内燃機関の制御装置
【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】吸気バルブ３４が異常であると、燃焼室２６内の未燃燃料が吸気通路３０側に逆流する（図３（i））。そのため、逆流した未燃燃料が、次回以降のタイミングでの噴射燃料と共に燃焼室２６に流入することになる。従って、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リッチ側にズレる。排気バルブ３６が異常であると、燃焼室２６内の新気が燃焼前に排気通路３２に流出する（図３（ii））。そのため、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リーン側にズレることになる。ピストンリングが異常であると（図３（iii））、上述した様な実空燃比のズレは一定範囲内に抑えられる。
【解決手段】吸気バルブ３４が異常であると、燃焼室２６内の未燃燃料が吸気通路３０側に逆流する（図３（i））。そのため、逆流した未燃燃料が、次回以降のタイミングでの噴射燃料と共に燃焼室２６に流入することになる。従って、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リッチ側にズレる。排気バルブ３６が異常であると、燃焼室２６内の新気が燃焼前に排気通路３２に流出する（図３（ii））。そのため、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リーン側にズレることになる。ピストンリングが異常であると（図３（iii））、上述した様な実空燃比のズレは一定範囲内に抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、筒内圧に基づいて各種異常診断を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、筒内圧の検出値から圧縮圧力の時間変化率を算出すると共に、排気温度センサの検出値から排気温度の時間変化率を算出し、これら２つの時間変化率を利用して、吸気バルブ（ＩＮバルブ）、排気バルブ（ＥＸバルブ）、ピストンリングの異常発生を特定する内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置においては、具体的に、圧縮圧力の時間変化率と閾値とを比較し、圧縮圧力の時間変化率が閾値よりも大きい場合に、吸気バルブ、排気バルブ、ピストンリングの何れかに異常があると判定する。また、吸気バルブ、排気バルブ、ピストンリングの何れかに異常があると判定した場合には更に、排気温度の時間変化率と閾値とを比較し、排気温度の時間変化率が閾値よりも大きい場合には、吸気バルブ或いは排気バルブに異常が発生した判定し、排気温度の時間変化率が閾値よりも小さい場合には、ピストンリングに異常が発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０８７５１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４６１３号公報
【特許文献３】特開２００７−２２４８６２号公報
【特許文献４】特開平０４−１４８０３０号公報
【特許文献５】特開平０８−１２１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記制御装置においては、吸気バルブ或いは排気バルブに異常が発生したことが判定できるに留まり、吸気バルブと排気バルブの何れに異常が発生したかを判定することはできない。従って、正常な吸気バルブまたは排気バルブに異常が発生したと判定してしまう可能性が高かった。
【０００５】
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ある。即ち、吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧の検出値が所定の異常発生判定値よりも小さい場合に、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いて、前記内燃機関の吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定する異常特定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記偏差は、目標空燃比から実空燃比を差し引いた空燃比差であり、
前記異常特定手段は、前記空燃比差が、ゼロよりも大きい第１閾値以上の場合には前記吸気バルブの異常と判定し、ゼロよりも小さい第２閾値以下の場合には前記排気バルブの異常と判定し、前記第１閾値よりも小さく前記第２閾値よりも大きい場合には前記ピストンリングの異常と判定することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定され、かつ、前記オイル希釈率が所定のオイル異常判定値よりも大きい場合に、オイル希釈異常と判定するオイル希釈異常判定手段と、
備えることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記内燃機関に供給される吸気を過給すると共に過給圧を変更可能な過給機と、
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記オイル希釈率でのプレイグニッションの発生確率を算出する発生確率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定された場合に、前記発生確率が所定の限界値を超えないように前記過給圧を制御する過給圧制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いて、吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定できる。吸気バルブが異常であると、気筒内の燃料が吸気通路側に逆流し、次回以降のタイミングで噴射された燃料と共に筒内に再流入するので空燃比は燃料リッチ側にズレることになる。一方、排気バルブが異常であると、気筒内の新気が燃焼前に排気通路に流出するので空燃比は燃料リーン側にズレることになる。これらのズレが生じない場合には、吸気バルブや排気バルブの異常ではないことが分かる。従って、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いれば、吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定できる。
【００１１】
第２の発明によれば、目標空燃比から実空燃比を差し引いた空燃比差が、ゼロよりも大きい第１閾値以上の場合には吸気バルブの異常と判定し、ゼロよりも小さい第２閾値以下の場合には排気バルブの異常と判定し、上記第１閾値よりも小さく上記第２閾値よりも大きい場合にはピストンリングの異常と判定できる。上述したように、吸気バルブが異常であると空燃比は燃料リーンとなり、排気バルブが異常であると空燃比は燃料リッチとなる。そのため、吸気バルブが異常であると、空燃比差はプラスの値として算出され、排気バルブが異常であると、空燃比差はマイナスの値として算出される。従って、空燃比差が、第１閾値以上の場合には吸気バルブの異常と判定でき、第２閾値以下の場合には排気バルブの異常と判定できる。そして、空燃比差が、第１閾値と第２閾値との間の値であれば、吸気バルブや排気バルブの異常でないことが分かるので、ピストンリングの異常と判定できる。
【００１２】
第３の発明によれば、上記異常特定手段でピストンリングの異常と特定され、かつ、オイル希釈率が所定のオイル異常判定値よりも大きい場合に、オイル希釈異常と判定できる。従って、運転者に対しオイル交換を指示する等の所要の措置を促すことが可能となる。
【００１３】
