JP2010133367A - 筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内噴射エンジンにおいて、プレイグニッションを抑制するための燃料噴射時期を適正に設定できるようにする。
【解決手段】所定のプレイグ発生条件が成立したときに、プレイグニッションが発生し易い運転条件であると判断して、燃料噴射前に吸気温度とエンジン負荷（例えば吸入空気量や吸気管圧力）に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでの時間である自着火遅れ時間を予測して、この自着火遅れ時間とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度である自着火遅れ角度を予測する。このようにして燃料噴射前に予測した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで、プレイグニッションを抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置に関する発明である。

近年、車両に搭載される内燃機関として、低燃費、低エミッション、高出力の特長を兼ね備えた筒内噴射式の内燃機関を採用したものがある。この筒内噴射式の内燃機関は、更なる低燃費化の要求に対応するために圧縮比を高くする傾向がある。このため、圧縮行程の圧縮により燃焼室内が高温になることで点火時期よりも前に混合気の自着火が発生する現象である“プレイグニッション”が発生し易くなり、プレイグニッションが発生すると、騒音や振動が発生したり、最悪の場合は、内燃機関の損傷を招く可能性もある。

そこで、特許文献１（特許第３９１２０３２号公報）に記載されているように、プレイグニッションの発生を検出又は予測したときに、燃料噴射時期をエンジン運転条件に応じた基準燃料噴射時期よりも遅角側に設定すると共に、点火時期をエンジン運転条件に応じた基準点火時期よりも進角側に設定することで、プレイグニッションを抑制するようにしたものがある。

また、特許文献２（特開２００５−６９０４９号公報）に記載されているように、内燃機関の高温再始動時に、自着火が発生する可能性がある気筒又は全気筒に燃料を噴射して当該気筒の混合気の空燃比を自着火が発生しにくいリッチな空燃比に変化させてから内燃機関を始動する処理を開始することで、内燃機関の高温再始動時のプレイグニッションを抑制するようにしたものがある。
特許第３９１２０３２号公報（第１頁等） 特開２００５−６９０４９号公報（第２頁等）

ところで、プレイグニッションは、点火時期よりも前に混合気の自着火が発生する現象であるため、自着火が発生する時期が点火時期よりも前にならなければ、プレイグニッションを防止することができる。

しかし、上記特許文献１の技術は、自着火が発生する時期と点火時期との関係を全く考慮せずに、プレイグニッションの発生を検出又は予測したときに、単に燃料噴射時期を基準燃料噴射時期よりも遅角側に設定して、点火時期を基準点火時期よりも進角側に設定するだけであるため、燃料噴射時期の遅角補正量に過不足が生じる可能性がある。例えば、燃料噴射時期の遅角補正量が小さ過ぎると、自着火が発生する時期が点火時期よりも前になってプレイグニッションを十分に抑制できない可能性がある。一方、燃料噴射時期の遅角補正量が大き過ぎると、燃料噴射時期がエンジン運転条件に応じた適正な燃料噴射時期から大きく離れてしまい、燃焼状態が悪化する可能性がある。

また、上記特許文献２の技術は、内燃機関の高温再始動時のプレイグニッションを抑制する手段として燃料を供給する構成であるため、内燃機関の通常始動時や運転中のプレイグニッションを完全に抑制することができないという欠点もある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、プレイグニッションを抑制するための燃料噴射時期を適正に設定することができて、プレイグニッションの抑制効果を高めながら、燃焼状態の悪化を抑制することができる筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置において、内燃機関の圧縮行程で混合気の自着火が発生する自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定する圧縮行程噴射モードとすることでプレイグニッションを抑制するプレイグ抑制制御を実行するプレイグ抑制制御手段を備えたものである。

