JP3912032B2

JP3912032B2 - 筒内直接噴射式エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3912032B2
Application number: JP2001146250A
Authority: JP
Inventors: 康治平谷; 章彦角方; 淳寺地
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: JP2002339780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気エミッションの悪化を抑えつつ、プレイグニッションの発生を抑制、回避する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火式の筒内直接噴射式エンジンにおいては、燃焼騒音や振動を引き起こすプレイグニッションやノッキングが発生することがある。このプレイグニッションとノッキングは、いずれも燃焼に伴う燃焼室内の圧力変動が過剰に大きくなって燃焼騒音や振動を引き起こす現象を指すが、プレイグニッションは、点火プラグによる火花点火実行前に、燃焼室内の混合気が点火プラグ先端部等の熱などによって自然着火（過早点火）する現象であり、ノッキングは、点火後の燃焼過程において燃焼室周辺のエンドガスが自己着火（異常燃焼）する現象である。
【０００３】
このような現象は、騒音や振動を伴うだけでなく、出力低下を招いたり、エンジンの損傷を招いたりするおそれがあるため、従来からその発生を回避する技術が提案されている。
例えば、特開平１０−２３１７４４号公報には、ノッキングが発生し易い低回転高負荷運転領域において、吸気行程中に後の圧縮行程で自己着火しない程度の少量の燃料を噴射し、残りの燃料噴射（すなわち、主たる燃料噴射）を圧縮行程で行うよう制御するものが開示されている。
【０００４】
この技術によれば、燃焼室周辺部の混合気を希薄化してノッキングを発生し難くすると共に、主たる燃料噴射から火花点火実行までの時間も短いので、プレイグニッションの発生も回避できると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように圧縮行程噴射は、ノッキング及びプレイグニッションの双方の発生を抑制、回避する効果を有するが、要求噴射燃料量の多い高負荷運転時において、圧縮行程噴射を行うと、未燃ＨＣやスモークの排出量が増加し、排気エミッションが悪化してしまうといった問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の問題を解決するためになされたものであり、排気エミッションの悪化を抑えつつ、プレイグニッションの発生を抑制、回避することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と燃焼室内に形成された混合気に点火する点火プラグとを備えた筒内直接噴射式エンジンの制御装置であって、プレイグニッションの発生を検出又は予測し、プレイグニッションの発生が検出又は予測されたときに、燃料噴射時期を、エンジン運転条件に基づいて設定される基準燃料噴射時期に対して遅角側に設定し、点火時期を、エンジン運転条件に基づいて設定される基準点火時期に対して進角側に設定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記基準燃料噴射時期が吸気行程に設定されるものであって、プレイグニッションの発生が検出又は予測されたときに、前記燃料噴射時期を圧縮行程前半に設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記点火時期を、遅角側に設定された燃料噴射時期におけるノッキング限界点火時期とすることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、エンジン本体に発生する振動の振動強度と振動発生時期を検出し、振動強度が所定の許容範囲を超えているとき、かつ、振動発生時期が点火時期よりも進角側にあるときに、プレイグニッションの発生を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、特定運転領域でのエンジン運転中であって、エンジン冷却水温度が所定温度以上のときに、プレイグニッションの発生を予測することを特徴とする。
