす、スロットルバルブ４４の開度、ＷＧＶ３４の開度、燃料噴射量、および点火時期の組み合わせを算出する。点火時期が追加されることで、実施の形態１に比して、更に燃費・エミッション性能を向上させることができる。
　以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、第１モードと第３モードに点火遅角制御が加えられているため、実施の形態１における効果に加えて、更に燃費・エミッション性能を向上させることができる。
　また、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料をポート噴射するポートインジェクタを備えたポート噴射式の内燃機関や、インジェクタ１２とポートインジェクタとを併用する内燃機関にも同様に適用可能である。
　尚、上述した実施の形態２においては、上述の点火時期制御装置が前記第４の発明における「点火時期制御手段」に相当している。更に、実施の形態２においては、上記ステップＳ１２１の処理が前記第４の発明における「第１モード」に、上記ステップＳ１５１の処理が前記第４の発明における「第３モード」に、それぞれ対応している。
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
　次に、図６と図７を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態は実施の形態１の変形例の１つである。本実施形態のシステムは、図１に示すシステム構成を備え、ＥＣＵ５０に後述する図７のルーチンを実施させることで実現することができる。
　本実施形態のシステムのＥＣＵ５０は、実施の形態２と同様に、点火プラグ１３による点火時期を変更可能な点火時期制御装置を備えている。さらに、インタークーラ４２は冷却水路を備え、ＥＣＵ５０は、冷却水路を流れる冷却水流量を変更可能な冷却水流量制御装置を備えている。加えて、ＥＣＵ５０の出力部には、吸気バルブ２０及び排気バルブ２２の少なくとも一方のバルブタイミングを変更することのできる可変バルブタイミング装置（以下、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）という。）５４が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、各種アクチュエータの動作量と燃費・出力（トルク）・エミッションとの間の関係を定めたエンジンモデルが実装されている。一例として、図６に示すエンジンモデルが含まれている。ＥＣＵ５０は、エンジンモデルを用いて、燃費・出力（トルク）・エミッションの各要求を満たす各種アクチュエータの動作量を算出可能である。
［実施の形態３における特徴的制御］
　本実施形態のシステムにおける特徴的制御の概要について説明する。ＥＣＵ５０は、実施の形態２と同様に、異常燃焼が検出された場合に、触媒温度に基づいて、第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択する。本実施形態のシステムの主な特徴は、実施の形態２における第１モード及び第３モードの異常燃焼抑制制御に、更にバルブオーバーラップ量増大制御が加えられている点、及び、第２モードの異常燃焼抑制制御に、冷却水流量増大制御が加えられている点にある。
　図７は、本実施形態のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ１２１の処理がステップＳ１２２に、ステップＳ１４０の処理がステップＳ１４２に、ステップＳ１５１の処理がステップＳ１５２に置き換えられている点を除き、図５に示すルーチンと同様である。以下、図７において、図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
　図７に示すルーチンでは、ステップＳ１１０において、触媒暖機が完了していないと判定された場合には、ＥＣＵ５０は「第１モード」を選択する（ステップＳ１２２）。本実施形態における第１モードでは、ＷＧＶ３４が開かれ、点火時期が遅角されると共に、ＶＶＴ５４によりバルブオーバーラップ量が増大される。バルブオーバーラップ量が増大されることで、混合気が吹き抜け、触媒温度を上昇させることができる。
　また、実施の形態２で述べた通り、点火時期が遅角されることで、異常燃焼の発生を抑制できると共に、触媒温度を上昇させることができる。ＷＧＶ３４が開かれることで、高温の排気ガスが触媒３６に流入し、触媒温度を上昇させることができる。また、ＷＧＶ３４が開かれることで過給圧が減少し、吸入空気量が減少するため、異常燃焼の発生を抑制することができる。よって、触媒暖機と異常燃焼抑制とを両立することができる。なお、上述したステップＳ１２１と同様に、ステップＳ１２２の処理では、要求トルクを満たすため、ＷＧＶ３４を開くと共にスロットルバルブ４４のスロットル開度を高めている。
　図７に示すルーチンでは、ステップＳ１３０において、触媒温度が上限閾値以上であると判定される場合には、ＥＣＵ５０は「第２モード」を選択する（ステップＳ１４２）。本実施形態における第２モードでは、燃料噴射量が増量補正されると共に、冷却効率が高められる。例えば、インタークーラ４２を冷却する冷却水路を流れる冷却水流量を増大させることで、冷却効率を高めることができる。冷却効率を高めることで、吸気温度が低下し、異常燃焼の発生を抑制することができる。
