JP2013253565A - 車両の内燃機関の燃焼状態制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気筒への燃料供給量の増量によって異常燃焼を抑制するとともに、気筒への燃料供給量の増量に起因するエンジンの振動を抑制して商品性の向上を図る。
【解決手段】内燃機関の燃焼状態制御装置は、内燃機関１の異常燃焼を検出する異常燃焼検出部６２と、異常燃焼検出部６２が異常燃焼を検出したとき当該異常燃焼を検出した気筒への燃料の供給量を異常燃焼検出部６２が異常燃焼を検出していないときよりも増加させる燃料供給増量部６３と、車両の振動を検出する車両振動検出部６５と、燃料供給増量部６３が燃料の供給量を増加させている期間中に車両振動検出部６５が車両の振動を検出したとき当該燃料の供給量を増加させることを終了させる燃料供給増量終了部６４とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の内燃機関の燃焼状態を制御する技術に関する。

内燃機関の燃費改善手段の１つとして、内燃機関を高圧縮比化する技術がある。
しかし、内燃機関を高圧縮比化すると、ノッキングや点火前の早期着火（プレイグニッション、以下、プレイグとも言う。）等といった異常燃焼が発生し易くなるといった問題が発生する。
このような問題を解決する技術として、ノッキング検出や点火プラグを介して流れるイオン電流の検出を基に、可変吸気弁機構を用いて吸気弁の閉時期を遅らせる、いわゆる吸気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）の遅角を行って、異常燃焼を回避する技術がある（例えば特許文献１参照）。

しかし、このような技術では、特に厳しい運転状況下（例えば、圧縮比が特に高い、排気干渉が大きい等）にある内燃機関の場合、水温及び吸気温度がともに高い環境（すなわち熱害環境）になると、吸気ＶＶＴの遅角のみでは異常燃焼を抑制することが困難となる。
これに対して、ノッキングやプレイグニッションが発生した気筒への燃料の供給量を増加させて、気筒内を冷却して異常燃焼を抑制する技術がある。

例えば、特許文献２に開示の技術では、内燃機関が全負荷状態で且つ高回転の状態から低回転の状態に急激に変化した場合に燃料の噴射量を増加させてプレイグニッションの発生を防止している。

特開平１１−３６９０６号公報 特許第３３８２７７１号公報

しかし、異常燃焼が発生した気筒への燃料の噴射量を増加させると、異常燃焼が発生していない本来のエンジン駆動状態と比較してエンジン振動が大きくなる恐れがある。
そして、このようにして発生したエンジン振動は、乗員に不快感を与えてしまう恐れがある。

本発明の目的は、気筒への燃料供給量の増量によって異常燃焼を抑制するとともに、気筒への燃料供給量の増量に起因するエンジンの振動を抑制して商品性の向上を図ることである。

前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様は、内燃機関の異常燃焼を検出したとき前記内燃機関の気筒への燃料の供給量を増加させる車両の内燃機関の燃焼状態制御装置であって、前記内燃機関の異常燃焼を検出する異常燃焼検出部と、前記異常燃焼検出部が異常燃焼を検出したとき当該異常燃焼を検出した気筒への燃料の供給量を前記異常燃焼検出部が異常燃焼を検出していないときよりも増加させる燃料供給増量部と、車両の振動を検出する振動検出部と、前記燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている期間中に前記振動検出部が車両の振動を検出したとき当該燃料の供給量を増加させることを終了させる燃料供給増量終了部と、を有することを特徴とする車両の内燃機関の燃焼状態制御装置を提供する。

（２）本発明の一態様では、前記燃料供給増量部は、前記異常燃焼検出部が複数の気筒の異常燃焼を検出したとき前記内燃機関における１サイクルを１気筒だけの燃料供給量の増量を実施する期間の単位として前記複数の気筒の各気筒について順番に各サイクルで燃料の供給量を増加させることが好ましい。

（３）本発明の一態様では、前記車両は、前記内燃機関の各気筒の排気マニホルドが接続される排気路に触媒が配置されている車両であり、前記内燃機関の各気筒から排出された前記排気路における排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、前記燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている気筒以外の気筒への燃料の供給量を減少させる調整を行う燃料供給量調整部をさらに有することが好ましい。

（４）本発明の一態様では、前記燃料供給量調整部は、前記燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている気筒以外の気筒が複数有るとき当該複数の気筒への燃料の供給量をそれぞれ同等に減少させることが好ましい。

（５）本発明の一態様では、前記内燃機関の異常燃焼の度合いを検出する異常燃焼度合い検出部をさらに有し、前記燃料供給増量部は、前記異常燃焼検出部が複数の気筒の異常燃焼を検出したとき当該複数の気筒のうち前記異常燃焼度合い検出部が検出した異常燃焼の度合いが高い気筒から順番に又は当該複数の気筒のうち燃焼行程が早く到来する気筒から順番に燃料の供給量を増加させることが好ましい。

