JP5151875B2

JP5151875B2 - 火花点火式エンジンの制御方法及び制御装置

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Publication number: JP5151875B2
Application number: JP2008254440A
Authority: JP
Inventors: 宏二志々目; 直也松尾; 博貴森本; 美貴典大橋; 秀俊工藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010084620A

Description

本発明は火花点火式エンジンの制御方法及び制御装置に関し、特に、プリイグニッションなどのエンジンにおける異常燃焼の抑制制御に関する。

圧縮比を高くすると燃費が向上することが従来より知られているが、高圧縮比にするとノッキングやプリイグニッションなどの異常燃焼が発生し易くなる。

ここで、プリイグニッション（以下、プリイグ）は、エンジンの運転環境の変化などによってシリンダ内の混合気が点火後の正常燃焼時点（例えば、ＭＢ１０％ＣＡ）より前に自己着火する現象である。プリイグはエンジンの信頼性に影響を及ぼすため、従来より、このプリイグの発生を精度良く検出し、抑制する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、燃焼イオン電流によってプリイグの前兆現象であるポストイグニッションの発生の可否を判定し、発生時は燃料噴射増量又は点火時期をリタードすることが記載されている。

また、特許文献２には、プリイグを検出又は予測し、プリイグの発生時又は予測時は、燃料噴射時期をリタードさせることが記載されている。

さらに、特許文献３には、吸気弁閉時期を、プリイグを抑制できるタイミングに補正することが記載されている。

特開２００６−０４６１４０号公報特開２００２−３３９７８０号公報特開２００１−１５９３４８号公報

しかしながら、上記した従来技術においては、プリイグ抑制制御系のフェイルセーフ設計については何ら検討されていない。かかるフェイルセーフ設計がなされない場合には、プリイグ抑制制御系が何らかの原因で故障した場合には、プリイグの抑制機能が働かず、プリイグの頻発による異音、エンジン出力の低下、あるいはエンジンの損傷を招きかねない。

そこで、本発明は、プリイグ抑制制御系のフェイルセーフを実現する火花点火式エンジンの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、火花点火式エンジンにおけるプリイグニッションの予測及び抑制を行うプリイグニッション抑制制御系を備える車両のエンジンの制御方法であって、前記プリイグニッション抑制制御系の故障を検出する検出工程と、前記検出工程で前記故障が検出されなかったときに、プリイグニッションを抑制するための第１制御量でエンジンを制御する正常時工程と、前記検出工程で前記故障が検出されたときに、プリイグニッションを抑制するための第２制御量でエンジンを制御する異常時工程とを有し、前記第２制御量は前記第１制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するように設定されていることを特徴とするエンジンの制御方法が提供される。

この構成によれば、故障が検出された場合には、正常時における第１制御量が、プリイグニッションをより強く抑制する第２制御量に増加されるので、プリイグニッションの抑制機能が働き、良好なエンジンの状態が確保される。

本発明の一側面によれば、前記検出工程で前記故障が検出されたときで、当該故障がプリイグニッション抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するデバイスであった場合には、前記異常時工程において、前記第２制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するための第３制御量でエンジンを制御する。

プリイグニッション抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するデバイスが故障した場合には、プリイグニッション抑制制御が不安定になる。これに対し上記構成によれば、かかる場合にはプリイグニッションを更に強く抑制するための第３制御量が強制的に使用されるため、プリイグニッションを効果的に抑制することができる。

前記第２制御量は、前記検出工程で前記故障が検出されたデバイスの数に応じて大きくなるように設定してもよい。

この構成によれば、故障が検出されたデバイスの数に応じて制御量が増加されるので、プリイグニッションを効果的に防止することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、上記第１乃至第３制御量は、吸気弁閉時期の遅角であることが好ましい。これにより、筒内圧が下がり効果的にプリイグニッションを抑制することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、上記第３制御量は吸気弁閉時期を最遅角にするものであることが好ましい。上記したように、プリイグニッション抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するデバイスが故障した場合には、プリイグニッション抑制制御が不安定になる。このような場合には、適正なプリイグニッション抑制制御は望めなくなる。これに対し上記構成によれば、吸気弁閉時期が最遅角にされるので、筒内圧を大きく低下させプリイグニッションを確実に抑制することができる。