このプレイグ抑制制御では、自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定するため、自着火発生時期が点火時期よりも前になることを確実に防止することができ、プレイグニッションを確実に抑制することができる。しかも、自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで、燃料噴射開始時期を必要以上に遅角し過ぎることを防止できるため、燃料噴射時期が運転条件に応じた適正な燃料噴射時期から大きく離れてしまうことを回避して、燃焼状態の悪化を抑制することができる。これにより、プレイグニッションを抑制するための燃料噴射時期を適正に設定することができて、プレイグニッションの抑制効果を高めながら、燃焼状態の悪化を抑制することができる。

この場合、請求項２のように、圧縮行程噴射モード中に燃料噴射開始から自着火が発生するまでの自着火遅れ期間を自着火遅れ期間判定手段により判定し、判定した自着火遅れ期間に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することでプレイグ抑制制御を実行するようにすると良い。燃料噴射開始時期から自着火遅れ期間が経過した時点が自着火発生時期となるため、この自着火発生時期を点火時期に一致させるには、点火時期から自着火遅れ期間だけ溯った時点を燃料噴射開始時期に設定すれば良い。従って、自着火遅れ期間を用いれば、自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することが可能となる。

具体的には、請求項３のように、内燃機関の吸気温度と負荷に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでの時間である自着火遅れ時間を予測して、該自着火遅れ時間と内燃機関の回転速度に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度である自着火遅れ角度を自着火遅れ期間として予測し、予測した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することでプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。

内燃機関の吸気温度と負荷（例えば吸入空気量や吸気管圧力）によって圧縮行程における燃焼室内の温度が変化して自着火遅れ時間が変化するため、内燃機関の吸気温度と負荷を用いれば、自着火遅れ時間を精度良く予測することができ、その予測した自着火遅れ時間を内燃機関の回転速度に基づいて自着火遅れ角度に変換することで、自着火遅れ角度を精度良く予測することができる。このようにすれば、燃料噴射前に自着火遅れ角度を精度良く予測することができ、その予測した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を精度良く設定することができる。

或は、請求項４のように、内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力センサを設け、この筒内圧力センサの出力に基づいて自着火発生時期を検出して、該自着火発生時期と燃料噴射開始時期とに基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度である自着火遅れ角度を自着火遅れ期間として算出し、算出した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することでプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。

自着火が発生すると、筒内圧力が急上昇するため、筒内圧力センサの出力の挙動を監視すれば、自着火発生時期を精度良く検出することができ、その検出した自着火発生時期と燃料噴射開始時期から自着火遅れ角度を精度良く算出することができる。このようにすれば、燃料噴射後に検出した実際の自着火発生時期に基づいて自着火遅れ角度を精度良く算出することができ、前回の燃料噴射後に算出した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように今回の燃料噴射開始時期を精度良く設定することができる。

更に、請求項５のように、自着火遅れ期間学習手段によって自着火遅れ期間を運転条件毎に学習し、学習した自着火遅れ期間の学習データの中から現在の運転条件に対応した自着火遅れ期間の学習値を選択して、該自着火遅れ期間の学習値に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することでプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、現在の運転条件に対応した自着火遅れ期間の学習値に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を精度良く設定することができる。

ところで、圧縮行程噴射モードでは、内燃機関の始動時や低回転且つ高負荷運転時（例えば加速時）、内燃機関の吸気温度が高いときや内燃機関に供給される燃料がオクタン価の低い燃料（例えばレギュラーガソリン）のときは、いずれもプレイグニッションが発生し易い運転条件となる。

そこで、請求項６のように、内燃機関の始動時にプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の始動時（例えば通常始動時や高温始動時）に発生するプレイグニッションを確実に抑制することができる。

更に、請求項７のように、内燃機関の低回転且つ高負荷運転時にプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の低回転且つ高負荷運転時（例えば加速時）に発生するプレイグニッションを確実に抑制することができる。

また、請求項８のように、内燃機関の吸気温度が所定値以上のときにプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の吸気温度が高いときに発生するプレイグニッションを確実に抑制することができる。

更に、請求項９のように、内燃機関に供給される燃料がオクタン価の低い燃料のときにプレイグ抑制制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関に供給される燃料がオクタン価の低い燃料（例えばレギュラーガソリン）のときに発生するプレイグニッションを確実に抑制することができる。