（６）本発明の一態様では、前記内燃機関の異常燃焼の度合いを検出する異常燃焼度合い検出部をさらに有し、前記燃料供給増量部は、前記異常燃焼検出部が異常燃焼を検出した気筒についての前記異常燃焼度合い検出部が検出した異常燃焼の度合いが高いほど当該気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることが好ましい。

（７）本発明の一態様では、前記内燃機関の水温を検出する水温検出部をさらに有し、
前記燃料供給増量部は、前記水温検出部が検出した水温が高いほど前記気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることが好ましい。

（８）本発明の一態様では、吸気温度を検出する吸気温度検出部をさらに有し、前記燃料供給増量部は、前記吸気温度検出部が検出した吸気温度が高いほど前記気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることが好ましい。

（９）本発明の一態様では、前記燃料供給増量部は、前記内燃機関の複数回の連続するサイクルで気筒への燃料の供給量を増加させることで前記気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることが好ましい。

（１０）本発明の一態様では、車両の走行時の加速度を検出する走行時加速度検出部をさらに有し、前記燃料供給停止部は、前記走行時加速度が検出した走行時の加速度が予め設定したしきい値以下であるとき燃料の供給の停止を行わないことが好ましい。

（１）の態様の発明によれば、異常燃焼を検出した気筒への燃料の供給量を増加させて燃料の気化潜熱を増加させることによって、異常燃焼の発生した気筒を冷却でき、その気筒の異常燃焼が継続するのを抑制できる。さらに、（１）の態様の発明によれば、異常燃焼が再び発生することを防止できる。

また、（１）の態様の発明によれば、燃料の供給量を増加させている期間中に振動検出部が車両の振動を検出したとき燃料の供給量を増加させることを終了させることによって、燃料供給量の増量に起因した内燃機関の振動の増大を抑制できる。これによって、（１）の態様の発明では、異常燃焼抑制制御中に乗員に不快な振動が伝わることを防止できる。

（２）の態様の発明によれば、複数の気筒の燃料の供給量を同時期に増加させないことで排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側になることを低減できる。これによって、（２）の態様の発明では、触媒の排気ガスの浄化性能が低下してしまうのを防止できる。
また、（２）の態様の発明によれば、複数の気筒の燃料の供給量を同時期に増加させないことで、燃料供給量を増量に起因する内燃機関の振動が大きくなるのを抑制できる。

（３）の態様の発明によれば、内燃機関の排気路に配置されている触媒が排気ガスを効率よく浄化できる。

（４）の態様の発明によれば、燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている気筒以外の気筒が複数有るときに特定の気筒に偏って燃料の供給量を減少させないようにすることで、燃料供給量の減量が過大となった気筒がＮＯｘを多く発生させてしまうのを防止できる。

（５）の態様の発明によれば、異常燃焼の度合いが高い気筒から順番に、又は燃焼行程が早く到来する気筒から順番に、異常燃焼の継続を防止するための燃料供給量の増量を実施できる。

（６）の態様の発明によれば、異常燃焼の度合いが高いほど燃料供給量の増加量を多くすることで、異常燃焼の度合いに合致させてより効果的に異常燃焼の継続を抑制できる。

（７）の態様の発明によれば、異常燃焼発生後に異常燃焼が再度発生することを抑制できる。

（８）の態様の発明によれば、異常燃焼発生後に異常燃焼が再度発生することを抑制できる。

（９）の態様の発明によれば、複数の気筒で異常燃焼が発生したときにも１つの気筒への燃料の供給量を集中して増加させることで当該気筒の異常燃焼の継続を早期に抑制できる。

（１０）の態様の発明によれば、内燃機関からの振動変動が少ないために内燃機関の振動の変化を乗員が感知しやすい車両走行状況下で、燃料供給量の増量に起因する内燃機関の振動が乗員に不快感を与えてしまうのを防止できる。

本実施形態における車両の構成例を示す図である。 エンジン制御装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるエンジン制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるエンジン制御装置の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態におけるエンジン制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態におけるエンジン制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、内燃機関の燃焼状態制御装置を搭載した車両を挙げている。

（構成）
図１は、本実施形態における車両の構成例を示す図である。
図１中、車両が搭載する内燃機関１の構成として、２はシリンダヘッド、３はシリンダヘッドカバー、４はピストン、５は燃焼室、６はイグニションコイルをそれぞれ示す。この内燃機関１は、４ストローク型の内燃機関である。そして、この内燃機関１は、エンジン制御装置（例えば、ＥＣＭ：Engine Control Module）６０によって燃焼状態等が制御される。

この内燃機関１の吸気系において、吸気管１１が、電子制御スロットルボディ１２及びサージタンク１３を介して、燃焼室５に連通する吸気マニホルド１４に接続されている。また、吸気管１１には、上流側にエアクリーナ１５が配置されている。ここで、電子制御スロットルボディ１２内には、スロットル弁１２ａが設けられている。この電子制御スロットルボディ１２は、エンジン制御装置６０によってスロットル弁１２ａの開度等が制御される。