第４の発明によれば、過給機を備える内燃機関において、上記異常特定手段でピストンリングの異常と特定された場合に、プレイグニッションの発生確率が所定の限界値を超えないように過給圧を制御できる。従って、ドライバビリティの悪化を抑制しながら、良好な過給効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】クランク角度θと圧縮圧Ｐｃとの関係を示す図である。
【図３】ピストンリング異常発生箇所の特定手法を説明するための図である。
【図４】実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される異常発生箇所特定制御を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行されるオイル希釈率異常判定制御を示すフローチャートである。
【図６】圧縮圧Ｐｃの低下率を説明するための図である。
【図７】圧縮圧Ｐｃの低下率と、ブローバイガスの増加率との関係を示す特性線図である。
【図８】実施の形態３のシステム構成を説明するための図である。
【図９】実施の形態３において、ＥＣＵ５０により実行される過給圧制御を示すフローチャートである。
【図１０】オイル希釈率とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。
【図１１】過給圧の限界値とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。
【００１６】
エンジン１０は、内部にピストン１２を有するシリンダブロック１４を備えている。ピストン１２は、クランク機構を介してクランク軸１６と接続されている。クランク軸１６は、シリンダブロック１４の一部をなすクランクケース１８の内部に設けられている。クランクケース１８の底部には、オイル２０を貯留するオイルパン２２が設けられている。
【００１７】
シリンダブロック１４の上部にはシリンダヘッド２４が組み付けられている。ピストン１２上面からシリンダヘッド２４までの空間は燃焼室２６を形成している。また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２６の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサ２８が設けられている。
【００１８】
また、シリンダヘッド２４は、燃焼室２６と連通する吸気通路３０及び排気通路３２を備えている。吸気通路３０と燃焼室２６との接続部には吸気バルブ３４が設けられている。同様に、排気通路３２と燃焼室２６との接続部には排気バルブ３６が設けられている。また、排気通路３２の途中には、排気ガスを浄化する触媒３８が設けられている。触媒３８の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ４０が設けられている。
【００１９】
また、本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、上述した筒内圧センサ２８、空燃比センサ４０その他車両やエンジン１０の制御に必要な各種のセンサが接続されている。一方、ＥＣＵ５０の出力側には、吸気バルブ３４、排気バルブ３６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上述した各種のセンサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転制御を行う。
【００２０】
［実施の形態１の特徴］
ＥＣＵ５０によるエンジン１０の運転制御の一つに、空燃比センサ４０の出力に基づく空燃比フィードバック制御がある。空燃比フィードバック制御においては、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ４０から取得される空燃比（以下、「実空燃比」ともいう。）が目標空燃比となるように、燃焼室２６に供給する燃料量を制御する。なお、空燃比フィードバック制御自体は公知であり、本発明の主要部ではないため、ここでは、これ以上の説明を省略する。
【００２１】
ところで、エンジン１０において、ピストンリングの破損や張力低下は、機関の出力性能を低下させるだけでなく、ブローバイガスの増加や、クランクケース１８側から燃焼室２６へ侵入するオイル２０の増加に繋がる。ここで、ブローバイガスとは、ピストン１２とシリンダ壁面との隙間を通って、即ち、ピストンリングの背面を通ってクランクケース１８内に流れ込む未燃燃料含有ガスをいう。ブローバイガスが増加すれば、オイル２０が希釈されるだけでなく、オイル２０から蒸発した未燃燃料が再度燃焼室２６に流入するので、空燃比ズレやドライバビリティの悪化といった不具合を招来する。また、クランクケース１８側から燃焼室２６にオイル２０が侵入（所謂オイル上がり）すると、オイルが自着火してプレイグニッションを誘発し、ドライバビリティの悪化や機関破損といった不具合を招来する。そのため、ピストンリングの異常発生は、精度高く検出できることが望ましい。
【００２２】
ピストンリングの異常発生を検出する手法の１つに、ブローバイガス量を検出する手法がある。具体的には、クランクケース１８内部の圧力を測定する手法、吸気管圧力から推定する手法、空燃比センサ４０から検出する手法等が挙げられる。しかしながら、これらの手法は何れも気筒を特定するものではないため、何れの気筒のピストンリングに異常が発生しているかを特定できない。この点、筒内圧センサ２８は、燃焼室２６毎に設置できるので、筒内圧センサ２８の検出値（以下「圧縮圧Ｐｃ」ともいう。）を利用すれば、ブローバイガス量を推定できる。
【００２３】
図２を参照して、圧縮圧Ｐｃを利用したブローバイガス量の推定手法について説明する。図２は、クランク角度θと圧縮圧Ｐｃとの関係を示す図である。ピストンリングに異常が発生している場合、ブローバイガスがクランクケース１８に多く流れ込む。そのため、図２に示すように、ピストンリングの異常発生時には（破線）、ピストンリングの正常時（実線）に比して、圧縮圧Ｐｃが低下することになる。従って、圧縮圧Ｐｃの低下の度合いに基づいて、ブローバイガス量を推定できる。
【００２４】
しかしながら、圧縮圧Ｐｃが低下するのは、ピストンリングの異常発生時のみに限られない。即ち、吸気バルブ３４、排気バルブ３６の異常発生時であっても、圧縮圧Ｐｃが低下する。従って、圧縮圧Ｐｃのみでは、吸気バルブ３４、排気バルブ３６、ピストンリングの何れに異常が発生しているかを区別することが困難である。そこで、本実施の形態においては、圧縮圧Ｐｃにより異常発生を検出した際に、実空燃比を利用して、異常発生箇所を特定することとした。
【００２５】
図３は、本実施の形態におけるピストンリング異常発生箇所の特定手法を説明するための図である。図３（i）に示すように、吸気バルブ３４が異常であると、燃焼室２６内の未燃燃料が吸気通路３０側に逆流する。そのため、逆流した未燃燃料が、次回以降のタイミングでの噴射燃料と共に燃焼室２６に流入することになる。従って、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リッチ側にズレることになる。
【００２６】
また、図３（ii）に示すように、排気バルブ３６が異常であると、燃焼室２６内の新気が燃焼前に排気通路３２に流出する。そのため、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リーン側にズレることになる。一方、図３（iii）に示すように、ピストンリングが異常であると、実空燃比に変化は生じない（変化が小さい）。従って、実空燃比を利用すれば、吸気バルブ３４、排気バルブ３６およびピストンリングの何れに異常が発生したかを特定できる。よって、圧縮圧Ｐｃが低下した際に、ピストンリングの異常発生を正確に検出できる。
【００２７】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図４を参照して、上述した特定手法を実現するための具体的な処理について説明する。図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行される異常発生箇所特定制御を示すフローチャートである。
【００２８】