請求項６に係る発明は、特定運転領域でのエンジン運転中であって、エンジン冷却水温度が所定温度以上のときに、プレイグニッションの発生を予測することを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、特定運転領域でのエンジン運転中であって、エンジン燃焼室の壁温が所定温度以上のときに、プレイグニッションの発生を予測することを特徴とする。
請求項８に係る発明は、前記特定運転領域が、低回転高負荷領域であることを特徴とする。
【００１２】
請求項９に係る発明は、プレイグニッションの発生が検出、予測されないときであって、前記振動強度が所定の許容範囲を超えているときに、点火時期を、エンジン運転条件に基づいて設定される基準点火時期に対して遅角側に設定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、
燃料噴射時期を、基準燃料噴射時期よりも遅角側に設定することにより、燃料噴射から点火までの時間を短くすることができ、プレイグニッションの発生を回避できる。
【００１４】
また、上記制御は、プレイグニッションの発生を検出又は予測したときのみに実行するので、プレイグニッション回避に伴う排気エミッションの悪化を最小限に抑えることができる。さらに、点火時期を基準点火時期よりも進角側に設定することにより、燃料噴射時期を遅角したことに伴うエンジントルクの低下分を補うことができる。
請求項２に係る発明によれば、前記燃料噴射時期を圧縮行程前半に設定することにより、エンジントルクの低下を極力抑えつつ、プレイグニッションの発生を回避できる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、前記点火時期をノッキング限界点火時期とすることで、エンジントルクの低下分を最大限補うことができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、新たに装置を設けることなく、ノッキングを検出するために従来から用いられている振動センサを利用することでプレイグニッションの発生を検出できる。
請求項５に係る発明によれば、特定運転領域におけるプレイグニッションの発生状況をあらかじめ実験等により求めておくことで、特定運転領域における連続運転時間を検出することにより、プレイグニッションの発生を予測できる。
【００１７】
請求項６に係る発明によれば、請求項５に係る発明と同様に、特定運転領域におけるエンジン冷却水温度を検出することにより（水温センサの出力信号により）、プレイグニッションの発生を予測できる。
請求項７に係る発明によれば、請求項５、６に係る発明と同様に、特定運転領域における燃焼室の壁温を検出することにより（壁温センサの出力信号により）、プレイグニッションの発生を予測できる。
【００１８】
請求項８に係る発明によれば、前記特定運転領域を、プレイグニッションの発生し易い低回転高負荷領域とすることで、制御負担を軽減しつつ、プレイグニッションの発生を精度よく予測できる。
請求項９に係る発明によれば、プレイグニッションと切り分けてノッキングを検出し、ノッキングを検出したときに、点火時期を基準点火時期よりも遅角側に設定するので、プレイグニッションの発生の抑制、回避に加えて、ノッキングについても排気エミッションの悪化を伴わずに抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１に示すシステム図において、エンジンの燃焼室１は、シリンダヘッド２、シリンダブロック３及びピストン４により画成されており、該燃焼室１に接続する吸気ポート５及び排気ポート６がシリンダヘッド２に形成されている。
【００２０】
吸気ポート５の燃焼室１側の開口端には、吸気カム９によって開閉駆動される吸気弁７が設けられ、排気ポート５の燃焼室１側の開口端には、排気カム１０によって開閉駆動される排気弁８が設けられている。
シリンダヘッド２の吸気ポート５下方には燃焼室１内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１が設けられており、点火プラグ１２は、燃焼室１の略中央部を臨んで配設されている。
【００２１】
そして、吸気弁７を介して吸入された空気に対して前記燃料噴射弁１１から燃料を噴射して混合気を形成し、該混合気を前記燃焼室１内で圧縮し、点火プラグ１１による火花点火によって着火する。
エンジンの排気は、排気弁８を介して燃焼室１から排気ポート６に排出され、図示しない排気浄化触媒を介して大気中へ排出される。