また、吸気マニホルド１４には、燃焼室５に指向した燃料噴射弁１６が設けられている。燃料噴射弁１６には、不図示の燃料タンクに連絡した燃料供給管１７が接続されている。この燃料噴射弁１６は、エンジン制御装置６０によって燃料噴射量や燃料噴射タイミング等が制御される。

また、内燃機関１の排気系において、各気筒の燃焼室５に連通する排気マニホルド（多岐管ともいう。）２１が、排気路２２に接続されている。そして、排気路２２には、触媒コンバータ２３が配置されている。触媒コンバータ２３内には、触媒２４が設けられている。

また、シリンダヘッド２には、不図示の吸気カム軸の端部に、可変バルブタイミング（ＶＶＴ）装置の吸気ＶＶＴアクチュエータ３１が取り付けられている。また、シリンダヘッド２には、不図示の排気カム軸の端部に、排気ＶＶＴアクチュエータ３２が取り付けられている。このような構成に対応して、内燃機関１には、吸気ＶＶＴアクチュエータ３１を作動する吸気ＶＶＴオイルコントロールバルブ３３が設けられ、排気ＶＶＴアクチュエータ３２を作動する排気ＶＶＴオイルコントロールバルブ３４が設けられている。エンジン制御装置６０は、このような各ＶＶＴオイルコントロールバルブ３３，３４を介して各ＶＶＴアクチュエータ３１，３２の駆動を制御する。

また、イグニションコイル６は、不図示の点火プラグと電気的に接続されており、その点火プラグを発火させるための電圧がエンジン制御装置６０によって制御される。
また、シリンダヘッドカバー３には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ４１を介して、サージタンク１３内に連通する第１ブローバイガス管４２が接続されている。また、シリンダヘッドカバー３には、吸気管１１に電子制御スロットルボディ１２の上流側で連通する第２ブローバイガス管４３が接続されている。ここで、ＰＣＶバルブ４１は、クランクケース内のブローバイガスを吸気側に戻すためのものである。

また、本実施形態の車両は、車速センサ５１、車両加速度センサ（いわゆる車両Ｇセンサ）５２、水温センサ５３、エンジン回転数センサ５４、吸気温度センサ５５、及びノッキングセンサ（又はノックセンサ）５６を有している。
車速センサ５１は、自車両の車速を検出する。そして、車速センサ５１は、検出値をエンジン制御装置６０に出力する。

車両加速度センサ５２は、車体の床面等に取り付けられて車両の振動及び道路勾配（すなわち、車両の傾き）を検出するセンサである。本実施形態では、車両加速度センサ５２は、車両内で発生している車両加速度を検出する。そして、車両加速度センサ５２は、検出値をエンジン制御装置６０に出力する。

エンジン回転数センサ５４は、内燃機関１に取り付けられてエンジン回転数を検出する。そして、エンジン回転数センサ５４は、検出値をエンジン制御装置６０に出力する。
水温センサ５３は、内燃機関１の冷却水の温度を検出する。そして、水温センサ５３は、検出値をエンジン制御装置６０に出力する。

吸気温度センサ５５は、吸気管１１に取り付けられており、吸気温度を検出する。そして、吸気温度センサ５５は、検出値をエンジン制御装置６０に出力する。本実施形態では、図１に示すように、吸気温度センサ５５は、吸気管１１への流入空気量を検出するエアフローセンサ５７に隣接されて取り付けられている。

ノッキングセンサ５６は、ノッキングによって発生するエンジンブロックの振動を検出する。このノッキングセンサ５６は、内燃機関１のエンジンブロックに各気筒に対応して取り付けてある。そして、ノッキングセンサ５６は、検出値をエンジン制御装置６０に出力する。

エンジン制御装置６０は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）において構成されている。そのために、例えば、エンジン制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＲＯＭには、各種処理を実現する１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。

このエンジン制御装置６０は、車速センサ５１等の各種センサ等から検出値等を基に内燃機関１を制御する。
そして、本実施形態では、エンジン制御装置６０は、各種センサの検出値を基に異常燃焼を抑制する制御を行う。

図２は、そのような制御を実現するためのエンジン制御装置６０の構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、エンジン制御装置６０は、加速判定部６１、異常燃焼検出部６２、燃料供給増量部６３、燃料供給増量終了部６４、車両振動検出部６５、及び記憶部６６を有している。

ここで、加速判定部６１は、自車両が加速中であるか否かを判定する。具体的には、加速判定部６１は、車速センサ５１の検出値（すなわち車速）の変化率（すなわち加速度）が加速度判定用しきい値以上である場合、自車両が加速中であると判定する。例えば、加速度判定用しきい値は、車両が加速していることを検出することができる程度に、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。