図４に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、圧縮圧Ｐｃを取得する（ステップ１００）。なお、圧縮圧Ｐｃは、エンジン１０の圧縮行程中、例えば、図３に示したクランク角θとなるタイミングで計測されるものとする。続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１００で取得した圧縮圧Ｐｃが、閾値αよりも小さいか否かを判定する（ステップ１１０）。本ステップにおいて、閾値αには、本ルーチン実行時と同一の運転条件における正常時の値として予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。ただし、閾値αとしては、本ルーチン実行時の他気筒における圧縮圧Ｐｃの平均値を用いることも可能である。
【００２９】
ステップ１１０で、圧縮圧Ｐｃ＜閾値αでないと判定された場合には、吸気バルブ３４、排気バルブ３６およびピストンリングの何れにも異常が発生していないと判断できるので、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。一方、ステップ１１０で、圧縮圧Ｐｃ＜閾値αであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、空燃比変化量（目標空燃比から実空燃比を差し引いた値をいう。以下同じ。）が、閾値β以上か否かを判定する（ステップ１２０）。本ステップにおいて、空燃比変化量は、圧縮圧Ｐｃの検出タイミングに対応させて算出されるものとする。また、閾値βは、吸気バルブ３４の異常判定値であり、排気エミッションやドライバビリティの限界値に応じて設定され、予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。なお、吸気バルブ３４が異常であると、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リッチ側にズレるので、空燃比変化量としては、プラスの値をとる。そのため、閾値βはゼロよりも大きな値として設定されている。
【００３０】
ステップ１２０で、空燃比変化量≧閾値βであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、吸気バルブ３４に異常が発生していると判断する（ステップ１３０）。一方、空燃比変化量＜閾値βであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、空燃比変化量が、閾値γ以下か否かを判定する（ステップ１４０）。本ステップにおいて、空燃比変化量は、ステップ１２０において算出した値を用いる。また、閾値γは、排気バルブ３６の異常判定値であり、排気エミッションやドライバビリティの限界値に応じて設定され、予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。なお、排気バルブ３６が異常であると、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リーン側にズレるので、空燃比変化量としては、マイナスの値をとる。そのため、閾値γはゼロよりも小さな値として設定されている。
【００３１】
ステップ１４０で、空燃比変化量≦閾値γであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、排気バルブ３６に異常が発生していると判断する（ステップ１５０）。一方、空燃比変化量＞閾値γであると判定された場合には、吸気バルブ３４や排気バルブ３６に異常は発生していないと判断できるので、ＥＣＵ５０は、ピストンリングに異常が発生していると判断する（ステップ１６０）。以上、図４に示したルーチンによれば、圧縮圧Ｐｃが、閾値αよりも小さい場合に、その原因が吸気バルブ３４、排気バルブ３６およびピストンリングの何れの異常に起因するものであるかを精度高く特定できる。
【００３２】
ところで、上記実施の形態１においては、目標空燃比から実空燃比を差し引いた値を空燃比変化量とし、その上で、閾値βおよびγを夫々、ゼロよりも大きな値およびゼロよりも小さな値として設定したが、空燃比変化量として他の値を用いてもよいし、閾値βおよびγの符号は必ずしも本実施の形態と同一でなくてもよい。例えば、実空燃比から目標空燃比を差し引いた値を空燃比変化量とすれば、閾値βおよびγは夫々、ゼロよりも小さな値およびゼロよりも大きな値として設定できる。このように、空燃比変化量をどの様に設定するかで閾値β、γの符号は変わるので、目標空燃比と実空燃比の偏差である限りにおいて、本実施の形態の空燃比変化量に代用できる。
【００３３】
なお、上記実施の形態においては、筒内圧センサ２８が上記第１の発明における「筒内圧検出手段」に相当している。また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図４のステップ１１０〜１６０の一連の処理を実行することにより、上記第１の発明における「異常特定手段」が実現されている。
【００３４】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、図１のシステムを用い、ピストンリングの異常発生時に、図５に示すオイル希釈率異常判定制御を実行することをその特徴とする。従って、本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００３５】
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行されるオイル希釈率異常判定制御を示すフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、ピストンリングに異常が発生しているか否かを判定する（ステップ２００）。具体的には、ＥＣＵ５０は、図４のステップ１６０の処理が実行されたか否かを判定する。ステップ２００において、ピストンリングに異常が発生していないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、ステップ２００において、ピストンリングに異常が発生していると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、圧縮圧Ｐｃの低下率を算出する（ステップ２１０）。図６は、圧縮圧Ｐｃの低下率を説明するための図である。図６に矢印で示すように、圧縮圧Ｐｃの低下率は、正常時の圧縮圧Ｐｃ０に対する圧縮圧Ｐｃの値として算出される。なお、本ステップにおいては、図３のステップ１００で取得した圧縮圧Ｐｃが用いられる。
【００３７】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２１０で算出した圧縮圧Ｐｃの低下率から、ブローバイガスの増加率を算出する（ステップ２２０）。図７は、圧縮圧Ｐｃの低下率と、ブローバイガスの増加率との関係を示す特性線図である。本ステップ２２０では、図７に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、ブローバイガスの増加率を算出する。
【００３８】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２２０で算出したブローバイガスの増加率により、オイル希釈率を算出する（ステップ２３０）。オイル希釈率は、具体的に、下記式（１）により求められる。
オイル希釈率＝累積オイル希釈燃料量／（オイル量＋累積オイル希釈燃料量）×１００ ・・・（１）
上記式（１）において、オイル量はオイル２０の初期値であり、累積オイル希釈量は、下記式（２）で表される１サイクル当たりのオイル希釈量を逐次積算した値である。
１サイクル当たりのオイル希釈量＝オイル希釈係数×筒内空気量×ブローバイガス増加率／実空燃比 ・・・（２）
上記式（２）において、オイル希釈係数は、エンジン１０によって定まる値である。また、筒内空気量は、吸入空気量とエンジン回転数ＮＥとから算出できる。