本発明の別の側面によれば、火花点火式エンジンにおけるプリイグニッションの予測及び抑制を行うプリイグニッション抑制制御系を備える車両のエンジンの制御装置であって、前記プリイグニッション抑制制御系の故障を検出する検出手段と、前記検出手段により前記故障が検出されなかったときに、プリイグニッションを抑制するための第１制御量でエンジンを制御する正常時制御手段と、前記検出手段により前記故障が検出されたときに、プリイグニッションを抑制するための第２制御量でエンジンを制御する異常時制御手段とを有し、前記第２制御量は前記第１制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するように設定され、前記異常時制御手段は、前記検出手段により前記故障が検出されたときで、当該故障がプリイグニッション抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するデバイスであった場合には、前記第２制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するための第３制御量でエンジンを制御することを特徴とするエンジンの制御装置が提供される。

本発明によれば、プリイグ抑制制御系のフェイルセーフを実現する火花点火式エンジンの制御方法及び制御装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

［エンジンの制御装置］
図１は、本発明に係る実施形態のエンジン制御系を示す概略構成図である。図２は、本発明に係る実施形態のエンジン制御系のブロック図である。このエンジン制御系は、プリイグの抑制制御を行うプリイグ抑制制御系を含む。

図１に示すように、エンジン４は火花点火式直噴エンジンであって、４つのシリンダ１１を有し、クランクシャフト１４から自動変速機５に駆動力が伝達される。

エンジン４は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、ブロック１２の内部にシリンダ１１が形成されている。シリンダブロック１２にはクランクシャフト１４が回転自在に軸支されており、このクランクシャフト１４が、コネクティングロッド１６を介してピストン１５に連結されている。

ピストン１５は、各シリンダ１１内に摺動自在に嵌挿されており、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画している。各シリンダ１１に対して２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。同様に、各シリンダ１１に対して２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれが燃焼室１７に連通している。

吸気弁２１及び排気弁２２は、それぞれ吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構３０により、排気弁２２は排気弁駆動機構４０により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉する。

吸気弁駆動機構３０及び排気弁駆動機構４０は、それぞれ吸気カムシャフト３１及び排気カムシャフト４１を有する。カムシャフト３１，４１は、チェーンやスプロケット等の動力伝達機構を介してクランクシャフト１４に連結されている。

吸気弁駆動機構３０は、吸気カムシャフト３１の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）３２を含んでいる。ＶＶＴ３２は、動力伝達機構と吸気カムシャフト３１との間に設けられている。このＶＶＴ３２は、クランクシャフト１４により直接駆動され且つ吸気カムシャフト３１と同軸に配置された被駆動軸（不図示）と吸気カムシャフト３１との間に、エンジン制御器１００からの制御信号（バルブ位相角）ＶＶＴＤに応じた位相差を設けるように構成されている。これにより、空気量（有効圧縮比）の調整が行われる。

ＶＶＴ３２は、例えば液圧式や電磁式等の位相可変機構とすることができる。液圧式の場合、被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間に周方向に並ぶ複数の液室を設け、それらの液室間に圧力差を設けることによって、上記位相差を作り出すことができる。電磁式の場合、被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間に電磁石と一方向に位相差を設けるような付勢力を生じるスプリングとを有する構成とし、その電磁石に電力を付与することによって前記位相差を作り出すことができる。

吸気カムシャフト３１の位相角は、カム角センサ３５により検出され、その出力信号ＶＶＴＡがエンジン制御器１００に入力される。

点火プラグ５１は、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火機構５２は、エンジン制御器１００からの制御信号（点火時期）ＳＡを受けて、点火プラグ５１が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。これにより、点火時期の調整が行われる。

燃料噴射弁５３は、周知の構造でシリンダヘッド１３の一側（図では吸気側）に取り付けられている。燃料噴射弁５３の先端は、上下方向については２つの吸気ポート１８の下方に、また、水平方向については２つの吸気ポート１８の中間に位置して、燃焼室１７内に臨んでいる。

燃料供給機構５４は、燃料噴射弁５３に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプ（不図示）と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁５３を駆動する電気回路と、を備えている。この電気回路は、エンジン制御器１００からの制御パルス信号（燃料噴射量ＦＰおよび噴射時期ＦＴ）を受けて燃料噴射弁５３のソレノイドを作動させ、所定量の燃料を所定の噴射タイミングで燃焼室１７内に噴射させる。