異常燃焼検出部６２は、内燃機関１（具体的には各気筒）の異常燃焼を検出する。具体的には、異常燃焼検出部６２は、各気筒に取り付けられたノッキングセンサ５６の検出値を基に各気筒について異常燃焼を検出する。例えば、異常燃焼検出部６２は、ノッキングセンサ５６の検出値が異常燃焼判定用しきい値以上である場合、当該ノッキングセンサ５６が取り付けられている気筒が異常燃焼しているとの結果を得る。例えば、異常燃焼判定用しきい値は、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。
なお、異常燃焼検出部６２は、このようなノッキング時の異常燃焼を検出することに限定されないことは言うまでもなく、プレイグニッションのような異常燃焼を検出することもできる。

燃料供給増量部６３は、燃料噴射弁１６による燃料噴射量を増加させる。具体的には、燃料供給増量部６３は、燃料噴射弁１６の駆動を制御して、燃料噴射期間を延長することによって燃料噴射量を増加させる。
燃料供給増量終了部６４は、そのような燃料供給増量部６３による燃料噴射量の増加処理を終了させる。

車両振動検出部６５は、車両が振動していることを検出する。具体的には、車両振動検出部６５は、車両加速度センサ５２の検出値である車両加速度が振動判定用車両加速度以上である場合（車両加速度≧振動判定用車両加速度）、又はエンジン回転数センサ５４の検出値であるエンジン回転数の変動が振動判定用変動値以上である場合（エンジン回転数の変動≧振動判定用変動値）、車両が振動しているとの結果を得る。例えば、振動判定用車両加速度及び振動判定用変動値は、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。

記憶部６６には、異常燃焼検出部６２が検出した異常燃焼が発生している気筒（以下、異常燃焼発生気筒という。）の情報（例えば気筒番号）が記憶される。記憶部６６は、前述のＲＡＭ等のデータの書き換えが可能なメモリである。
図３は、このような図２に示す構成によって実現される異常燃焼抑制処理の一例を示すフローチャートである。

図３に示すように、先ずステップＳ１では、エンジン制御装置６０は、加速判定部６１の判定結果及び異常燃焼検出部６２の検出結果を基に、自車両が加速中に異常燃焼が発生したか否かを判定する。エンジン制御装置６０は、自車両が加速中に異常燃焼が発生したと判定したときに、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、エンジン制御装置６０は、異常燃焼抑制制御の有無を示す異常燃焼判定フラグに１を設定する（異常燃焼判定フラグ＝１）。そして、エンジン制御装置６０は、異常燃焼抑制制御を開始する。
次に、ステップＳ３では、エンジン制御装置６０は、異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を記憶部６６に記憶する。このとき、異常燃焼発生気筒が複数であれば、エンジン制御装置６０は、その複数の異常燃焼発発生気筒（例えば気筒番号）を記憶部６６に記憶する。

次に、ステップＳ４では、エンジン制御装置６０は、燃料供給増量部６３によって、記憶部６６に記憶されている異常燃焼発生気筒の情報（例えば気筒番号）を基に、リッチ化（すなわち、燃料噴射量を増加させること）を実施する異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を選択する。

ここで、燃料供給増量部６３は、記憶部６６に複数の異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）が記憶されている場合には、複数の異常燃焼発生気筒から一の異常燃焼発生気筒を選択する。このとき、例えば、燃料供給増量部６３は、記憶部６６に記憶されている複数の異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を、燃焼行程の実施順で選択する。すなわち、燃料供給増量部６３は、異常燃焼検出時から最も早く燃焼行程を実施する爆発気筒を先ず選択していく。

また、選択順序については、これに限らず、例えば、異常燃焼強度（すなわち、異常燃焼の度合い）を基に決定することもできる。ここで、例えば、ノッキングセンサ５６の検出値が大きいほど異常燃焼強度が高いとする。燃料供給増量部６３は、このような異常燃焼強度が高い順番から一の異常燃焼発生気筒を選択していく。

次に、ステップＳ５では、エンジン制御装置６０は、燃料供給増量部６３によって、前記ステップＳ４で選択した異常燃焼発生気筒についてリッチ化を実施する。
このとき、燃料供給増量部６３は、選択した異常燃焼発生気筒の燃料噴射量を当該異常燃焼発生気筒について異常燃焼が検出されていないときの燃料噴射量よりも多くする。また、燃料供給増量部６３は、内燃機関１における１サイクルを１気筒だけの燃料噴射量の増量を実施する期間の単位とし、複数の気筒（ここでは、異常燃焼発生気筒）の各気筒について順番に各サイクルで燃料の供給量を増加させる。すなわち、燃料供給増量部６３は、一の異常燃焼発生気筒について燃料噴射量を増加させている１サイクル中に、他の気筒については異常燃焼発生気筒であっても燃料噴射量を増加させないようにする。つまり、燃料供給増量部６３は、異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行うようにする。なお、ここでいう１サイクルは、例えば、吸気行程から次の吸気行程までの１サイクルであり、内燃機関１が２回転するサイクルである。