【００２２】
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３には、燃焼室１内の圧力変動をエンジンブロックの振動として検出する振動センサ１４、クランク軸の回転角位置を検出するクランク角センサ１５、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１６、燃焼室１に壁温を検出する壁温センサ１７、図示しないアクセル開度センサ等からの信号が入力され、エンジンの回転速度Ｎｅは、クランク角センサ１５からの出力信号に基づいて算出される。
【００２３】
また、ＥＣＵ１３は、これら入力された信号に基づいてエンジンの運転条件を把握し、目標エンジントルクｔＴの演算、燃料噴射量Ｔｐ、燃料噴射時期ＩＴ、点火時期ＡＤＶの設定等の制御を行う。
なお、本エンジンは、低回転低負荷領域（図２の領域Ｃ）においては、圧縮行程時に燃料を燃焼室１内に噴射することにより点火プラグ周辺には燃えやすい混合気を、その周りには燃料のない空気層を形成する成層リーン運転を行い、他の領域、すなわち、中、高回転中、高負荷領域（図２の領域Ａ、Ｂ）においては、吸気行程時に燃料を燃焼室１内に噴射することで混合気を均質にする均質ストイキ運転又は均質リッチ運転を行う。
【００２４】
また、本エンジンでは、プレイグニッションとノッキングとを切り分けて検出（又は予測）し、特に低回転高負荷領域（図２の領域Ａ）において、プレイグニッションの発生を検出又は予測したときは、燃料噴射時期を遅角側に制御することでプレイグニッションを抑制、回避し、ノッキングを検出したときは、点火時期を遅角側に制御することでノッキングを抑制する。
【００２５】
以下、ＥＣＵ１３が行う燃料噴射時期ＩＴ制御、点火時期ＡＤＶ制御について説明する。
まず、燃料噴射時期ＩＴ、点火時期ＡＤＶの算出について説明する。
図３は、燃料噴射時期ＩＴ算出ルーチンを示すフローであり、所定時間毎に実行される。
【００２６】
ステップ１（図中Ｓ１と記す。以下同様）では、現在のエンジン運転条件（エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴ）が低回転高負荷領域（図２の領域Ａ、以下領域Ａという）であるか否かを判断する。領域Ａであれば、ステップ２に進む。
ステップ２では、燃料噴射時期フラグｆＩＴが２であるか否かを判断する。
【００２７】
この燃料噴射時期フラグｆＩＴは、領域Ａにおける燃料噴射時期の設定を示すものであり、ｆＩＴ＝１であれば燃料噴射時期を第１噴射時期に設定し、ｆＩＴ＝２であれば燃料噴射時期を第２噴射時期に設定する。
ここで、第1噴射時期と第２噴射時期について図４を参照して説明する。
図４は、点火時期をノッキング限界に制御しつつ、燃料噴射時期を変化させたときのエンジントルク特性である。
【００２８】
図に示すように、吸気行程中の所定に時期に燃料噴射を行ったときに最大のエンジントルクが得られる。これは、噴射燃料が気化するときの気化潜熱により吸気の温度が下がり、吸気の充填効率が上昇するためであるが、この最大エンジントルクが得られる噴射時期を前記第１噴射時期とする。
なお、燃料噴射時期を遅角側に設定するほどエンジントルクが低下しているが、これは吸気充填効率が低下すること及び噴射燃料と空気との混合が悪化することに起因している。
【００２９】
燃料噴射時期を圧縮行程前半まで遅角させると、一旦エンジントルクが回復し、更に遅角させるとその後のエンジントルクは単調に低下する。このように圧縮行程前半でエンジントルクが極大となるのは、噴射燃料と空気との混合が悪化するのに伴い、ノッキング限界点火時期が進角（すなわち、点火時期が進角）することに起因するものであるが、このエンジントルクが極大となる噴射時期を前記第２噴射時期とする。
【００３０】
ステップ２に戻って、燃料噴射時期フラグｆＩＴが２であれば（ｆＩＴ＝２）、ステップ３に進み、燃料噴射時期ＩＴを圧縮行程前半の第２噴射時期に設定する。具体的には、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第２噴射時期マップを参照して燃料噴射時期ＩＴに設定値ＩＴ２ｍをセットする。
燃料噴射時期フラグｆＩＴが２でなければ（すなわち、ｆＩＴ＝１であれば）、ステップ４に進み、燃料噴射時期ＩＴを吸気行程中の第１噴射時期に設定する。具体的には、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第１噴射時期マップを参照して燃料噴射時期ＩＴにマップ設定値ＩＴ１ｍをセットする。