【００３９】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２３０で算出したオイル希釈率が、閾値δよりも大きいか否かを判定する（ステップ２４０）。ここで、閾値δには、オイル希釈率の上限値として、予めＥＣＵ５０内に記憶されている値が用いられる。そして、オイル希釈率＞閾値δと判定された場合には、ＥＣＵ５０は、オイル希釈異常と判定し（ステップ２５０）、例えば、車両のインストルメントパネルに警告ランプを点灯する。一方、オイル希釈率≦閾値δと判定された場合には、ピストンリングに異常が発生しているものの、オイル希釈率にある程度の余裕があると判断できるので、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。
【００４０】
以上、図５に示したルーチンによれば、ピストンリングの異常と判断した場合であって、オイル希釈率が閾値δよりも大きい場合に、警告ランプを点灯することができる。従って、運転者に対しオイル交換を指示する等の所要の措置を促すことが可能となる。
【００４１】
なお、上記実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、図５のステップ２３０の処理を実行することにより上記第３の発明における「オイル希釈率算出手段」が、同図のステップ２４０の処理を実行することにより上記第３の発明における「オイル希釈異常判定手段」が、夫々実現されている。
【００４２】
実施の形態３．
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態においては、図１のシステムに過給機を追加したシステムにおいて、オイル希釈率算出時に、図９に示す過給圧制御を実行することをその特徴とする。従って、本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００４３】
［システム構成の説明］
図８は、本実施の形態のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、ターボ過給機４２を備えている。ターボ過給機４２は、コンプレッサ４２ａとタービン４２ｂとを有している。コンプレッサ４２ａは、吸気通路３０の途中に配置され、タービン４２ｂは、排気通路３２の途中に配置されている。
【００４４】
タービン４２ｂは、回動可能な複数のノズルベーン（図示せず）を備えており、このノズルベーン間に形成されるタービンノズルの開度を変えることができるように構成されている。タービンノズルは、その開度を増加させるほど過給圧を上げることができ、その開度を減少させるほど過給圧を下げることができる。また、本実施形態のシステムは、排気通路３２の途中に、タービン４２ｂを迂回する迂回通路４４と、この迂回通路４４への排気ガス流量を調節するウェイストゲートバルブ４６とを備えている。
【００４５】
［実施の形態３の特徴］
上述したように、本実施形態のシステムにおいては、ターボ過給機４２を備える。そのため、特に高負荷運転時、オイル自着火によるプレイグニッションの発生確率が増大する。そこで、本実施形態においては、オイル希釈率からプレイグニッションの発生確率を求め、この発生確率の許容範囲内でターボ過給機４２を運転するように過給圧制御を実行することとした。これにより、プレイグニッションの発生を抑制しつつ、良好な過給効果を得ることができる。
【００４６】
［実施の形態３における具体的処理］
図９は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行される過給圧制御を示すフローチャートである。図９に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、オイル希釈率を算出する（ステップ３００）。ステップ３００の処理は、図５のステップ２００〜２３０の一連の処理と同一の処理である。続いて、ＥＣＵ５０は、プレイグニッションの発生頻度を推定する（ステップ３１０）。図１０は、オイル希釈率とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。図１０に示すように、オイル希釈率が低い領域においては、プレイグニッションの発生頻度が低いが、オイル希釈率が高くなるにつれて、プレイグニッションの発生頻度は急激に増大する。本ステップ３１０では、図１０に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、プレイグニッションの発生頻度を算出する。
【００４７】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ３１０で算出したプレイグニッションの発生頻度により、過給圧の限界値を推定する（ステップ３２０）。図１１は、過給圧の限界値とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。本ステップ３２０では、図１１に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、過給圧の限界値を推定する。
【００４８】
続いて、ＥＣＵ５０は、実際の過給圧が、ステップ３２０で推定した過給圧の限界値よりも高いか否かを判定する（ステップ３３０）。本ステップにおいて、実際の過給圧は、例えばコンプレッサ４２ａの下流側の吸気通路３０内の圧力を圧力センサで検出することで取得できる。そして、実際の過給圧が限界値よりも大きい場合には、過給圧を下げるようにタービンノズルの開度を増加させ（ステップ３４０）、実際の過給圧が限界値よりも小さい場合には、過給圧を上げるようにタービンノズルの開度を減少させる（ステップ３５０）。
【００４９】
以上、図９に示したルーチンによれば、プレイグニッションの発生頻度から過給圧の限界値を推定し、この限界値を下回る過給圧となるように実際の過給圧を制御できる。従って、プレイグニッションの発生を抑制しつつ、良好な過給効果を得ることができる。
【００５０】
ところで、本実施の形態においては、タービンノズルの開度の制御によって過給圧を増減させたが、ウェイストゲートバルブ４６の開閉によって過給圧を増減させてもよい。つまり、実際の過給圧が限界値を下回るようにシステム内の各種アクチュエータを制御する限りにおいて、本実施の形態の変形として適用が可能である。
【００５１】
なお、上記実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、図９のステップ３００の処理を実行することにより上記第４の発明における「オイル希釈率算出手段」が、同図のステップ３１０の処理を実行することにより上記第４の発明における「発生確率算出手段」が、同図のステップ３３０〜３５０の一連の処理を実行することにより上記第４の発明における「過給圧制御手段」が、夫々実現されている。
【符号の説明】
【００５２】
１０ エンジン
１２ ピストン
２８ 筒内圧センサ
３４ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ
４０ 空燃比センサ
５０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、筒内圧に基づいて各種異常診断を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、筒内圧の検出値から圧縮圧力の時間変化率を算出すると共に、排気温度センサの検出値から排気温度の時間変化率を算出し、これら２つの時間変化率を利用して、吸気バルブ（ＩＮバルブ）、排気バルブ（ＥＸバルブ）、ピストンリングの異常発生を特定する内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置においては、具体的に、圧縮圧力の時間変化率と閾値とを比較し、圧縮圧力の時間変化率が閾値よりも大きい場合に、吸気バルブ、排気バルブ、ピストンリングの何れかに異常があると判定する。また、吸気バルブ、排気バルブ、ピストンリングの何れかに異常があると判定した場合には更に、排気温度の時間変化率と閾値とを比較し、排気温度の時間変化率が閾値よりも大きい場合には、吸気バルブ或いは排気バルブに異常が発生した判定し、排気温度の時間変化率が閾値よりも小さい場合には、ピストンリングに異常が発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０８７５１号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４６１３号公報