次に、ステップＳ６では、エンジン制御装置６０は、異常燃焼検出部６２の検出結果を基に、全ての気筒について異常燃焼していないか否かを判定する。エンジン制御装置６０は、異常燃焼していないと判定すると、ステップＳ８に進む。また、エンジン制御装置６０は、異常燃焼していると判定すると、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、エンジン制御装置６０は、車両振動検出部６５によって、車両加速度が振動判定用車両加速度以上であるか否か、又はエンジン回転数の変動が振動判定用変動値以上であるか否かを判定する。エンジン制御装置６０は、車両加速度が振動判定用車両加速度以上であると判定すると（車両加速度≧振動判定用車両加速度）、又はエンジン回転数の変動が振動判定用変動値以上であると判定すると（エンジン回転数の変動≧振動判定用変動値）、ステップＳ８に進む。また、エンジン制御装置６０は、それ以外であると判定すると（車両加速度＜振動判定用車両加速度かつエンジン回転数の変動＜振動判定用変動値）、前記ステップＳ４から再び処理を開始する。

ステップＳ８では、エンジン制御装置６０は、燃料供給増量終了部６４によって、リッチ化（すなわち、燃料噴射量の増量）の実施を止めて異常燃焼抑制制御を終了し、異常燃焼判定フラグに０を設定する（異常燃焼判定フラグ＝０）。そして、エンジン制御装置６０は、当該図３に示す処理を終了する。

（動作、作用等）
次に、エンジン制御装置６０の一連の動作、及びその作用等について説明する。
エンジン制御装置６０は、自車両が加速中に異常燃焼が発生した場合、異常燃焼判定フラグに１を設定して異常燃焼抑制制御を開始するとともに、異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を記憶部６６に記憶する（前記ステップＳ１乃至前記ステップＳ３）。

そして、エンジン制御装置６０は、記憶部６６からリッチ化を実施する異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を読み込み、読み込んだ異常燃焼発生気筒（例えば、記憶部６６から読み込んだ気筒番号に対応する異常燃焼気筒）についてリッチ化を実施する（前記ステップＳ４、前記ステップＳ５）。

また、エンジン制御装置６０は、異常燃焼発生気筒が複数有る場合には、記憶部６６に記憶されている複数の異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を、異常燃焼強度が高い順序又は燃焼行程の実施順に選択していき、選択した異常燃焼発生気筒についてリッチ化を順次実施する。

そして、エンジン制御装置６０は、全ての気筒について異常燃焼がなくなるまで、又はある程度の大きさの車両振動を検出しない限り、異常燃焼発生気筒についてリッチ化を実施する（前記ステップＳ６、前記ステップＳ７）。一方、エンジン制御装置６０は、全ての気筒について異常燃焼がなくなると、又は車両振動がある程度の大きさになると、異常燃焼抑制制御を終了してリッチ化を止めて（すなわち、燃料噴射量を通常の量に戻して）、異常燃焼判定フラグに０を設定する（前記ステップＳ６乃至前記ステップＳ８）。

（第１の実施形態における効果）
第１の実施形態では、異常燃焼発生気筒についてリッチ化を実施している。これによって、第１の実施形態では、異常燃焼発生気筒について燃料の気化潜熱を増加させて、異常燃焼発生気筒を冷却し、異常燃焼が継続するのを抑制している。

また、第１の実施形態では、車両の振動が大きくなったとき（具体的には、車両加速度≧振動判定用車両加速度又はエンジン回転数の変動≧振動判定用変動値になったとき）、リッチ化の実施を中止している。これによって、第１の実施形態では、異常燃焼発生気筒の燃料噴射量の増量に起因し、異常燃焼が発生していない本来のエンジン駆動状態と比較してエンジン振動が大きくなってしまうことを防止し、車両の振動が乗員に不快感を与えてしまうのを防止できる。

また、第１の実施形態では、一の異常燃焼発生気筒について燃料噴射量を増加させている１サイクル中に、他の異常燃焼発生気筒については燃料噴射量を増加させないようにしている。すなわち、第１の実施形態では、異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行っている。
これは、燃料噴射量を増加させると、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側になるために、触媒２４での排気ガス中のＨＣ（Hydrocarbon）、ＣＯ（mono carbon oxide）等の未燃成分の浄化率が低下してしまう恐れがあるからである。

ここで、例えば、前述の特許文献２に開示の技術では、プレイグが発生する可能性がある場合に、プレイグを回避するために、燃料噴射量の増量を所定時間（５秒程度）続けている。よって、この所定時間の間は、燃料噴射量の増量によって内燃機関から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となる。
ところで、排気ガスを浄化するための触媒として、一般に三元触媒が用いられる。そして、この三元触媒は、排気ガスの空燃比が理論空燃比に近いほど、より適切な浄化を行うことができる性質を持つ。このようなことから、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となる場合、触媒として一般に用いられる三元触媒は、排気ガスの浄化を効率よく行えない恐れがある。
このようなことから、特許文献２に開示の技術のように単に燃料噴射量を増量するだけだと、排気ガスの浄化が効率よく行えない恐れがある。