また、本発明は、請求項１０のように、内燃機関の燃焼室の略中心上方から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料噴射弁が配置されたセンター噴射式の筒内噴射内燃機関に適用すると良い。センター噴射式の筒内噴射内燃機関は、圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡大して低燃費化できる利点があるが、圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡大すると、その分、プレイグニッションが発生し易い運転領域も拡大することになるため、本発明を適用して圧縮行程噴射モード中にプレイグニッション抑制制御を実行すれば、圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡大して低燃費化の要求を満たしながら、プレイグニッションを確実に抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
センター噴射式の筒内噴射内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、モータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられている。更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が設けられている。

エンジン１１のシリンダヘッド３１には、各気筒毎にそれぞれ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１９が取り付けられている。高圧燃料ポンプ２１から吐出された燃料は、高圧燃料配管２２を通してデリバリパイプ２３に送られ、このデリバリパイプ２３から各気筒の燃料噴射弁１９に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ２３には、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ２４が取り付けられている。

また、図２に示すように、エンジン１１のシリンダヘッド３１には、各気筒毎にそれぞれ点火プラグ２０が取り付けられ、各点火プラグ２０の火花放電によって筒内の混合気に着火される。エンジン１１は、センター噴射式の筒内噴射エンジンであり、燃焼室３２の略中心上方（点火プラグ２０の近傍）に配置された燃料噴射弁１９から燃焼室３２内に燃料を下向きに噴射し、この燃料噴射弁１９の噴射燃料をピストン上面３３やシリンダ内壁面３４に衝突させないように燃料の噴射力（貫徹力）を弱めに設定することで、ピストン上面３３やシリンダ内壁面３４に付着する燃料を低減するようにしている。

一方、図１に示すように、エンジン１１の排気管２５には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２６（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられている。このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。また、吸気温センサ２９によってエンジン１１の吸気温度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１９の燃料噴射量や点火プラグ２０の点火時期を制御する。

その際、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態（エンジン回転速度や要求トルク等）に応じて噴射モード（燃焼モード）を圧縮行程噴射モード（成層燃焼モード）と吸気行程噴射モード（均質燃焼モード）との間で切り換える。圧縮行程噴射モード（成層燃焼モード）では、少量の燃料を圧縮行程で筒内に直接噴射して点火プラグ２０の近傍に成層混合気を形成して成層燃焼させることで、燃費を向上させる。一方、吸気行程噴射モード（均質燃焼モード）では、燃料噴射量を増量して吸気行程で筒内に燃料を直接噴射して均質混合気を形成して均質燃焼させることで、エンジン出力を高める。

ところで、吸気行程噴射モード中は、点火時期よりも前に混合気の自着火が発生する現象である“プレイグニッション”が発生し易く、更に、エンジン１１の始動時や低回転且つ高負荷運転時（例えば加速時）、エンジン１１の吸気温度が高いときやエンジン１１に供給される燃料がオクタン価の低い燃料（例えばレギュラーガソリン）のときは、いずれもプレイグニッションが発生し易い運転条件となる。

そこで、ＥＣＵ３０は、吸気行程噴射モード中に後述する図４の燃料噴射制御ルーチンを実行することで、所定のプレイグ発生条件が成立したときに、プレイグニッションが発生し易い運転条件であると判断して、燃料噴射前に吸気温度とエンジン負荷（例えば吸入空気量や吸気管圧力）に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでの時間である自着火遅れ時間を予測して、該自着火遅れ時間とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度である自着火遅れ角度（自着火遅れ期間）を予測する。このようにして燃料噴射前に予測した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定するすなわち圧縮行程噴射モードへ切り換えることで、プレイグニッションを抑制するプレイグ抑制制御を実行する。

吸気温度とエンジン負荷（例えば吸入空気量や吸気管圧力）によって圧縮行程における燃焼室内の温度が変化して自着火遅れ時間が変化するため、吸気温度と負荷を用いれば、自着火遅れ時間を精度良く予測することができ、その予測した自着火遅れ時間をエンジン回転速度に基づいて自着火遅れ角度に変換することで、自着火遅れ角度を精度良く予測することができる。