吸気ポート１８は、吸気マニホルド５５内の吸気通路５５ｂによってサージタンク５５ａに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー５６を通過してサージタンク５５ａに供給される。スロットルボデー５６にはスロットル弁５７が配置されており、このスロットル弁５７は、サージタンク５５ａに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエータ５８が、エンジン制御器１００からの制御信号（スロットル開度）ＴＶＯを受けて、スロットル弁５７の開度を調整する。これにより、空気量（吸気管圧力）の調整が行われる。

排気ポート１９は、排気マニホルド６０内の排気通路を介して排気管内の通路に連通している。排気マニホルド６０内よりも下流の排気通路には、１つ以上の触媒コンバータ６１を有する排気ガス浄化システムが配置されている。

また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる（以下、ＥＧＲ）ために、吸気マニホルド５５（スロットル弁５７よりも下流側）と排気マニホルド６０との間がＥＧＲパイプ６２によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド５５に流れ込むようになり（ＥＧＲガス）、この吸気マニホルド５５から燃焼室１７に吸入される新気と混ざることになる。ＥＧＲパイプ６２にはＥＧＲバルブ６３が配設され、このバルブ６３によってＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲバルブ・アクチュエータ６４は、エンジン制御器１００からの制御信号ＥＧＲを受けて、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整する。

図２にも示すように、エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プリイグ予測部１０１ａやプリイグ抑制部１０１ｂとして、後述するエンジン制御手順を記憶したプログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０１と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてエンジン制御プログラムおよび燃焼制御パラメータテーブル１０２ａなどのデータを格納するメモリ１０２と、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バス１０３と、を備えている。

エンジン制御器１００は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７５からのアクセル開度信号α、自動変速機５の出力軸の回転速度を検出する車速センサ７６からの車速信号ＶＳＰ、吸気温度センサ７７からの吸気温度ＴＡ、吸気湿度センサ７８からの吸気湿度ＴＭ、エンジン水温センサ７９からの冷却水温度ＴＥ、ノックセンサ８０からのノッキング検出信号ＮＫ、燃圧センサ８１からの燃料圧力Ｐ、エアフローセンサ７１からの吸気流量ＡＦ、吸気圧センサ７２からの吸気マニホルド圧ＭＡＰ、クランク角センサ７３からのクランク角パルス信号ＣＡ、酸素濃度センサ７４からの排気ガスの酸素濃度Ｏ_２等の種々の入力を受ける。エンジン制御器１００は、クランク角パルス信号ＣＡに基づいて、エンジン回転数ｎｅを演算する。

また、エンジン制御器１００は、上述の種々の入力に基づいて、例えば、所定のスロットル開度ＴＶＯ、燃料噴射量ＦＰおよび噴射時期ＦＴ、点火時期ＳＡ、バルブ位相角ＶＶＴＤ等のエンジン４の制御パラメータを演算し、それらの信号を、スロットル・アクチュエータ５８、燃料供給機構５４、点火機構５２、ＶＶＴ３２等に出力する。

また、エンジン制御器１００は、オルタネータ８２への発電制御信号Ｇｅ、自動変速機５の変速機構６への変速制御信号ＡＴ、ロックアップ機構７へのロックアップ制御信号Ｌ／Ｕを出力する。

［プリイグの予測・抑制方法］
図４は、本実施形態により予測されるプリイグを説明する図である。

図４（ａ）に示すように、本実施形態では、点火（イグニッション）後の正常燃焼におけるＭＢ（Mass Burn：燃焼質量割合）１０％に到達するＣＡ（Crank Angle：クランク角度）より前で発生する初期プリイグ、および点火前に発生する暴走プリイグが予測可能であるが、以下では主に初期プリイグの予測方法について説明する。

また、図４（ｂ）に示すように、初期プリイグは、エンジンが低速回転（７５０〜２０００ｒｐｍ程度）で運転されている領域において、牽引での発進時、坂道発進時、オーバーシフト時などのエンジン負荷が急激に上昇する高負荷時において発生する。これは高圧縮比の下で高負荷がかかることによって空燃比が理論空燃比よりリッチ側にふれて、自己着火し易い環境となることが一因と考えられる。