【００３１】
一方、ステップ１において、現在の運転条件が領域Ａでないときは、ステップ５に進み、現在の運転条件が中負荷領域又は中、高回転領域（図２の領域Ｂ、以下領域Ｂという）であるか否かを判断する。
現在の運転条件が領域Ｂであれば、ステップ６に進み、燃料噴射時期ＩＴを第１噴射時期に設定する。具体的な処理は前記ステップ４における処理と同じであり、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第１噴射時期マップを参照して燃料噴射時期ＩＴにマップ設定値ＩＴ１ｍをセットする。
【００３２】
現在の運転条件が領域Ｂでなければ（すなわち、図２の領域Ｃであれば）、ステップ７に進み、燃料噴射時期ＩＴを圧縮行程後半の第３噴射時期に設定する。具体的には、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第３噴射時期マップを参照して燃料噴射時期ＩＴにマップ設定値ＩＴ３ｍをセットする。なお、圧縮行程後半で燃料噴射が行われると、噴射燃料のほとんどがピストン４の冠面に設けられた凹部内に集中し、燃焼室１内の混合気が成層化される。
【００３３】
以上の処理により算出された燃料噴射時期ＩＴは、ＥＣＭ１３内のメモリにストアされ、燃料噴射信号を出力する制御ルーチンで読み出される。
図５は、点火時期ＡＤＶ算出ルーチンを示すフローであり、所定時間毎に実行される。なお、点火時期ＡＤＶは、基準のクランク角（例えば、圧縮上死点）より何度前に点火を実行するかを表す値であり、値が大きいほど点火時期は進角側となる。
【００３４】
ステップ１１では、現在のエンジン運転条件が低回転高負荷領域（領域Ａ）であるか否かを判断する。現在のエンジン運転条件が領域Ａであれば、ステップ１２に進み、燃料噴射時期フラグｆＩＴが２であるか否かを判断する。
燃料噴射時期フラグｆＩＴが２であれば（ｆＩＴ＝２）、ステップ１３に進み、第２噴射時期（圧縮行程前半）用の点火時期を設定する。
【００３５】
具体的には、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第２噴射時期用の点火時期マップを参照して点火時期ＡＤＶにマップ設定値ＡＤＶ２ｍをセットする。ここで、マップ設定値ＡＤＶ２ｍは、第２噴射時期におけるノッキング限界点火時期であり、あらかじめ実験等により求めた値がマップ上に記憶させてある。
【００３６】
燃料噴射時期フラグｆＩＴが２でなければ（すなわち、ｆＩＴ＝１であれば）、ステップ１４に進み、第１噴射時期（吸気行程中）用の点火時期を遅角側に制御する。具体的には、エンジンの運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第１噴射時期用の点火時期マップを参照してマップ設定値ＡＤＶ１ｍを算出し、このマップ設定値ＡＤＶ１ｍからノッキング抑制のための遅角補正量ＲＴＤを減算したものを点火時期ＡＤＶとしてセットする（ＡＤＶ＝ＡＤＶ１ｍ−ＲＴＤ）。
【００３７】
ここで、マップ設定値ＡＤＶ１ｍは、第１噴射時期におけるノッキング限界点火時期であり、ＡＤＶ２ｍと同様に、あらかじめ実験等で求めた値がマップ上に記憶させてある。
一方、ステップ１１において、現在のエンジン運転条件が領域Ａでなければ、ステップ１５に進み、現在の運転条件が領域Ｂであるか否かを判断する。
【００３８】
現在の運転条件が領域Ｂであれば、ステップ１６に進み、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第１噴射時期用の点火時期マップを参照して点火時期ＡＤＶにマップ設定値ＡＤＶ１ｍをセットする。
現在のエンジン運転条件が領域Ｂでなければ（すなわち、図２の領域Ｃであれば）ステップ１７に進み、エンジン運転条件に基づいて、あらかじめ設定された第３噴射時期用の点火時期マップを参照して点火時期ＡＤＶにマップ設定値ＡＤＶ３ｍをセットする。
【００３９】
以上の処理で算出された点火時期ＡＤＶは、ＥＣＭ１３内のメモリにストアされ、点火信号を出力する制御ルーチンで読み出されて使用される。
次に、上記ルーチンで用いた燃料噴射時期フラグｆＩＴと遅角補正量ＲＴＤについて説明する。
図６は、燃料噴射時期フラグｆＩＴ設定、補正遅角量ＲＴＤ算出ルーチンを示すフローであり、所定のタイミングで実行される。なお、本ルーチンの実行間隔は、最短で１燃焼サイクル毎（例えば、４気筒エンジンであればクランク角で１８０°毎）であり、複数燃焼サイクル毎に実行するようにしてもよい。