　また、上述したステップＳ１４０と同様に、燃料噴射量が増量補正されることで、筒内雰囲気温度が低下し、異常燃焼の発生を抑制できると共に、触媒温度の上昇を抑制することができる。
　図７に示すルーチンでは、ステップＳ１３０において、触媒温度が上限閾値よりも低いと判定される場合には、ＥＣＵ５０は「第３モード」を選択する（ステップＳ１５２）。本実施形態における第３モードでは、ＷＧＶ３４が開かれ、スロットルバルブ４４のスロットル開度が高められ、燃料噴射量が増量補正され、点火時期が遅角されると共に、バルブオーバーラップ量が増大される。実施の形態２におけるステップＳ１５１の処理に、更にバルブオーバーラップ量増大制御が加わることにより、より好適に異常燃焼の発生を抑制することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、図６に示すエンジンモデルを用いて、トルク≧閾値、かつ、エミッション≦閾値を確保しつつ燃費を最高とする条件を満たす、スロットルバルブ４４の開度、ＷＧＶ３４の開度、燃料噴射量、点火時期、およびバルブオーバーラップ量の組み合わせを算出する。バルブオーバーラップ量が追加されることで、実施の形態２に比して、更に燃費・エミッション性能を向上させることができる。
　また、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料をポート噴射するポートインジェクタを備えたポート噴射式の内燃機関や、インジェクタ１２とポートインジェクタとを併用する内燃機関にも同様に適用可能である。
　尚、上述した実施の形態３においては、上述のＶＶＴ５４が前記第５の発明における「可変バルブタイミング装置」に相当している。更に、実施の形態３においては、上記ステップＳ１２２の処理が前記第５の発明における「第１モード」に、上記ステップＳ１５２の処理が前記第５の発明における「第３モード」に、それぞれ対応している。
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
　次に、図８を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態１－３のいずれかの構成に加えて、ＥＣＵ５０に後述する図８のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態４における特徴的制御］
　上述した実施の形態１－３では、第２モードの異常燃焼抑制制御において、燃料噴射量の増量補正による異常燃焼抑制制御を実施する（ステップＳ１４０、又はステップＳ１４２）。ところで、増量分の燃料が筒内壁面に付着すれば、筒内雰囲気温度の低下に寄与できないため、燃料の壁面付着を抑制することが望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、壁面付着しない条件で燃料噴射を実行することとした。
　図８は、本実施形態のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、実施の形態１－３のステップＳ１４０又はステップＳ１４２の処理と併せて実行される。
　図８に示すルーチンでは、まず、ＥＣＵ５０は、燃料噴射量の増量補正による異常燃焼抑制制御（第２モード）が選択されているか否かを判定する（ステップＳ２００）。第２モードが選択されている場合には、負荷率に応じた燃料噴射量の基本量対する補正量（増量値）が取得される（ステップＳ２１０）。増量値は、ＥＣＵ５０に実装されたエンジンモデルや、ＥＣＵ５０に予め記憶されたマップ等に基づいて算出される。
　続いて、ＥＣＵ５０に実装されたエンジンモデル等に基づいて算出された燃料噴射時期が、吸気行程にあるか圧縮行程にあるかが判定される（ステップＳ２２０）。吸気行程である場合には、噴射終了時期の遅角量が算出される（ステップＳ２３０）。一方、圧縮行程である場合には、噴射開始時期の進角量が算出される（ステップＳ２４０）。ＥＣＵ５０は、ステップＳ２３０又はステップＳ２４０において算出された遅角量・進角量に基づいて燃料噴射時期を延長することにより、燃料噴射量を増量補正する。その後、燃料噴射を実行させる（ステップＳ２５０）。異常燃焼指標が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６０）。異常燃焼閾値とは、例えば、異常燃焼の発生回数や発生頻度などである。異常燃焼指標が閾値以下である場合には、再びステップＳ２１０以降の処理が実行される。異常燃焼指標が閾値よりも大きい場合には、本ルーチンの処理が終了される。
　以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、吸気行程噴射時は噴射終了時期を遅角側に延長することで燃料噴射量を増量補正することができる。吸気工程時は遅角側がインジェクタ１２とピストンの距離が長くなる方向であるため、壁面付着の影響を小さくすることができる。また、圧縮行程噴射時は噴射開始時期を進角側に延長することで燃料噴射量を増量補正することができる。圧縮行程時は進角側がインジェクタ１２とピストンの距離が長くなる方向であるため、壁面付着の影響を小さくすることができる。
実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