図３は、本実施形態のエンジン制御器が実行するプリイグ予測・抑制手順を示すフローチャートである。

図３において、先ず、エンジン制御器１００のプリイグ予測部１０１ａは、後で詳述するプリイグ予測ルーチンを実行する（Ｓ１）。その結果、プリイグの発生が予測されると判定されたならば（Ｓ２でＹＥＳ）、プリイグ抑制部１０１ｂは、後で詳述するプリイグ抑制ルーチンを実行する（Ｓ３）。その後、エンジン制御器１００は、メモリ１０２に記憶されたエンジン制御プログラムおよび予め設定された燃焼制御パラメータテーブル１０２ａに基づいてエンジン制御を実行する（Ｓ４）。

また、プリイグの発生が予測されないと判定されたならば（Ｓ２でＮＯ）、プリイグ抑制ルーチンを実行しないで、エンジン制御器１００は、メモリ１０２に記憶されたエンジン制御プログラムおよび燃焼制御パラメータテーブル１０２ａに基づいてエンジン制御を実行する（Ｓ４）。

ここで、図３のＳ１でのプリイグ予測ルーチンについて詳細に説明する。

図３において、プリイグ予測部１０１ａは、エンジン負荷（ｃｅ：吸気充填量）および回転数ｎｅごとに予め設定された燃焼制御パラメータテーブル（空燃比（Ａ／Ｆ）、吸気弁閉時期（ＶＶＴＤ）、燃料噴射時期（ＦＴ）、点火時期（ＳＡ）、ＥＧＲ率等からなるテーブル：図７参照）を参照して、先ず、点火後の正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡに到達する時点を演算もしくは実験により求め、そのデータを正常燃焼マップとして記憶する（Ｓ１１、図７（ａ））。

次に、プリイグ予測部１０１ａは、上記燃焼制御パラメータテーブル１０２ａから点火時期ＳＡを除外してプリイグＭＢ１０％ＣＡに到達する時点を演算もしくは実験により求め、そのデータをプリイグマップとして記憶する（Ｓ１２、図７（ｂ））。

次に、プリイグ予測部１０１ａは、上記プリイグマップを、現在のエンジンの運転状態などの外部環境因子によって補正する（Ｓ１３）。

ここでは、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、上記外部環境因子として、燃焼状態に影響を及ぼす吸気温度、吸気湿度、オクタン価、有効圧縮比に応じて補正する。例えば、図６（ａ）に示すように、吸気温度が高いほど高温なほど自己着火し易くなるので補正量を拡大し、２５℃を境に吸気温度が高く、エンジン回転数が高いほど補正量が増加する傾きを大きくし、反対に２５℃より吸気温度が低く、エンジン回転数が低いほど補正量の減少の傾きが小さくなる。また、図６（ｂ）に示すように、吸気湿度（絶対湿度）が高いほど自己着火し難くなるので補正量を減少させ、エンジン回転数が高いほど補正量の減少の傾きが大きくなる。また、図６（ｃ）に示すように、オクタン価が高いほど自己着火し難くなるので補正量を減少させる。なお、このオクタン価は、例えば点火時期のリタード量から判定できる。また、図６（ｄ）に示すように、生産ばらつきやカーボン付着による実圧縮比が高いほど自己着火し易くなるので補正量を拡大させる。なお、実圧縮比は吸気弁閉時期や筒内圧をセンサなどにより検出することで判定できる。

そして、プリイグ予測部１０１ａは、上記補正後のプリイグＭＢ１０％ＣＡが、上記正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡより前側であって、両時期の差が所定値以上のときに、上記燃焼制御パラメータテーブルを補正すべきプリイグが発生することを予測する（Ｓ２）。ここで、所定値は、例えば５°ＣＡ／７５０ｒｐｍとし、正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡの範囲は点火時期が膨張行程にまでリタードされている場合を含むものとする。このようにプリイグの影響が少ない時期まで正常燃焼とみなすことでプリイグ抑制制御によるトルク低下を抑えることができる。

図７〜図９は、図３のプリイグ予測手順の具体例を示している。

ここで、図５に示すように、プリイグの特性として、正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡより前側であるほど燃焼による熱発生量が多くなり、プリイグ強度が大きくなっていく。このプリイグ強度は、正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡに対してどのくらい前でプリイグが発生するかを示す指標を表し、下記式により定義する。