図３に示すように、燃料噴射開始時期から自着火遅れ角度が経過した時点が自着火発生時期となるため、この自着火発生時期を点火時期に一致させるには、点火時期から自着火遅れ角度だけ溯った時点を燃料噴射開始時期に設定すれば良い。従って、自着火遅れ角度を用いれば、自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することができる。
以下、ＥＣＵ３０が実行する図４の燃料噴射制御ルーチンの処理内容を説明する。

［燃料噴射制御ルーチン］
図４に示す燃料噴射制御ルーチンは、噴射モードにかかわらず所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、プレイグ発生条件が成立しているか否かを、例えば、次の(1) 〜(4) のいずれかの運転条件であるか否かによって判定する。

(1) エンジン１１の始動時であること
(2) エンジン１１の低回転且つ高負荷運転時（例えば加速時）であること
(3) エンジン１１の吸気温度が所定値以上であること
(4) エンジン１１に供給される燃料がオクタン価の低い燃料（例えばレギュラーガソリン）であること

ここで、オクタン価の低い燃料の判定方法は、例えば、所定の運転領域（例えばノッキングやプレイグニッションが発生し易い低回転且つ高負荷運転領域）においてノックセンサ（図示せず）で検出した振動強度が所定強度以上であるか否かでオクタン価の低い燃料であるか否かを判定する。或は、ノック制御の学習値に基づいてノッキングが発生しやすい燃料であるか否かを判定してオクタン価の低い燃料であるか否かを判定しても良い。

上記(1) 〜(4) の運転条件は、いずれもプレイグニッションが発生し易い運転条件であるため、上記(1) 〜(4) のいずれかの運転条件であれば、プレイグ発生条件が成立するが、上記(1) 〜(4) のいずれの運転条件でもなければ、プレイグ発生条件が不成立となる。

このステップ１０１で、プレイグ発生条件が不成立と判定された場合には、ステップ１０２に進み、現在の運転条件（例えば、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温、吸気温度等）に基づいて燃料噴射開始時期をマップ又は数式等により算出する。

一方、上記ステップ１０１で、プレイグ発生条件が成立していると判定された場合には、プレイグニッションが発生し易い運転条件であると判断して、ステップ１０３に進み、現在の吸気温度とエンジン負荷（例えば吸入空気量や吸気管圧力）に基づいて自着火遅れ時間（燃料噴射開始から自着火が発生するまでの時間）をマップ又は数式等により算出することで自着火遅れ時間を予測する。ここで、自着火遅れ時間のマップ又は数式等は、予め、設計データ、試験データ、シミュレーションデータ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１０４に進み、現在のエンジン回転速度に基づいて自着火遅れ時間を自着火遅れ角度（燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度）に変換することで自着火遅れ角度を予測する。これらのステップ１０３、１０４の処理が特許請求の範囲でいう自着火遅れ期間判定手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０５に進み、図示しない点火制御ルーチンで設定した点火時期を読み込む。この点火時期は、現在の運転条件（例えば、始動時や始動後の暖機制御中であるか否かや、エンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温、吸気温度等）に基づいて算出される。

この後、ステップ１０６に進み、自着火発生時期を点火時期に一致させるように、点火時期から自着火遅れ角度だけ溯ったクランク角を燃料噴射開始時期に設定することで、プレイグニッションを抑制するプレイグ抑制制御を実行する。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいうプレイグ抑制制御手段としての役割を果たす。

このようして燃料噴射開始時期を設定した後、ステップ１０７に進み、クランク角センサ２８で検出したクランク角が燃料噴射開始時期になった時点で、燃料噴射弁１９の噴射を実行する。