【００４０】
ステップ１０１では、現在のエンジン運転条件が低回転高負荷領域（領域Ａ）にあるか否かを判断する。
現在のエンジン運転条件が領域Ａであれば、ステップ１０２に進み、燃料噴射時期フラグｆＩＴが２であるか否かを判断する。
燃料噴射時期フラグｆＩＴが２であれば（ｆＩＴ＝２）、本ルーチンはそのまま終了する。
【００４１】
燃料噴射時期フラグｆＩＴが２でなければ（すなわち、ｆＩＴ＝１であれば）、ステップ１０３に進む。
なお、エンジン運転条件が領域Ａでない場合は、燃料噴射時期フラグｆＩＴが１に設定されているので（前回の本ルーチン実行時のステップ１１０において設定されているので）、エンジン運転条件が領域Ａ以外から領域Ａに移行してきた当初は、燃料噴射時期フラグｆＩＴが１に設定されている。
【００４２】
ステップ１０３では、プレイグニッションフラグｆＰＩＧを設定する。
このプレイグニッションフラグｆＰＩＧは、プレイグニッションが発生している状況（ｆＰＩＧ＝２）、発生する可能性が高い状況（ｆＰＩＧ＝１）、発生する可能性が低い状況（ｆＰＩＧ＝０）を示すものであり、後述する図７の制御フローを実行することにより設定される。
【００４３】
ステップ１０４では、プレイグニッションフラグｆＰＩＧが０より大きいか否かを判断する。
プレイグニッションフラグｆＰＩＧが０より大きいときは、プレイグニッション回避制御が必要であると判断し、ステップ１０５に進み、燃料噴射時期フラグｆＩＴを２に設定（変更）する。
【００４４】
プレイグニッションｆＰＩＧが０であれば、ステップ１０６に進む。
ステップ１０６では、ノッキング強度ＫＮＯが所定の第１閾値ＫＮＯｔｈＡより大きいか否かを判断する。
このノッキング強度ＫＮＯは、振動センサ１４からの出力信号に基づいて１燃焼毎に算出される値であり、直前の燃焼時に発生したエンジンブロック振動の強度、あるいは直前の燃焼を含めた過去複数燃焼分のエンジンブロック振動の平均強度を表している。
【００４５】
また、第１閾値ＫＮＯｔｈＡは、算出した現在のノッキング強度ＫＮＯが制御による抑制を必要とするほど強いか否かを示す値であり、実験等によりあらかじめ求めた値である。
なお、ノッキング強度ＫＮＯの算出は１燃焼毎に算出されるので、今回参照するノッキング強度ＫＮＯは、前回の本ルーチン実行時に行ったノッキング抑制制御の結果が反映された値になっている。
【００４６】
ノッキング強度ＫＮＯが第１閾値ＫＮＯｔｈＡよりも大きいときは、ステップ１０７に進み、点火時期の遅角補正量ＲＴＤを増大する（遅角側に更新する）処理を行う。具体的には、現在設定されている遅角補正量ＲＴＤに所定値（本ルーチンにおいては、クランク角度で２°）を加算し、更新後の遅角補正量ＲＴＤ（+1）を算出する。
【００４７】
なお、エンジン運転条件が領域Ａでない場合は、点火時期の遅角補正量ＲＴＤは０に設定されているので（前回の本ルーチン実行時のステップ１１０において設定されているので）、エンジン運転条件が領域Ａ以外から領域Ａに移行してきた当初は、遅角補正量ＲＴＤが０に設定されている。
一方、ノッキング強度ＫＮＯが第１閾値以下であれば、ステップ１０８に進み、ノッキング強度ＫＮＯが所定の第２閾値ＫＮＯｔｈＢよりも小さいか否かを判断する。
【００４８】
なお、第２閾値ＫＮＯｔｈＢは、前記第１閾値ＫＮＯｔｈＡよりも小さく（ノッキング弱側に）設定される値である。
ノッキング強度ＫＮＯが第２閾値よりも小さいときは、ステップ１０９に進み、点火時期の遅角補正量ＲＴＤを減少する（進角側に更新する）処理を行う。具体的には、現在設定されている遅角補正量ＲＴＤから所定値（本ルーチンにおいては、クランク角度で１°）を減算し、更新後の遅角補正量ＲＴＤ（+1）を算出する。
【００４９】
ノッキング強度ＫＮＯが第２閾値ＫＮＯｔｈＢ以上のとき、すなわち、ノッキング強度ＫＮＯが前記第１閾値ＫＮＯｔｈＡと第２閾値ＫＮＯｔｈＢとの間にあるときは、遅角補正量ＲＴＤの更新を行わずに本ルーチンを終了する。
なお、ステップ１０１において、現在のエンジン運転条件が領域Ａでないときは、ステップ１１０に進み、遅角補正量ＲＴＤを０に設定すると共に、燃料噴射時期フラグｆＩＴを１に設定する。
【００５０】
次に、上記制御フローのステップ１０３における処理を説明する。
図７は、ステップ１０３における処理、すなわち、プレイグニッションフラグｆＰＩＧの設定を示すフローである。