プリイグ強度＝ＭＢ１０％ＣＡ正常燃焼マップ−ＭＢ１０％ＣＡプリイグマップ
また、本実施形態では、後述するように下記Ｌｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分式を用いて点火後の自己着火時間ｔ１を求めてプリイグの発生を予測する。

また、ＭＢ１０％ＣＡは、下記式により定義する。

例えば、図７（ａ）の１０００ｒｐｍ／ｃｅ０．９の条件でのプリイグ強度は、補正前の初期条件ではＸ₁₀（正常燃焼マップ）−Ｘ₁₀（プリイグマップ）＝１５−２５＝−１０となり、プリイグ発生タイミングが正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡより後になるため、プリイグは発生しないと予測できる。

これに対して、エンジンの運転状態が変化した場合（吸気温度ＴＡが２５℃→７０℃、オクタン価ＲＯＮが９６→９１ＲＯＮ、有効圧縮比εが１４→１５）、先ず、図８（ａ）のように、上記Ｌｉｖｅｎｇｏｏｄ−Ｗｕ積分式を用いてプリイグ強度を演算すると、Ｘ₁₀（プリイグマップ）＝＋４となる。よって、図８（ｂ）のように、Ｘ₁₀（正常燃焼マップ）−Ｘ₁₀（プリイグマップ）＝１５−４＝＋１１となり、プリイグの発生が予測される。

一方で、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように各補正パラメータを用いてプリイグ強度を演算する方法もある。この場合、Ｘ₁₀（プリイグマップ）＝＋２５（プリイグマップ初期条件）−６．０（吸気温度補正量）−７．５（オクタン価補正量）−７．５（圧縮比ε補正量）＝＋４となる。このように各補正量を加算することでもプリイグ強度が演算できる。

次に、図３のＳ３でのプリイグ抑制手順について説明する。

図１０（ａ）〜（ｅ）は、プリイグ抑制制御に用いる補正パラメータを例示している。

ここでは、図１０（ａ）〜（ｅ）に示すように、ＥＧＲ率、吸気弁閉時期、燃料噴射時期、分割噴射比（後期噴射量／全噴射量×１００）、空燃比などの補正パラメータが予め設定されている。例えば、図１０（ａ）のようにＥＧＲ率が高くなるほど空燃比が高くなり自己着火し難くなるので補正量を減少させ、図１０（ｂ）のように吸気弁閉時期が遅いほど（有効圧縮比が低くなるほど）自己着火し難くなるので補正量を減少させ、図１０（ｃ）のように燃料噴射時期がリタード（遅角）されているほど正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡ近くで着火し易くなるので補正量を増加させ、図１０（ｄ）のように分割噴射比が大きいほど（後期噴射量が多いほど）正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡ近くで着火し易くなるので補正量を減少させる。また、図１０（ｅ）のように最も着火し易い理論空燃比１４．７を境にして空燃比が小さい（リッチ側）、あるいは空燃比が大きい（リーン側）ほど自己着火し難くなるので補正量を減少させる。

なお、補正に係る優先順位としては、制御の応答性を考慮して、燃料噴射時期、分割噴射比、吸気弁閉時期、空燃比、ＥＧＲ率の順にプリイグ抑制制御を実行することが好ましい。

具体的には、プリイグ抑制制御として、例えば図１０（ｃ）の燃料噴射時期を２８０°ＣＡ（Ｘ₁₀＝０）から２０°ＣＡ（Ｘ₁₀＝−１５）に変更するようにプリイグマップを補正すると、Ｘ₁₀（正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡ）−Ｘ₁₀（プリイグＭＢ１０％ＣＡ）＝１５−１５＝±０となる。

このように、図３のＳ４では、プリイグ強度が大きいほど補正量を拡大するように燃焼制御パラメータを補正して、補正後の燃焼制御パラメータに基づいてプリイグの発生を抑制しつつエンジンを制御する。

以上のように、本実施形態によれば、プリイグ強度を求めることでプリイグの予測精度が向上し、その後のプリイグ抑制制御が実行し易くなる。また、点火後の正常燃焼ＭＢ１０％ＣＡおよびプリイグＭＢ１０％ＣＡに到達する時点を予め実験により求めておくことで、ＭＢ１０％ＣＡとなる燃焼開始時点でのプリイグの予測精度を向上させることができる。