このようなことから、第１の実施形態では、一の異常燃焼発生気筒について燃料噴射量を増加させている１サイクル中に、他の異常燃焼発生気筒については燃料噴射量を増加させないようにすることで、触媒２４の直前位置（すなわち、排気路２２）で排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも極端にリッチ側になるのを防止して、触媒２４での排気ガスの浄化率が低下してしまうのを抑制している。

また、内燃機関１の振動という見地では、前述のように異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行うのではなく全ての異常燃焼発生気筒の燃料噴射量を同時期に増加させて各異常燃焼発生気筒で得られる出力を同時期に同等にすることで、異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行う場合よりも内燃機関１の振動を減少させることができると考えられる。しかし、この場合、触媒２４での排気ガスの浄化率が低下してしまう恐れがある。このようなことから、本実施形態では、触媒２４での排気ガスの浄化の面と内燃機関１の振動の面とを比較衡量して、異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行っている。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、前述の第１の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
この第２の実施形態では、リッチ化を実施していない気筒について燃料供給量を減少させる処理を行っている。

図４は、そのような第２の実施形態における処理を実現するエンジン制御装置６０の構成例を示す。
図４に示すように、第２の実施形態におけるエンジン制御装置６０は、燃料供給量調整部７１をさらに有する。
図５は、第２の実施形態における異常燃焼抑制処理の一例を示すフローチャートである。
図５に示すように、この処理では、第１の実施形態における図３の処理に対して、ステップＳ５の処理の後にステップＳ２１の処理が追加されている。

そのステップＳ２１では、エンジン制御装置６０は、燃料供給量調整部７１によって、前記ステップＳ５でリッチ化を実施している気筒以外の全気筒への燃料供給量を減少させる。
ここで、前記ステップＳ５でリッチ化を実施している気筒以外の気筒として、他の異常燃焼発生気筒や異常燃焼が発生していない気筒がある。
また、燃料供給量調整部７１は、例えば、燃料噴射弁１６の駆動を制御して、燃料噴射期間を短縮することによって燃料噴射量を減少させる。

また、燃料供給量調整部７１は、各気筒からの排気ガスが集まる位置、すなわち触媒２４の直前位置（すなわち、排気路２２）での排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキとも言う。空気：燃料＝１４．７：１の状態となることを指す。）となるように、各気筒への燃料供給量を減少させる。すなわち例えば、燃料供給量調整部７１は、リッチ化するために異常燃焼発生気筒に燃料供給した燃料分だけ、当該異常燃焼発生気筒以外の気筒の燃料噴射量で減少させる。このとき、当該異常燃焼発生気筒以外の気筒が複数有る場合には、燃料供給量調整部７１は、当該異常燃焼発生気筒についてリッチ化するために燃料噴射量を増量した分だけ、当該異常燃焼発生気筒以外の複数の気筒の各燃料噴射量を均等に減少させる。ここで、通常は、各気筒への流入空気量はそれぞれ等しいことから、燃料供給量調整部７１は、各気筒の燃料噴射量を均等に減少させている。
以上は、第２の実施形態における構成であるが、第２の実施形態のその他の構成は、前述の第１の実施形態の構成と同様である。

（第２の実施形態における効果）
第２の実施形態では、触媒２４の直前位置における排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、リッチ化を実施している異常燃焼発生気筒以外の各気筒への燃料供給量を減少させている。これによって、第２の実施形態では、内燃機関１の排気路に配置されている触媒２４が排気ガス中のＨＣ、ＣＯ等の未燃成分を効率よく浄化できる。

ここで、異常燃焼発生気筒についてリッチ化を実施すると、リッチ化を実施していない気筒（異常燃焼発生気筒であるが未だリッチ化を実施していない気筒を含む）を含めた全体の排気ガスの空燃比がリッチ側（すなわち、理論空燃比よりも空気量が小となる状態）となる。そして、この場合、第１の実施形態において説明したように、触媒２４での排気ガスの浄化率が低下してしまう恐れがある。
このようなことから、第２の実施形態では、前述のようにリッチ化を実施している気筒以外の各気筒への燃料噴射量を減少させることによって、内燃機関１の排気路２２に配置されている触媒２４が排気ガス中のＨＣ、ＣＯ等の未燃成分を効率よく浄化できるようにしている。