以上説明した本実施例１では、自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することでプレイグ抑制制御を実行するようにしたので、自着火発生時期が点火時期よりも前になることを確実に防止することができ、プレイグニッションを確実に抑制することができる。しかも、自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで、燃料噴射開始時期を必要以上に遅角し過ぎることを防止できるため、燃料噴射時期が運転条件に応じた適正な燃料噴射時期から大きく離れてしまうことを回避して、燃焼状態の悪化を抑制することができる。これにより、プレイグニッションを抑制するための燃料噴射時期を適正に設定することができて、プレイグニッションの抑制効果を高めながら、燃焼状態の悪化を抑制することが可能となる。

センター噴射式の筒内噴射エンジン１１は、圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡大して低燃費化できる利点があるが、圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡大すると、その分、プレイグニッションが発生し易い運転領域も拡大することになるため、本実施例１のように、圧縮行程噴射モード中にもプレイグニッション抑制制御を実行すれば、圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡大して低燃費化の要求を満たしながら、プレイグニッションを確実に抑制することができる。

また、本実施例１では、吸気温度とエンジン負荷に基づいて自着火遅れ時間を予測して、その自着火遅れ時間とエンジン回転速度に基づいて自着火遅れ角度を予測するようにしたので、燃料噴射前に自着火遅れ角度を精度良く予測することができ、その予測した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を精度良く設定することができる。

また、本実施例１では、圧縮行程噴射モードでは、エンジン１１の始動時や低回転且つ高負荷運転時（例えば加速時）、エンジン１１の吸気温度が高いときやエンジン１１に供給される燃料がオクタン価の低い燃料（例えばレギュラーガソリン）のときは、いずれもプレイグニッションが発生し易い運転条件となることを考慮して、これらのプレイグニッションが発生し易い運転条件のときにプレイグ抑制制御を実行するようにしたので、プレイグニッションが発生し易い運転条件のときにプレイグニッションを確実に抑制することができる。

尚、プレイグ抑制制御を実行する運転条件を適宜変更しても良いことは言うまでもない。

次に、図５及び図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、エンジン１１の各気筒毎に筒内圧力を検出する筒内圧力センサ３５（図１参照）が設けられている。尚、エンジン１１の特定気筒のみに筒内圧力センサ３５を設けて特定気筒のみの筒内圧力を検出して他の気筒を同様に制御する構成としても良い。この筒内圧力センサ３５は、点火プラグ２０と一体化したタイプのものを用いても良いし、点火プラグ２０とは別体のセンサ部を燃焼室３２内に臨ませるように取り付けるタイプのものを用いても良い。

更に、ＥＣＵ３０によって後述する図５の燃料噴射制御ルーチンを実行することで、燃料噴射後に筒内圧力センサ３５の出力に基づいて自着火発生時期を検出して、該自着火発生時期と燃料噴射開始時期とに基づいて自着火遅れ角度（燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度）を算出する。このようにして前回の燃料噴射後に算出した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように今回の燃料噴射開始時期を設定することで、プレイグ抑制制御を実行する。

図６に示すように、自着火が発生すると、筒内圧力が急上昇するため、筒内圧力センサ３５の出力の挙動を監視すれば、実際の自着火発生時期を精度良く検出することができ、その検出した自着火発生時期と燃料噴射開始時期から自着火遅れ角度を精度良く算出することができる。

図５に示す燃料噴射制御ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、プレイグ発生条件が成立しているか否かを判定し、プレイグ発生条件が不成立と判定された場合には、ステップ２０２に進み、現在の運転条件に基づいて燃料噴射開始時期をマップ又は数式等により算出する。

一方、上記ステップ２０１で、プレイグ発生条件が成立していると判定された場合には、プレイグニッションが発生し易い運転条件であると判断して、ステップ２０３に進み、図示しない点火制御ルーチンで設定した点火時期を読み込んだ後、ステップ２０４に進み、前回の燃料噴射後に算出した自着火遅れ角度を読み込む。

この後、ステップ２０５に進み、自着火発生時期を点火時期に一致させるように、点火時期から自着火遅れ角度だけ溯ったクランク角を燃料噴射開始時期に設定することで、プレイグ抑制制御を実行する。