本実施形態におけるプリイグ抑制制御は概ね以上のとおりである。ただし、本発明は特定のプリイグ抑制制御アルゴリズムに限定されるものではなく、種々のプリイグ抑制制御アルゴリズムにも適宜適用することが可能である。

また、上述のプリイグ予測処理に代えて、例えば、ノックセンサ８０からのノッキング検出信号ＮＫや従来の燃焼イオン電流を用いて実際に発生したプリイグを検出する処理を用いることも可能である。

［フェイルセーフ制御］
以下、上述したようなプリイグ抑制制御系に係るフェイルセーフの実施形態を説明する。

以下では、ＶＶＴ３２へとフィードバックされプリイグ抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するセンサデバイス類を「抑制系」という。この抑制系には、例えば、吸気弁閉時期（以下「ＩＶＣ」という。）を検出するＶＶＴ角度センサとしてのカム角センサ３５、空燃比を規定する酸素濃度を検出する酸素濃度センサ７４、ノッキングを検出するノックセンサ８０が含まれる。

一方、上述したプリイグ抑制制御において用いられる補正パラメータを検出するセンサデバイス類を「検出系」という。この検出系には、例えば、吸気温度センサ７７および吸気湿度センサ７８が含まれる。なお、吸気温度センサ７７の代わりに、外気温度センサ、サージタンク温度センサ、吸気ポート温度センサ等を用いることができることは当業者には容易に理解されよう。また、オクタン価の検出推定手段やＥＧＲ率の検出推定手段を備える場合には、これらの手段も検出系に含まれうる。

図１１は、本実施形態におけるプリイグ抑制制御系のフェイルセーフ制御処理を示すフローチャートである。このフェイルセーフ制御処理はエンジン制御器１００により所定周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１１０１で、プリイグニッション制御系における各デバイスの故障を検出する。ここで例えば、メモリ１０２に各デバイスの故障状況を記述する故障テーブルを構成しておき、あるデバイスの故障が検出された場合、故障テーブルにおける、そのデバイスの故障フラグを立てる（０→１にする）ようにするとよい。

次に、ステップＳ１１０２で故障の有無を判断する。故障がなければ正常時工程を実行する。すなわち、処理はステップＳ１１０３に進み、ＩＶＣ通常制御として、上述したようなプリイグ予測・抑制制御を実行する。ここで、上述のプリイグ予測・抑制制御において制御されるＩＶＣの遅角が、プリイグを抑制するための第１制御量となる。

一方、故障がある場合には、異常時工程としてステップＳ１１０４以降の処理を行う。ステップＳ１１０４では、検出された故障が抑制系の故障であるか否かを判断する。抑制系の故障ではない場合、ステップＳ１１０５で、検出系の故障であるか否かを判断する。ステップＳ１１０５でＮＯの場合、すなわち、検出された故障が抑制系の故障でもなく検出系の故障でもない場合は、故障がなかった場合と同様に、ステップＳ１１０３に進み、ＩＶＣ通常制御として、上述したようなプリイグ予測・抑制制御を実行する。一方、検出された故障が検出系の故障である場合は、ＩＶＣ通常制御を適正に行うことはできない。具体的には、すくなくとも上述したようなプリイグマップの補正を適正に行うことはできない。この場合、処理はステップＳ１１０６に進む。

ステップＳ１１０６では、検出系の故障箇所の数をカウントする。そして、ステップＳ１１０７において、ＩＶＣを、検出系の故障箇所の数に応じた遅角に制御する。例えば、検出系に使用するデバイスの総数で遅角なしから最遅角までを等分割して得た角度をβ、ステップＳ１１０６でカウントした検出系の故障箇所の数をＮとすると、ステップＳ１１０７では、ＩＶＣをＮ・βだけ遅角する。もっとも、検出系に使用するデバイスの総数で遅角なしから最遅角までを等分割するのではなく、検出系に使用するデバイスごとにプリイグ強度への影響度等に応じて不均等に分割してもよい。ここで、ステップＳ１１０７で制御されるＩＶＣの遅角が、プリイグを抑制するための第２制御量となる。ステップＳ１１０７において、この第２制御量は、ステップＳ１１０３のＩＶＣ通常制御において制御される第１制御量よりもプリイグをより強く抑制するように設定されることになる。