また、第２の実施形態では、異常燃焼発生気筒以外の気筒が複数有る場合には、当該異常燃焼発生気筒についてリッチ化するために燃料噴射量を増量した分だけ、当該異常燃焼発生気筒以外の複数の気筒の各燃料噴射量を均等に減少させている。これによって、第２の実施形態では、特定の気筒に偏って燃料噴射量を減少させてしまうことによってＮＯｘの発生量が増加してしまうのを防止している。さらに、第２の実施形態では、気筒ごとに燃料噴射量の減少分が異なることによって各気筒から得られる出力がバラつきエンジン回転数の変動が増加してしまうのを防止している。これによって、第２の実施形態では、そのようなエンジン回転数の変動の増加によるエンジンの振動が乗員に不快感を与えてしまうのを防止している。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、前述の第１及び第２の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
この第３の実施形態では、異常燃焼強度等を基にリッチ化の実施内容を決定する処理を行っている。
図６は、そのような第３の実施形態における処理の一例を示すフローチャートである。

図６に示すように、この処理では、第２の実施形態における図５の処理に対して、ステップＳ３の処理の後にステップＳ４１乃至ステップＳ４４の処理を追加している。
そのステップＳ４１では、エンジン制御装置６０は、異常燃焼強度が異常燃焼強度判定用しきい値以上の異常燃焼発生気筒が有るか否かを判定する。ここで、異常燃焼強度判定用しきい値は、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。エンジン制御装置６０は、異常燃焼強度が異常燃焼強度判定用しきい値以上（異常燃焼強度≧異常燃焼強度判定用しきい値）の異常燃焼発生気筒が有ると判定すると、ステップＳ４２に進む。また、エンジン制御装置６０は、異常燃焼強度が異常燃焼強度判定用しきい値以上の異常燃焼発生気筒が無いと判定すると（異常燃焼強度＜異常燃焼強度判定用しきい値）、ステップＳ４３に進む。

ステップＳ４２では、エンジン制御装置６０は、燃料供給増量部６３によって、記憶部６６に記憶されている異常燃焼発生気筒の情報（例えば気筒番号）を基に、リッチ化を実施する異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を選択するとともに、選択した異常燃焼発生気筒についてリッチ化の実施内容を決定する。そして、エンジン制御装置６０は、前記ステップＳ５に換わるステップＳ４４に進む。
ここで、燃料供給増量部６３は、記憶部６６に複数の異常燃焼発生気筒が記憶されている場合には、記憶部６６に記憶されている複数の異常燃焼発生気筒から、リッチ化を実施する異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を、異常燃焼強度が高い順に選択する。

さらに、燃料供給増量部６３は、リッチ化の実施内容として、リッチ化を実施するサイクル数（以下、リッチ化の実施回数ともいう。）を決定するとともに、リッチ化を複数回のサイクルにわたって実施する場合に連続してリッチ化を実施するか不連続にリッチ化を実施するかを決定する。

ここで、リッチ化の実施回数については、燃料供給増量部６３は、異常燃焼強度を基に決定する。具体的には、燃料供給増量部６３は、異常燃焼強度が高いほどリッチ化の実施回数を多くする。また、これに限らず、燃料供給増量部６３は、水温センサ５３が検出した水温や吸気温度センサ５５が検出した吸気温度を基にリッチ化の実施回数を決定することもできる。具体的には、燃料供給増量部６３は、水温センサ５３が検出した水温が高いほどリッチ化の実施回数を多くする。また、燃料供給増量部６３は、吸気温度センサ５５が検出した吸気温度が高いほどリッチ化の実施回数を多くする。

また、選択した異常燃焼発生気筒についてリッチ化を複数回実施する場合において、リッチ化を連続して実施するとは、異常燃焼発生気筒が複数有るときでも、当該選択した異常燃焼発生気筒について内燃機関１の１サイクル（すなわち、内燃機関１が２回転すること）を単位として複数回の連続したサイクルでリッチ化を実施することである。また、選択した異常燃焼発生気筒についてリッチ化を複数回実施する場合において、リッチ化を不連続に実施するとは、例えば、当該選択した異常燃焼発生気筒について内燃機関１の１サイクル分のリッチ化を実施し、その後に他の全ての異常燃焼発生気筒それぞれについて内燃機関１の１サイクル分のリッチ化を実施してから、再度、当該選択した異常燃焼発生気筒について内燃機関１の１サイクル分のリッチ化を実施することである。これによって、燃料供給増量部６３は、異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行いつつも、複数回の連続したサイクルでリッチ化を実施したり、１サイクル単位でリッチ化を実施したりすることができる。

また、例えば、リッチ化を複数回のサイクルにわたって実施する場合に連続してリッチ化を実施するか不連続にリッチ化を実施するかについては、燃料供給増量部６３は、異常燃焼強度、水温センサ５３が検出した水温、又は吸気温度センサ５５が検出した吸気温度等の種々の情報を基に決定する。