　次に、図９を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態は実施の形態４の変形例の１つである。本実施形態のシステムは、実施の形態１－３のいずれかの構成に加えて、ＥＣＵ５０に後述する図９のルーチンを実施させることで実現することができる。また、ＥＣＵ５０の出力部には、インジェクタ１２に供給される燃圧を変更可能な燃料ポンプ５６が接続されている。
［実施の形態５における特徴的制御］
　上述した実施の形態４では、燃料噴射期間を進角側又は遅角側に延長して燃料噴射量を増量補正することとしている。しかしながら、通常燃圧では、延長された燃料噴射期間内に増量補正された燃料噴射量を噴射できない場合もある。この場合、燃料の壁面付着の影響が大きくなり、異常燃焼の発生を十分に抑制できない可能性がある。そこで、本実施形態のシステムでは、通常燃圧では延長された燃料噴射内に増量補正された燃料噴射量を噴射できない場合には、燃圧を高めることとした。
　図９は、本実施形態のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ２３１－ステップＳ２３２の処理がステップＳ２３０とステップＳ２５０との間に加えられている点、ステップＳ２４１－ステップＳ２４２の処理がステップＳ２４０とステップＳ２５０との間に加えられていう点を除き、図８に示すルーチンと同様である。以下、図９において、図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
　図９に示すルーチンでは、ステップＳ２３０の処理後、噴射終了時期を遅角側に延長することで延長された燃料噴射期間内に増量補正された燃料噴射量を噴射できるか否かが判定される（ステップＳ２３１）。通常燃圧では噴射できないと判定された場合には、ＥＣＵ５０は、要求燃圧を算出する（ステップＳ２３２）。ＥＣＵ５０は、エンジンモデル等を用いて、延長された燃料噴射期間内に増量補正された燃料噴射量を噴射完了可能な要求燃圧を算出し、燃料ポンプ５６を制御する。
　同様に、図９に示すルーチンでは、ステップＳ２４０の処理後、噴射開始時期を進角側に延長することで延長された燃料噴射期間内に増量補正された燃料噴射量を噴射できるか否かが判定される（ステップＳ２４１）。通常燃圧では噴射できないと判定された場合には、ＥＣＵ５０は、要求燃圧を算出する（ステップＳ２４２）。ＥＣＵ５０は、エンジンモデル等を用いて、延長された燃料噴射期間内に増量補正された燃料噴射量を噴射完了可能な要求燃圧を算出し、燃料ポンプ５６を制御する。
　以上説明したように、図９に示すルーチンによれば、実施の形態４の効果に加えて、燃圧を高めることで、通常燃圧では不可避な異常燃焼においても性能を大きく損なうことなく、異常燃焼の発生を抑制することができる。
実施の形態６．
［実施の形態６のシステム構成］
　次に、図１０と図１１を参照して本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態は実施の形態４の変形例の１つである。本実施形態のシステムは、実施の形態１－３のいずれかの構成に加えて、ＥＣＵ５０に後述する図１１のルーチンを実施させることで実現することができる。
　本実施形態のシステムのＥＣＵ５０の出力部には、インジェクタ１２に供給される燃圧を変更可能な燃料ポンプ５６が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、各種アクチュエータの動作量と、燃料ポンプ５６による燃費損失・総燃料噴射量との間の関係を定めたエンジンモデルが実装されている。一例として、図１０に示すエンジンモデルが含まれている。ＥＣＵ５０は、エンジンモデルを用いて、燃料ポンプ５６による燃費損失・総燃料噴射量の各要求を満たす各種アクチュエータの動作量を算出可能である。
［実施の形態６における特徴的制御］
　上述した実施の形態５では、燃料噴射期間を進角側又は遅角側に延長して燃料噴射量を増量補正することに加え、必要に応じて燃圧を高めることとしている。ところで、単噴射では異常燃焼の発生を十分に抑制できない場合もある。そこで、本実施形態のシステムでは、実施の形態５における要求燃圧を高める制御と共に、分割噴射制御を実施することとした。
　図１１は、本実施形態のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ２３２の処理がステップＳ２３３に、ステップＳ２４２の処理がステップＳ２４３に置き換えられている点を除き、図９に示すルーチンと同様である。以下、図１１において、図９に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
　図１１に示すルーチンでは、ステップＳ２３０において、通常燃圧では、延長された燃料噴射期間内に増量補正された燃料噴射量を噴射できないと判定された場合に、ＥＣＵ５０は、要求燃圧と要求噴射回数を算出する（ステップＳ２３３）。具体的には、ＥＣＵ５０は、図１０エンジンモデルを用いて、増量補正された総燃料噴射量を延長された燃焼噴射機関内に噴射できる条件下で、燃料ポンプ５６による燃費損失を最小とする条件を満たす、燃圧、噴射回数、噴射間隔の組み合わせを算出する。なお、ステップＳ２４３においても、同様の処理を実行する。
　以上説明したように、図１１に示すルーチンによれば、実施の形態５の効果に加えて、分割噴射制御を実施することで、単噴射では不可避な異常燃焼においても性能を大きく損なうことなく、異常燃焼の発生を抑制することができる。