【特許文献３】特開２００７−２２４８６２号公報
【特許文献４】特開平０４−１４８０３０号公報
【特許文献５】特開平０８−１２１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記制御装置においては、吸気バルブ或いは排気バルブに異常が発生したことが判定できるに留まり、吸気バルブと排気バルブの何れに異常が発生したかを判定することはできない。従って、正常な吸気バルブまたは排気バルブに異常が発生したと判定してしまう可能性が高かった。
【０００５】
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ある。即ち、吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧の検出値が所定の異常発生判定値よりも小さい場合に、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いて、前記内燃機関の吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定する異常特定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記偏差は、目標空燃比から実空燃比を差し引いた空燃比差であり、
前記異常特定手段は、前記空燃比差が、ゼロよりも大きい第１閾値以上の場合には前記吸気バルブの異常と判定し、ゼロよりも小さい第２閾値以下の場合には前記排気バルブの異常と判定し、前記第１閾値よりも小さく前記第２閾値よりも大きい場合には前記ピストンリングの異常と判定することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定され、かつ、前記オイル希釈率が所定のオイル異常判定値よりも大きい場合に、オイル希釈異常と判定するオイル希釈異常判定手段と、
備えることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記内燃機関に供給される吸気を過給すると共に過給圧を変更可能な過給機と、
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記オイル希釈率でのプレイグニッションの発生確率を算出する発生確率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定された場合に、前記発生確率が所定の限界値を超えないように前記過給圧を制御する過給圧制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いて、吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定できる。吸気バルブが異常であると、気筒内の燃料が吸気通路側に逆流し、次回以降のタイミングで噴射された燃料と共に筒内に再流入するので空燃比は燃料リッチ側にズレることになる。一方、排気バルブが異常であると、気筒内の新気が燃焼前に排気通路に流出するので空燃比は燃料リーン側にズレることになる。これらのズレが生じない場合には、吸気バルブや排気バルブの異常ではないことが分かる。従って、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いれば、吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定できる。
【００１１】
第２の発明によれば、目標空燃比から実空燃比を差し引いた空燃比差が、ゼロよりも大きい第１閾値以上の場合には吸気バルブの異常と判定し、ゼロよりも小さい第２閾値以下の場合には排気バルブの異常と判定し、上記第１閾値よりも小さく上記第２閾値よりも大きい場合にはピストンリングの異常と判定できる。上述したように、吸気バルブが異常であると空燃比は燃料リーンとなり、排気バルブが異常であると空燃比は燃料リッチとなる。そのため、吸気バルブが異常であると、空燃比差はプラスの値として算出され、排気バルブが異常であると、空燃比差はマイナスの値として算出される。従って、空燃比差が、第１閾値以上の場合には吸気バルブの異常と判定でき、第２閾値以下の場合には排気バルブの異常と判定できる。そして、空燃比差が、第１閾値と第２閾値との間の値であれば、吸気バルブや排気バルブの異常でないことが分かるので、ピストンリングの異常と判定できる。
【００１２】
第３の発明によれば、上記異常特定手段でピストンリングの異常と特定され、かつ、オイル希釈率が所定のオイル異常判定値よりも大きい場合に、オイル希釈異常と判定できる。従って、運転者に対しオイル交換を指示する等の所要の措置を促すことが可能となる。
【００１３】
第４の発明によれば、過給機を備える内燃機関において、上記異常特定手段でピストンリングの異常と特定された場合に、プレイグニッションの発生確率が所定の限界値を超えないように過給圧を制御できる。従って、ドライバビリティの悪化を抑制しながら、良好な過給効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】クランク角度θと圧縮圧Ｐｃとの関係を示す図である。
【図３】ピストンリング異常発生箇所の特定手法を説明するための図である。
【図４】実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される異常発生箇所特定制御を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行されるオイル希釈率異常判定制御を示すフローチャートである。
【図６】圧縮圧Ｐｃの低下率を説明するための図である。
【図７】圧縮圧Ｐｃの低下率と、ブローバイガスの増加率との関係を示す特性線図である。
【図８】実施の形態３のシステム構成を説明するための図である。
【図９】実施の形態３において、ＥＣＵ５０により実行される過給圧制御を示すフローチャートである。
【図１０】オイル希釈率とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。
【図１１】過給圧の限界値とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。
【００１６】
エンジン１０は、内部にピストン１２を有するシリンダブロック１４を備えている。ピストン１２は、クランク機構を介してクランク軸１６と接続されている。クランク軸１６は、シリンダブロック１４の一部をなすクランクケース１８の内部に設けられている。クランクケース１８の底部には、オイル２０を貯留するオイルパン２２が設けられている。
【００１７】
シリンダブロック１４の上部にはシリンダヘッド２４が組み付けられている。ピストン１２上面からシリンダヘッド２４までの空間は燃焼室２６を形成している。また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２６の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサ２８が設けられている。
【００１８】
また、シリンダヘッド２４は、燃焼室２６と連通する吸気通路３０及び排気通路３２を備えている。吸気通路３０と燃焼室２６との接続部には吸気バルブ３４が設けられている。同様に、排気通路３２と燃焼室２６との接続部には排気バルブ３６が設けられている。また、排気通路３２の途中には、排気ガスを浄化する触媒３８が設けられている。触媒３８の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ４０が設けられている。