ステップ２０１では、図６に示すルーチンを前回実行したときのエンジン運転条件（前回のエンジン運転条件）が低回転高負荷領域（領域Ａ）以外の領域であったか否か、すなわち、今回の本ルーチンの実行が、エンジン運転条件が領域Ａに移行した直後であるか否かを判断する。
【００５１】
前回のエンジン運転条件が領域Ａ以外であったとき（エンジン運転条件が領域Ａに移行した直後であるとき）は、ステップ２０２に進み、領域Ａにおける運転継続時間を計測するためタイマー値Ｔを０にリセットし（Ｔ＝０）、ステップ２０４に進む。
前回のエンジン運転条件が領域Ａであったとき（エンジン運転条件が領域Ａに移行した直後でないとき、すなわち、前回から引き続き領域Ａで運転中のとき）は、ステップ２０３に進み、前回のタイマー値Ｔ（-1）に所定のきざみ量ΔＴを加算して新たなタイマー値Ｔ（＝Ｔ（-1）＋ΔＴ）を算出し、ステップ２０４に進む。
【００５２】
ステップ２０４では、ノッキング強度ＫＮＯが前記第１閾値ＫＮＯｔｈＡよりも大きいか否かを判断する。
本ステップにおける判断処理は、図６のステップ１０６で行う処理と同じである。すなわち、ノッキング強度ＫＮＯは、燃焼時に発生したエンジンブロック振動の強度を示すパラメータであるので、プレイグニッションが発生したときもその値が大きくなるので、プレイグニッションの発生の検出にも利用できる。
【００５３】
ノッキング強度ＫＮＯが第１閾値ＫＮＯｔｈＡよりも大きいときは、ステップ２０５に進み、エンジンブロックの振動発生時期θＫＮＯが点火時期ＡＤＶよりも大きいか（すなわち、進角側にあるか）否かを判断する。
振動発生時期θＫＮＯは、ノッキング強度を算出する際に合わせて算出されるものであり、エンジンブロック振動が大きくなり始めた時点のクランク角（点火時期ＡＤＶと同じ基準クランク角より何度前か）を示している。
【００５４】
振動発生時期θＫＮＯが点火時期ＡＤＶよりも大きいとき（進角側にあるとき）は、ステップ２０６に進み、プレイグニッションフラグｆＰＩＧ＝２（プレイグニッション発生）とする。
すなわち、エンジンブロック振動が大きく、かつ、その発生時期θＫＮＯが点火時期ＡＤＶよりも前である場合に、プレイグニッションが発生したと見なし、プレイグニッションの発生を検出する。
【００５５】
ステップ２０４において、ノッキング強度ＫＮＯが第１閾値ＫＮＯｔｈＡ以下のとき、又は、ステップ２０５において、振動発生時期θＫＮＯが点火時期ＡＤＶよりも小さいとき（遅角側にあるとき）は、ステップ２０７に進み、タイマー値Ｔが所定の閾値Ｔｔｈより大きいか否かを判断する。
タイマー値Ｔが閾値Ｔｔｈよりも大きいときは、ステップ２０８に進み、プレイグニッションフラグｆＰＩＧ＝１（プレイグニッション発生可能性大）とする。すなわち、現時点においてプレイグニッションの発生が検出されていなくても、領域Ａにおける運転時間が前記閾値Ｔｔｈよりも長くなったときは、次サイクル以降にプレイグニッションが発生すると予測して事前にプレイグニッションの回避制御を実施する。
【００５６】
なお、前記閾値Ｔｔｈは、例えば領域Ａにおいてプレイグニッションが発生する直前までの連続運転時間であり、あらかじめ実験等により求めておく。
タイマー値Ｔが閾値Ｔｔｈ以下であるときは、ステップ２０９に進み、水温センサ１６からの出力信号に基づくエンジン冷却水温度ＴＷが所定の閾値ＴＷｔｈよりも高いか否かを判断する。
【００５７】
エンジン冷却水温度ＴＷが閾値ＴＷｔｈよりも高いときは、ステップ２１０に進み、プレイグニッションフラグｆＰＩＧ＝１（プレイグニッション発生可能性大）とする。
すなわち、領域Ａにおいてエンジン冷却水温度ＴＷが前記閾値ＴＷｔｈよりも高くなったときも、次サイクル以降にプレイグニッションが発生すると予測して事前にプレイグニッションの回避制御を実施する。
【００５８】
エンジン冷却水温度ＴＷが閾値ＴＷｔｈ以下であるときは、ステップ２１１に進み、壁温センサ１７からの出力信号に基づく燃焼室１の壁温ＴＣが所定の閾値ＴＣｔｈよりも高いか否かを判断する。
壁温ＴＣが閾値ＴＣｔｈよりも高いときは、ステップ２１２に進み、プレイグニッションフラグｆＰＩＧ＝１（プレイグニッション発生可能性大）とする。
【００５９】
すなわち、領域Ａにおいて壁温ＴＣが前記閾値ＴＣｔｈよりも高くなったときも、次サイクル以降にプレイグニッションが発生すると予測して事前にプレイグニッションの回避制御を実施する。
なお、前記閾値ＴＷｔｈ、ＴＣｔｈは、領域Ａにおいて、プレイグニッションの発生が開始する直前の温度であり、あらかじめ実験により求める。
【００６０】