このようにＩＶＣを遅角することにより、筒内圧が下がり効果的にプリイグを抑制することができる。

ステップＳ１１０４で、検出された故障が抑制系の故障であると判断された場合は、処理はステップＳ１１０８に進む。この場合は、プリイグ抑制制御系の重大な故障であるといえ、もはや適正なプリイグ予測・抑制制御は望めない。そこで、ステップＳ１１０８では、第３制御量として、ＩＶＣを強制的に最遅角に制御する。このようにＩＶＣを最遅角にすることにより、筒内圧が大きく低下させ確実にプリイグを抑制することができる。

なお、検出された故障が抑制系であるか検出系であるかにかかわらず、一律にステップＳ１１０８でＩＶＣを最遅角にするというフェイルセーフも考えられる。しかし、その場合にはエンジンの出力トルクの低下が避けられない。これに対し、上述の実施形態では、検出系の故障の場合にはＩＶＣを最遅角までにはせず、検出系の故障数に応じて中間的な遅角に制御するようにしたので、極力トルク低下を防止できるという利点がある。

本発明に係る実施形態のエンジン制御系を示す概略構成図である。本発明に係る実施形態のエンジン制御系のブロック図である。本実施形態のエンジン制御器が実行するプリイグ予測・抑制手順を示すフローチャートである。本実施形態により予測されるプリイグを説明する図（ａ）およびプリイグが発生し易い運転状態を示す図（ｂ）である。ＭＢ１０％ＣＡと熱発生量とプリイグ強度との関係を示す図である。ＭＢ１０％ＣＡプリイグマップを補正するための各補正パラメータを例示する図である。図３のプリイグ予測手順の具体例を示す図である。図３のプリイグ予測手順の具体例を示す図である。図３のプリイグ予測手順の具体例を示す図である。プリイグ抑制制御に用いる補正パラメータを例示する図である。実施形態におけるプリイグ抑制制御系のフェイルセーフ制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

４エンジン
５自動変速機
６変速機構
７ロックアップ機構
１１シリンダ
３２ＶＶＴ
５１点火プラグ
５２点火機構
５３燃料噴射弁
５４燃料供給機構
７１エアフローセンサ
７２吸気圧センサ
７３クランク角センサ
７４酸素濃度センサ
７５アクセル開度センサ
７６車速センサ
７７吸気温度センサ
７８吸気湿度センサ
７９水温センサ
８０ノックセンサ
８１燃圧センサ
８２オルタネータ
１００エンジン制御器

Claims

火花点火式エンジンにおけるプリイグニッションの予測及び抑制を行うプリイグニッション抑制制御系を備える車両のエンジンの制御方法であって、
前記プリイグニッション抑制制御系の故障を検出する検出工程と、
前記検出工程で前記故障が検出されなかったときに、プリイグニッションを抑制するための第１制御量でエンジンを制御する正常時工程と、
前記検出工程で前記故障が検出されたときに、プリイグニッションを抑制するための第２制御量でエンジンを制御する異常時工程と、
を有し、
前記第２制御量は前記第１制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するように設定され、
前記検出工程で前記故障が検出されたときで、当該故障がプリイグニッション抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するデバイスであった場合には、前記異常時工程において、前記第２制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するための第３制御量でエンジンを制御することを特徴とするエンジンの制御方法。
前記第１乃至第３制御量は、吸気弁閉時期の遅角であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
前記第３制御量は前記吸気弁閉時期を最遅角にするものであることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御方法。
火花点火式エンジンにおけるプリイグニッションの予測及び抑制を行うプリイグニッション抑制制御系を備える車両のエンジンの制御装置であって、
前記プリイグニッション抑制制御系の故障を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記故障が検出されなかったときに、プリイグニッションを抑制するための第１制御量でエンジンを制御する正常時制御手段と、
前記検出手段により前記故障が検出されたときに、プリイグニッションを抑制するための第２制御量でエンジンを制御する異常時制御手段と、
を有し、
前記第２制御量は前記第１制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するように設定され、
前記異常時制御手段は、前記検出手段により前記故障が検出されたときで、当該故障がプリイグニッション抑制制御における制御対象となるパラメータを検出するデバイスであった場合には、前記第２制御量よりもプリイグニッションをより強く抑制するための第３制御量でエンジンを制御することを特徴とするエンジンの制御装置。