【００１９】
また、本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、上述した筒内圧センサ２８、空燃比センサ４０その他車両やエンジン１０の制御に必要な各種のセンサが接続されている。一方、ＥＣＵ５０の出力側には、吸気バルブ３４、排気バルブ３６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上述した各種のセンサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転制御を行う。
【００２０】
［実施の形態１の特徴］
ＥＣＵ５０によるエンジン１０の運転制御の一つに、空燃比センサ４０の出力に基づく空燃比フィードバック制御がある。空燃比フィードバック制御においては、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ４０から取得される空燃比（以下、「実空燃比」ともいう。）が目標空燃比となるように、燃焼室２６に供給する燃料量を制御する。なお、空燃比フィードバック制御自体は公知であり、本発明の主要部ではないため、ここでは、これ以上の説明を省略する。
【００２１】
ところで、エンジン１０において、ピストンリングの破損や張力低下は、機関の出力性能を低下させるだけでなく、ブローバイガスの増加や、クランクケース１８側から燃焼室２６へ侵入するオイル２０の増加に繋がる。ここで、ブローバイガスとは、ピストン１２とシリンダ壁面との隙間を通って、即ち、ピストンリングの背面を通ってクランクケース１８内に流れ込む未燃燃料含有ガスをいう。ブローバイガスが増加すれば、オイル２０が希釈されるだけでなく、オイル２０から蒸発した未燃燃料が再度燃焼室２６に流入するので、空燃比ズレやドライバビリティの悪化といった不具合を招来する。また、クランクケース１８側から燃焼室２６にオイル２０が侵入（所謂オイル上がり）すると、オイルが自着火してプレイグニッションを誘発し、ドライバビリティの悪化や機関破損といった不具合を招来する。そのため、ピストンリングの異常発生は、精度高く検出できることが望ましい。
【００２２】
ピストンリングの異常発生を検出する手法の１つに、ブローバイガス量を検出する手法がある。具体的には、クランクケース１８内部の圧力を測定する手法、吸気管圧力から推定する手法、空燃比センサ４０から検出する手法等が挙げられる。しかしながら、これらの手法は何れも気筒を特定するものではないため、何れの気筒のピストンリングに異常が発生しているかを特定できない。この点、筒内圧センサ２８は、燃焼室２６毎に設置できるので、筒内圧センサ２８の検出値（以下「圧縮圧Ｐｃ」ともいう。）を利用すれば、ブローバイガス量を推定できる。
【００２３】
図２を参照して、圧縮圧Ｐｃを利用したブローバイガス量の推定手法について説明する。図２は、クランク角度θと圧縮圧Ｐｃとの関係を示す図である。ピストンリングに異常が発生している場合、ブローバイガスがクランクケース１８に多く流れ込む。そのため、図２に示すように、ピストンリングの異常発生時には（破線）、ピストンリングの正常時（実線）に比して、圧縮圧Ｐｃが低下することになる。従って、圧縮圧Ｐｃの低下の度合いに基づいて、ブローバイガス量を推定できる。
【００２４】
しかしながら、圧縮圧Ｐｃが低下するのは、ピストンリングの異常発生時のみに限られない。即ち、吸気バルブ３４、排気バルブ３６の異常発生時であっても、圧縮圧Ｐｃが低下する。従って、圧縮圧Ｐｃのみでは、吸気バルブ３４、排気バルブ３６、ピストンリングの何れに異常が発生しているかを区別することが困難である。そこで、本実施の形態においては、圧縮圧Ｐｃにより異常発生を検出した際に、実空燃比を利用して、異常発生箇所を特定することとした。
【００２５】
図３は、本実施の形態におけるピストンリング異常発生箇所の特定手法を説明するための図である。図３（i）に示すように、吸気バルブ３４が異常であると、燃焼室２６内の未燃燃料が吸気通路３０側に逆流する。そのため、逆流した未燃燃料が、次回以降のタイミングでの噴射燃料と共に燃焼室２６に流入することになる。従って、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リッチ側にズレることになる。
【００２６】
また、図３（ii）に示すように、排気バルブ３６が異常であると、燃焼室２６内の新気が燃焼前に排気通路３２に流出する。そのため、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リーン側にズレることになる。一方、図３（iii）に示すように、ピストンリングが異常であると、実空燃比に変化は生じない（変化が小さい）。従って、実空燃比を利用すれば、吸気バルブ３４、排気バルブ３６およびピストンリングの何れに異常が発生したかを特定できる。よって、圧縮圧Ｐｃが低下した際に、ピストンリングの異常発生を正確に検出できる。
【００２７】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図４を参照して、上述した特定手法を実現するための具体的な処理について説明する。図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行される異常発生箇所特定制御を示すフローチャートである。
【００２８】
図４に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、圧縮圧Ｐｃを取得する（ステップ１００）。なお、圧縮圧Ｐｃは、エンジン１０の圧縮行程中、例えば、図３に示したクランク角θとなるタイミングで計測されるものとする。続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１００で取得した圧縮圧Ｐｃが、閾値αよりも小さいか否かを判定する（ステップ１１０）。本ステップにおいて、閾値αには、本ルーチン実行時と同一の運転条件における正常時の値として予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。ただし、閾値αとしては、本ルーチン実行時の他気筒における圧縮圧Ｐｃの平均値を用いることも可能である。
【００２９】
ステップ１１０で、圧縮圧Ｐｃ＜閾値αでないと判定された場合には、吸気バルブ３４、排気バルブ３６およびピストンリングの何れにも異常が発生していないと判断できるので、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。一方、ステップ１１０で、圧縮圧Ｐｃ＜閾値αであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、空燃比変化量（目標空燃比から実空燃比を差し引いた値をいう。以下同じ。）が、閾値β以上か否かを判定する（ステップ１２０）。本ステップにおいて、空燃比変化量は、圧縮圧Ｐｃの検出タイミングに対応させて算出されるものとする。また、閾値βは、吸気バルブ３４の異常判定値であり、排気エミッションやドライバビリティの限界値に応じて設定され、予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。なお、吸気バルブ３４が異常であると、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リッチ側にズレるので、空燃比変化量としては、プラスの値をとる。そのため、閾値βはゼロよりも大きな値として設定されている。
【００３０】
ステップ１２０で、空燃比変化量≧閾値βであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、吸気バルブ３４に異常が発生していると判断する（ステップ１３０）。一方、空燃比変化量＜閾値βであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、空燃比変化量が、閾値γ以下か否かを判定する（ステップ１４０）。本ステップにおいて、空燃比変化量は、ステップ１２０において算出した値を用いる。また、閾値γは、排気バルブ３６の異常判定値であり、排気エミッションやドライバビリティの限界値に応じて設定され、予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。なお、排気バルブ３６が異常であると、実空燃比は、目標空燃比よりも燃料リーン側にズレるので、空燃比変化量としては、マイナスの値をとる。そのため、閾値γはゼロよりも小さな値として設定されている。