１０　内燃機関
１２　インジェクタ
１３　点火プラグ
１４　筒内圧センサ
１６　吸気通路
１８　排気通路
２０　吸気バルブ
２２　排気バルブ
２３　空燃比センサ
２４　ターボチャージャ
２４ａ　タービン
２４ｂ　コンプレッサ
３２　バイパス通路
３４　ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
３６　触媒
３７　温度センサ
３８　エアクリーナ
４０　エアフローメータ
４２　インタークーラ
４４　スロットルバルブ
５２　クランク角センサ
５０　ＥＣＵ
５４　可変バルブタイミング装置（ＶＶＴ）
５６　燃料ポンプ

Claims (5)

  1. 　内燃機関の排気通路に配置された触媒の触媒温度を取得する触媒温度取得手段と、
    　前記内燃機関の燃焼室内で発生した異常燃焼を検出する異常燃焼検出手段と、
    　前記燃焼室内に流入する吸気量、及び前記触媒に流入する排気の温度を制御するガス制御手段と、
    　燃焼室内に供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
    　前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度に基づいて、前記ガス制御手段により触媒温度を上昇させつつ異常燃焼の発生を抑制する第１モードと、前記燃料噴射量制御手段により触媒温度の上昇を抑制しつつ異常燃焼の発生を抑制する第２モードと、前記ガス制御手段及び前記燃料噴射量制御手段により異常燃焼の発生を抑制する第３モード、のいずれか１つを選択する異常燃焼抑制モード選択手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記異常燃焼抑制モード選択手段は、
    　前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度が活性温度以下の場合において、前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記第１モードを選択し、
    　前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度が、前記活性温度よりも高い上限閾値以上の場合において、前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記第２モードを選択し、
    　前記触媒温度取得手段が取得した触媒温度が、前記活性温度よりも高く前記上限閾値よりも低い場合において、前記異常燃焼検出手段が異常燃焼を検出した場合に、前記第３モードを選択すること、
    　を特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記触媒上流の前記排気通路にタービンを有する過給機と、
    　前記タービンよりも上流の前記排気通路と、前記タービンから前記触媒までの間の前記排気通路とを接続して、前記タービンを迂回するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路を開閉可能なウェイストゲートバルブと、を更に備え、
    　前記ガス制御手段は、前記ウェイストゲートバルブを開くＷＧＶ制御手段を含み、
    　前記第１モードは、前記ＷＧＶ制御手段によりウェイストゲートバルブを開き、
    　前記第２モードは、前記燃料噴射量制御手段により燃料噴射量を増量補正し、
    　前記第３モードは、前記ＷＧＶ制御手段によりウェイストゲートバルブを開き、かつ、前記燃料噴射量制御手段により燃料噴射量を増量補正すること、
    　を特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　点火時期を変更可能な点火時期制御手段を更に備え、
    　前記第１モード及び前記第３モードは、前記点火時期制御手段により点火時期を遅角する制御を更に含むこと、
    　を特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記内燃機関の吸気通路と前記燃焼室との間を開閉する吸気バルブと、
    　前記排気通路と前記燃焼室との間を開閉する排気バルブと、
    　前記吸気バルブと前記排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング装置と、を更に備え、
    　前記第１モード及び前記第３モードは、前記可変バルブタイミング装置によりバルブオーバーラップ量を増大させる制御を更に含むこと、
    　を特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020090893A (ja) * 2018-12-03 2020-06-11 マツダ株式会社 エンジンの制御装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9103272B2 (en) * 2013-06-10 2015-08-11 Ford Global Technologies, Llc Method and system for binary flow turbine control