このようして燃料噴射開始時期を設定した後、ステップ２０６に進み、クランク角センサ２８で検出したクランク角が燃料噴射開始時期になった時点で、燃料噴射弁１９の噴射を実行する。

この後、ステップ２０７に進み、筒内圧力センサ３５の出力に基づいて自着火発生時期（筒内圧力が急上昇する時期）を検出する。この際、例えば、筒内圧力センサ３５で検出した筒内圧力の所定時間当りの上昇量が所定値以上になったときに、筒内圧力が急上昇したと判断して、その時点を自着火発生時期として検出する。
この後、ステップ２０８に進み、自着火発生時期と燃料噴射開始時期とに基づいて自着火遅れ角度（燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度）を算出する。

以上説明した本実施例２では、筒内圧力センサ３５の出力に基づいて自着火発生時期を検出して、その自着火発生時期と燃料噴射開始時期とに基づいて自着火遅れ角度を算出するようにしたので、燃料噴射後に検出した実際の自着火発生時期に基づいて自着火遅れ角度を精度良く算出することができ、前回の燃料噴射後に算出した自着火遅れ角度に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように今回の燃料噴射開始時期を精度良く設定することができる。

次に、図７を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例２と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例２と異なる部分について説明する。

本実施例３では、ＥＣＵ３０によって後述する図７の燃料噴射制御ルーチンを実行することで、自着火遅れ期間を運転条件毎に学習して自着火遅れ期間の学習値のマップを作成し、この自着火遅れ期間の学習値のマップの中から現在の運転条件に対応した自着火遅れ期間の学習値を選択して、該自着火遅れ期間の学習値に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで、プレイグ抑制制御を実行する。

尚、図７の燃料噴射制御ルーチンは、前記実施例２で説明した図５の燃料噴射制御ルーチンのステップ２０４の処理をステップ２０４ａに変更すると共に、ステップ２０８の処理の後にステップ２０９の処理を追加したものであり、これ以外の各ステップの処理は図５と同じである。

図７に示す燃料噴射制御ルーチンでは、ステップ２０１で、プレイグ発生条件が成立していると判定された場合には、プレイグニッションが発生し易い運転条件であると判断して、ステップ２０３に進み、図示しない点火制御ルーチンで設定した点火時期を読み込んだ後、ステップ２０４に進み、自着火遅れ角度の学習値のマップを検索して、現在の運転条件（例えば、始動時であるか否か、オクタン価の低い燃料であるか否か、冷却水温、エンジン回転速度、エンジン負荷、吸気温度等）に対応した学習領域の自着火遅れ角度の学習値を選択して読み込む。

ここで、自着火遅れ角度の学習値のマップは、運転条件（例えば、始動時であるか否か、オクタン価の低い燃料であるか否か、冷却水温、エンジン回転速度、エンジン負荷、吸気温度等）に応じた複数の学習領域に区分され、各学習領域毎にそれぞれ自着火遅れ角度の学習値が記憶されている。この自着火遅れ角度の学習値のマップは、ＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３０の電源オフ中えも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶されている。

この後、ステップ２０５に進み、自着火発生時期を点火時期に一致させるように、点火時期から自着火遅れ角度だけ溯ったクランク角を燃料噴射開始時期に設定することで、プレイグ抑制制御を実行する。

このようして燃料噴射開始時期を設定した後、クランク角センサ２８で検出したクランク角が燃料噴射開始時期になった時点で、燃料噴射弁１９の噴射を実行する（ステップ２０６）。この後、筒内圧力センサ３５の出力に基づいて自着火発生時期を検出し、この自着火発生時期と燃料噴射開始時期とに基づいて自着火遅れ角度を算出する（ステップ２０７、２０８）。