【００３１】
ステップ１４０で、空燃比変化量≦閾値γであると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、排気バルブ３６に異常が発生していると判断する（ステップ１５０）。一方、空燃比変化量＞閾値γであると判定された場合には、吸気バルブ３４や排気バルブ３６に異常は発生していないと判断できるので、ＥＣＵ５０は、ピストンリングに異常が発生していると判断する（ステップ１６０）。以上、図４に示したルーチンによれば、圧縮圧Ｐｃが、閾値αよりも小さい場合に、その原因が吸気バルブ３４、排気バルブ３６およびピストンリングの何れの異常に起因するものであるかを精度高く特定できる。
【００３２】
ところで、上記実施の形態１においては、目標空燃比から実空燃比を差し引いた値を空燃比変化量とし、その上で、閾値βおよびγを夫々、ゼロよりも大きな値およびゼロよりも小さな値として設定したが、空燃比変化量として他の値を用いてもよいし、閾値βおよびγの符号は必ずしも本実施の形態と同一でなくてもよい。例えば、実空燃比から目標空燃比を差し引いた値を空燃比変化量とすれば、閾値βおよびγは夫々、ゼロよりも小さな値およびゼロよりも大きな値として設定できる。このように、空燃比変化量をどの様に設定するかで閾値β、γの符号は変わるので、目標空燃比と実空燃比の偏差である限りにおいて、本実施の形態の空燃比変化量に代用できる。
【００３３】
なお、上記実施の形態においては、筒内圧センサ２８が上記第１の発明における「筒内圧検出手段」に相当している。また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図４のステップ１１０〜１６０の一連の処理を実行することにより、上記第１の発明における「異常特定手段」が実現されている。
【００３４】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、図１のシステムを用い、ピストンリングの異常発生時に、図５に示すオイル希釈率異常判定制御を実行することをその特徴とする。従って、本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００３５】
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行されるオイル希釈率異常判定制御を示すフローチャートである。図５に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、ピストンリングに異常が発生しているか否かを判定する（ステップ２００）。具体的には、ＥＣＵ５０は、図４のステップ１６０の処理が実行されたか否かを判定する。ステップ２００において、ピストンリングに異常が発生していないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、ステップ２００において、ピストンリングに異常が発生していると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、圧縮圧Ｐｃの低下率を算出する（ステップ２１０）。図６は、圧縮圧Ｐｃの低下率を説明するための図である。図６に矢印で示すように、圧縮圧Ｐｃの低下率は、正常時の圧縮圧Ｐｃ０に対する圧縮圧Ｐｃの値として算出される。なお、本ステップにおいては、図３のステップ１００で取得した圧縮圧Ｐｃが用いられる。
【００３７】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２１０で算出した圧縮圧Ｐｃの低下率から、ブローバイガスの増加率を算出する（ステップ２２０）。図７は、圧縮圧Ｐｃの低下率と、ブローバイガスの増加率との関係を示す特性線図である。本ステップ２２０では、図７に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、ブローバイガスの増加率を算出する。
【００３８】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２２０で算出したブローバイガスの増加率により、オイル希釈率を算出する（ステップ２３０）。オイル希釈率は、具体的に、下記式（１）により求められる。
オイル希釈率＝累積オイル希釈燃料量／（オイル量＋累積オイル希釈燃料量）×１００ ・・・（１）
上記式（１）において、オイル量はオイル２０の初期値であり、累積オイル希釈量は、下記式（２）で表される１サイクル当たりのオイル希釈量を逐次積算した値である。
１サイクル当たりのオイル希釈量＝オイル希釈係数×筒内空気量×ブローバイガス増加率／実空燃比 ・・・（２）
上記式（２）において、オイル希釈係数は、エンジン１０によって定まる値である。また、筒内空気量は、吸入空気量とエンジン回転数ＮＥとから算出できる。
【００３９】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２３０で算出したオイル希釈率が、閾値δよりも大きいか否かを判定する（ステップ２４０）。ここで、閾値δには、オイル希釈率の上限値として、予めＥＣＵ５０内に記憶されている値が用いられる。そして、オイル希釈率＞閾値δと判定された場合には、ＥＣＵ５０は、オイル希釈異常と判定し（ステップ２５０）、例えば、車両のインストルメントパネルに警告ランプを点灯する。一方、オイル希釈率≦閾値δと判定された場合には、ピストンリングに異常が発生しているものの、オイル希釈率にある程度の余裕があると判断できるので、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。
【００４０】
以上、図５に示したルーチンによれば、ピストンリングの異常と判断した場合であって、オイル希釈率が閾値δよりも大きい場合に、警告ランプを点灯することができる。従って、運転者に対しオイル交換を指示する等の所要の措置を促すことが可能となる。
【００４１】
なお、上記実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、図５のステップ２３０の処理を実行することにより上記第３の発明における「オイル希釈率算出手段」が、同図のステップ２４０の処理を実行することにより上記第３の発明における「オイル希釈異常判定手段」が、夫々実現されている。
【００４２】
実施の形態３．
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態においては、図１のシステムに過給機を追加したシステムにおいて、オイル希釈率算出時に、図９に示す過給圧制御を実行することをその特徴とする。従って、本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００４３】
［システム構成の説明］
図８は、本実施の形態のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、ターボ過給機４２を備えている。ターボ過給機４２は、コンプレッサ４２ａとタービン４２ｂとを有している。コンプレッサ４２ａは、吸気通路３０の途中に配置され、タービン４２ｂは、排気通路３２の途中に配置されている。
【００４４】
タービン４２ｂは、回動可能な複数のノズルベーン（図示せず）を備えており、このノズルベーン間に形成されるタービンノズルの開度を変えることができるように構成されている。タービンノズルは、その開度を増加させるほど過給圧を上げることができ、その開度を減少させるほど過給圧を下げることができる。また、本実施形態のシステムは、排気通路３２の途中に、タービン４２ｂを迂回する迂回通路４４と、この迂回通路４４への排気ガス流量を調節するウェイストゲートバルブ４６とを備えている。