壁温ＴＣが前記閾値ＴＣｔｈ以下であるときは、プレイグニッションフラグｆＰＩＧ＝０（プレイグニッション発生可能性小、すなわち、プレイグニッション回避制御不要）とする。
以上説明したように、本発明によれば、プレイグニッションとノッキングを切り分けて、プレイグニッションの発生を検出又は予測したときのみ、燃料噴射時期を遅角してプレイグニッション回避制御を実行するので、排気エミッションの悪化を最小限に抑制できる。
【００６１】
また、ノッキングの発生を検出したときは、点火時期を遅角してノッキング抑制制御を実行するので、排気エミッションの悪化を伴わずにノッキングを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム図。
【図２】エンジンの運転領域（エンジン回転速度―目標エンジントルク）を示す図。
【図３】燃料噴射時期ＩＴ算出ルーチンを示すフローチャート。
【図４】燃料噴射時期を変化させたときのエンジントルク特性（点火時期はノッキング限界点火時期）。
【図５】点火時期ＡＤＶ算出ルーチンを示すフローチャート。
【図６】燃料噴射時期フラグｆＩＴ、点火時期の補正遅角量ＲＴＤ算出ルーチンを示すフローチャート。
【図７】プレイグニッションフラグｆＰＩＧの設定処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１燃焼室
２シリンダヘッド
３シリンダブロック
１１燃料噴射弁
１２点火プラグ
１３エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１４振動センサ
１５クランク角センサ
１６水温センサ
１７壁温センサ

Claims

筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と燃焼室内に形成された混合気に点火する点火プラグとを備えた筒内直接噴射式エンジンの制御装置であって、
プレイグニッションの発生を検出又は予測し、
プレイグニッションの発生が検出又は予測されたときに、燃料噴射時期を、エンジン運転条件に基づいて設定される基準燃料噴射時期に対して遅角側に設定し、点火時期を、エンジン運転条件に基づいて設定される基準点火時期に対して進角側に設定することを特徴とする筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
前記基準燃料噴射時期が吸気行程に設定されるものであって、
プレイグニッションの発生が検出又は予測されたときに、前記燃料噴射時期を圧縮行程前半に設定することを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
前記点火時期を、遅角側に設定された燃料噴射時期におけるノッキング限界点火時期とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
エンジン本体に発生する振動の振動強度と振動発生時期を検出し、
振動強度が所定の許容範囲を超えているとき、かつ、振動発生時期が点火時期よりも進角側にあるときに、プレイグニッションの発生を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
特定運転領域におけるエンジン運転が所定時間以上継続したときに、プレイグニッションの発生を予測することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
特定運転領域でのエンジン運転中であって、エンジン冷却水温度が所定温度以上のときに、プレイグニッションの発生を予測することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
特定運転領域でのエンジン運転中であって、エンジン燃焼室の壁温が所定温度以上のときに、プレイグニッションの発生を予測することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
前記特定運転領域が、低回転高負荷領域であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。
プレイグニッションの発生が検出、予測されないときであって、
前記振動強度が所定の許容範囲を超えているときに、点火時期を、エンジン運転条件に基づいて設定される基準点火時期に対して遅角側に設定することを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。