US10450995B2 (en) * 2015-02-05 2019-10-22 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Control device for internal combustion engine
WO2017101965A1 (en) 2015-12-14 2017-06-22 Volvo Truck Corporation An internal combustion engine system and a method for an internal combustion engine system
JP6350972B2 (ja) * 2016-03-14 2018-07-04 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
CN107762653B (zh) * 2017-10-10 2020-03-17 中国第一汽车股份有限公司 柴油机氧化催化器温度控制***
JP7348715B2 (ja) * 2018-04-26 2023-09-21 株式会社三井E&S Du エンジンシステム
CN110284970B (zh) * 2019-06-29 2020-08-21 潍柴动力股份有限公司 一种异常检测方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11257198A (ja) * 1998-03-05 1999-09-21 Mazda Motor Corp エンジンの制御装置及びエンジンの異常燃焼検出装置
JP2010019211A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化触媒の温度制御装置及び温度制御方法
JP2010174818A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61244831A (ja) 1985-04-19 1986-10-31 Mazda Motor Corp エンジンの過給圧制御装置
JP3479090B2 (ja) * 1992-06-03 2003-12-15 株式会社日立製作所 多気筒エンジンの燃焼状態診断装置
JPH1150878A (ja) 1997-07-31 1999-02-23 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP3544477B2 (ja) * 1998-10-02 2004-07-21 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP4023440B2 (ja) * 2003-12-02 2007-12-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP2006046140A (ja) 2004-08-03 2006-02-16 Toyota Motor Corp 内燃機関及び内燃機関の運転制御装置、並びに運転制御方法
US7797929B2 (en) * 2007-05-21 2010-09-21 Ford Global Technologies, Llc Low temperature emission control
US8322472B2 (en) * 2009-05-04 2012-12-04 GM Global Technology Operations LLC Hybrid vehicle exhaust control strategy
US8516799B2 (en) * 2009-12-23 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for emission system control
DE102011012722B4 (de) * 2010-03-31 2019-09-12 Mazda Motor Corp. Verfahren zur Detektion anomaler Verbrennung für einen Fremdzündungsmotor und Fremdzündungsmotor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11257198A (ja) * 1998-03-05 1999-09-21 Mazda Motor Corp エンジンの制御装置及びエンジンの異常燃焼検出装置
JP2010019211A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化触媒の温度制御装置及び温度制御方法
JP2010174818A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2813694A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020090893A (ja) * 2018-12-03 2020-06-11 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP7155962B2 (ja) 2018-12-03 2022-10-19 マツダ株式会社 エンジンの制御装置

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