【００４５】
［実施の形態３の特徴］
上述したように、本実施形態のシステムにおいては、ターボ過給機４２を備える。そのため、特に高負荷運転時、オイル自着火によるプレイグニッションの発生確率が増大する。そこで、本実施形態においては、オイル希釈率からプレイグニッションの発生確率を求め、この発生確率の許容範囲内でターボ過給機４２を運転するように過給圧制御を実行することとした。これにより、プレイグニッションの発生を抑制しつつ、良好な過給効果を得ることができる。
【００４６】
［実施の形態３における具体的処理］
図９は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行される過給圧制御を示すフローチャートである。図９に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、オイル希釈率を算出する（ステップ３００）。ステップ３００の処理は、図５のステップ２００〜２３０の一連の処理と同一の処理である。続いて、ＥＣＵ５０は、プレイグニッションの発生頻度を推定する（ステップ３１０）。図１０は、オイル希釈率とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。図１０に示すように、オイル希釈率が低い領域においては、プレイグニッションの発生頻度が低いが、オイル希釈率が高くなるにつれて、プレイグニッションの発生頻度は急激に増大する。本ステップ３１０では、図１０に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、プレイグニッションの発生頻度を算出する。
【００４７】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ３１０で算出したプレイグニッションの発生頻度により、過給圧の限界値を推定する（ステップ３２０）。図１１は、過給圧の限界値とプレイグニッションの発生頻度との関係を示した特性線図である。本ステップ３２０では、図１１に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、過給圧の限界値を推定する。
【００４８】
続いて、ＥＣＵ５０は、実際の過給圧が、ステップ３２０で推定した過給圧の限界値よりも高いか否かを判定する（ステップ３３０）。本ステップにおいて、実際の過給圧は、例えばコンプレッサ４２ａの下流側の吸気通路３０内の圧力を圧力センサで検出することで取得できる。そして、実際の過給圧が限界値よりも大きい場合には、過給圧を下げるようにタービンノズルの開度を増加させ（ステップ３４０）、実際の過給圧が限界値よりも小さい場合には、過給圧を上げるようにタービンノズルの開度を減少させる（ステップ３５０）。
【００４９】
以上、図９に示したルーチンによれば、プレイグニッションの発生頻度から過給圧の限界値を推定し、この限界値を下回る過給圧となるように実際の過給圧を制御できる。従って、プレイグニッションの発生を抑制しつつ、良好な過給効果を得ることができる。
【００５０】
ところで、本実施の形態においては、タービンノズルの開度の制御によって過給圧を増減させたが、ウェイストゲートバルブ４６の開閉によって過給圧を増減させてもよい。つまり、実際の過給圧が限界値を下回るようにシステム内の各種アクチュエータを制御する限りにおいて、本実施の形態の変形として適用が可能である。
【００５１】
なお、上記実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、図９のステップ３００の処理を実行することにより上記第４の発明における「オイル希釈率算出手段」が、同図のステップ３１０の処理を実行することにより上記第４の発明における「発生確率算出手段」が、同図のステップ３３０〜３５０の一連の処理を実行することにより上記第４の発明における「過給圧制御手段」が、夫々実現されている。
【符号の説明】
【００５２】
１０ エンジン
１２ ピストン
２８ 筒内圧センサ
３４ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ
４０ 空燃比センサ
５０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧の検出値が所定の異常発生判定値よりも小さい場合に、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いて、前記内燃機関の吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定する異常特定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記偏差は、目標空燃比から実空燃比を差し引いた空燃比差であり、
前記異常特定手段は、前記空燃比差が、ゼロよりも大きい第１閾値以上の場合には前記吸気バルブの異常と判定し、ゼロよりも小さい第２閾値以下の場合には前記排気バルブの異常と判定し、前記第１閾値よりも小さく前記第２閾値よりも大きい場合には前記ピストンリングの異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定され、かつ、前記オイル希釈率が所定のオイル異常判定値よりも大きい場合に、オイル希釈異常と判定するオイル希釈異常判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関に供給される吸気を過給すると共に過給圧を変更可能な過給機と、
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記オイル希釈率でのプレイグニッションの発生確率を算出する発生確率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定された場合に、前記発生確率が所定の限界値を超えないように前記過給圧を制御する過給圧制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧の検出値が所定の異常発生判定値よりも小さい場合に、目標空燃比と実空燃比の偏差を用いて、前記内燃機関の吸気バルブ、排気バルブおよびピストンリングのうちの何れの異常であるかを特定する異常特定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記偏差は、目標空燃比から実空燃比を差し引いた空燃比差であり、
前記異常特定手段は、前記空燃比差が、ゼロよりも大きい第１閾値以上の場合には前記吸気バルブの異常と判定し、ゼロよりも小さい第２閾値以下の場合には前記排気バルブの異常と判定し、前記第１閾値よりも小さく前記第２閾値よりも大きい場合には前記ピストンリングの異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定され、かつ、前記オイル希釈率が所定のオイル異常判定値よりも大きい場合に、オイル希釈異常と判定するオイル希釈異常判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関に供給される吸気を過給すると共に過給圧を変更可能な過給機と、
前記筒内圧の低下率を用いて、オイル希釈率を算出するオイル希釈率算出手段と、
前記オイル希釈率でのプレイグニッションの発生確率を算出する発生確率算出手段と、
前記異常特定手段で前記ピストンリングの異常と特定された場合に、前記発生確率が所定の限界値を超えないように前記過給圧を制御する過給圧制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１４５０４１（Ｐ２０１２−１４５０４１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０８９（Ｐ２０１１−４０８９）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]