この後、ステップ２０９に進み、自着火遅れ角度の学習値のマップにおいて、今回の運転条件に対応した学習領域における自着火遅れ角度の学習値を、今回の自着火遅れ角度で更新することで、自着火遅れ角度を運転条件毎に学習する。このステップ２０９の処理が特許請求の範囲でいう自着火遅れ期間学習手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例３では、自着火遅れ角度を運転条件毎に学習しておき、燃料噴射開始時期を設定する際に、自着火遅れ角度の学習値のマップの中から現在の運転条件に対応した自着火遅れ角度の学習値を選択して用いるようにしたので、現在の運転条件に対応した自着火遅れ期間の学習値に基づいて自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を精度良く設定することができる。

尚、上記実施例３では、燃料噴射後に検出した実際の自着火発生時期に基づいて算出した自着火遅れ角度を学習するようにしたが、燃料噴射前に予測した自着火遅れ時間に基づいて予測した自着火遅れ角度を学習するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、燃焼室３２の略中心上方から燃焼室３２内に燃料を噴射するように燃料噴射弁１９を配置したセンター噴射式の筒内噴射エンジンに本発明を適用したが、燃焼室の側方（例えば吸気ポート近傍）から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料噴射弁を配置した筒内噴射エンジンに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 燃料噴射弁及びその周辺部の縦断面図である。 燃料噴射開始時期の設定方法を説明する図である。 実施例１の燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例２の燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 自着火発生時期の検出方法を説明する図である。 実施例３の燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１９…燃料噴射弁、２０…点火プラグ、２５…排気管、２８…クランク角センサ、２９…吸気温センサ、３０…ＥＣＵ（プレイグ抑制制御手段，自着火遅れ期間判定手段，自着火遅れ期間学習手段）、３５…筒内圧力センサ

Claims (10)

1. 内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   内燃機関の圧縮行程で混合気の自着火が発生する自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定する圧縮行程噴射モードとすることでプレイグニッションを抑制するプレイグ抑制制御を実行するプレイグ抑制制御手段を備えていることを特徴とする筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記圧縮行程噴射モード中に燃料噴射開始から自着火が発生するまでの自着火遅れ期間を判定する自着火遅れ期間判定手段を備え、
   前記プレイグ抑制制御手段は、前記自着火遅れ期間判定手段で判定した自着火遅れ期間に基づいて前記自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記自着火遅れ期間判定手段は、内燃機関の吸気温度と負荷に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでの時間である自着火遅れ時間を予測して、該自着火遅れ時間と内燃機関の回転速度に基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度である自着火遅れ角度を前記自着火遅れ期間として予測する手段を有し、
   前記プレイグ抑制制御手段は、前記自着火遅れ期間判定手段で予測した自着火遅れ角度に基づいて前記自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力センサを備え、
   前記自着火遅れ期間判定手段は、前記筒内圧力センサの出力に基づいて自着火発生時期を検出して、該自着火発生時期と燃料噴射開始時期とに基づいて燃料噴射開始から自着火が発生するまでのクランク角度である自着火遅れ角度を前記自着火遅れ期間として算出する手段を有し、
   前記プレイグ抑制制御手段は、前記自着火遅れ期間判定手段で算出した自着火遅れ角度に基づいて前記自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記自着火遅れ期間判定手段で判定した自着火遅れ期間を運転条件毎に学習する自着火遅れ期間学習手段を備え、
   前記プレイグ抑制制御手段は、前記自着火遅れ期間学習手段で学習した自着火遅れ期間の学習データの中から現在の運転条件に対応した自着火遅れ期間の学習値を選択して、該自着火遅れ期間の学習値に基づいて前記自着火発生時期を点火時期に一致させるように燃料噴射開始時期を設定することで前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記プレイグ抑制制御手段は、内燃機関の始動時に前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記プレイグ抑制制御手段は、内燃機関の低回転且つ高負荷運転時に前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 前記プレイグ抑制制御手段は、内燃機関の吸気温度が所定値以上のときに前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
9. 前記プレイグ抑制制御手段は、内燃機関に供給される燃料がオクタン価の低い燃料のときに前記プレイグ抑制制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 内燃機関の燃焼室の略中心上方から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料噴射弁が配置されたセンター噴射式の筒内噴射内燃機関に適用されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置。

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