また、ステップＳ４３では、エンジン制御装置６０は、燃料供給増量部６３によって、記憶部６６に記憶されている異常燃焼発生気筒の情報（例えば気筒番号）を基に、リッチ化を実施する異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を選択するとともに、選択した異常燃焼発生気筒についてリッチ化の実施内容を決定する。そして、エンジン制御装置６０は、ステップＳ４４に進む。
ここで、燃料供給増量部６３は、記憶部６６に複数の異常燃焼発生気筒が記憶されている場合には、記憶部６６に記憶されている複数の異常燃焼発生気筒から、リッチ化を実施する異常燃焼発生気筒（例えば気筒番号）を燃焼行程の実施順に選択する。

また、燃料供給増量部６３は、リッチ化の実施回数について、前記ステップＳ４２と同様に、異常燃焼強度、水温センサ５３が検出した水温、又は吸気温度センサ５５が検出した吸気温度を基に決定する。
そして、燃料供給増量部６３は、リッチ化の実施内容として、前記ステップＳ４２と同様に、リッチ化の実施回数を決定するとともに、リッチ化を複数回のサイクルにわたって実施する場合に連続してリッチ化を実施するか不連続にリッチ化を実施するかを決定する。

ステップＳ４４では、エンジン制御装置６０は、燃料供給増量部６３によって、前記ステップＳ４２又は前記ステップＳ４３で選択した異常燃焼発生気筒について、前記ステップＳ４２又は前記ステップＳ４３で決定した実施内容に基づきリッチ化を実施する。
このとき、燃料供給増量部６３は、前記ステップＳ４２又は前記ステップＳ４３で決定した実施内容に従い、一の異常燃焼発生気筒について燃料噴射量を増加させている１サイクル中に、他の異常燃焼発生気筒については燃料噴射量を増加させないようにする。すなわち、燃料供給増量部６３は、異常燃焼発生気筒の燃料噴射料の増量を排他的に行う。

以上は、第３の実施形態における構成であるが、第３の実施形態のその他の構成は、前述の第１及び第２の実施形態の構成と同様である。
第３の実施形態では、以上のような構成によって、複数の異常燃焼発生気筒が有る場合に異常燃焼強度が高い順又は燃焼行程の実施順にリッチ化を実施するとともに、そのリッチ化の実施を、異常燃焼強度等に応じた内容（リッチ化の実施回数及び連続又は不連続に実施すること）に従い行っている。

（第３の実施形態における効果）
第３の実施形態では、異常燃焼強度が高い気筒から順番に、又は燃焼行程が早く到来する気筒から順番に、異常燃焼の継続を防止するための燃料噴射量の増量を実施できる。これによって、第３の実施形態では、異常燃焼強度や燃焼行程の実施順序に合致させて燃料噴射量の増量を実施できるために、より適切に異常燃焼の継続を防止できる。
以上の実施形態の説明では、エンジン制御装置６０は、例えば、内燃機関の燃焼状態制御装置を構成する。

（本実施形態の変形例）
本実施形態では、異常燃焼強度、水温センサ５３が検出した水温、又は吸気温度センサ５５が検出した吸気温度を基にリッチ化の実施回数（すなわち、実施するサイクル数）を決定している。しかし、本実施形態では、異常燃焼強度、水温センサ５３が検出した水温、又は吸気温度センサ５５が検出した吸気温度を基にリッチ化を実施する期間を、前述のようにサイクル単位で規定することに限定されない。例えば、本実施形態では、異常燃焼強度が高いほど、水温センサ５３が検出した水温が高いほど、又は吸気温度センサ５５が検出した吸気温度が高いほど、１サイクル内における燃料噴射時間を長くすることもできる。

また、本実施形態では、エンジンの振動に起因する車両の振動を検出するために、車両加速度センサ５２及びエンジン回転数センサ５４を用いている。しかし、本実施形態では、これに限定されない。すなわち、本実施形態では、エンジンの振動に起因する車両の振動をこれら以外の他の検出部を用いることができる。

また、本実施形態では、車両加速度センサ５２及びエンジン回転数センサ５４の検出値を基に車両振動を検出している。しかし、本実施形態では、これに限定されない。すなわち例えば、本実施形態では、車両加速度センサ５２及びエンジン回転数センサ５４の何れか一方の検出値を用いて車両振動を検出することもできる。このような構成は、車両が車両加速度センサ５２及びエンジン回転数センサ５４の何れか一方しか搭載していない場合に有効である。

また、本実施形態では、ノッキングセンサ５６の検出値を基に異常燃焼を検出している。しかし、本実施形態では、これに限定されない。すなわち例えば、本実施形態では、イオン電流を検出するイオン電流検出部の検出値を基に異常燃焼を検出することもできる。このイオン電流検出部を用いた異常燃料の検出は次のようになる。
イオン電流検出部は、点火プラグの電極に電流を流して、混合ガスの燃焼中に発生するイオン電流を検出する。そして、異常燃焼検出部６２は、イオン電流検出部が検出したイオン電流の発生タイミングを基に、プレイグである異常燃焼を検出する。

また、本実施形態では、吸気ＶＶＴアクチュエータ３１を有する可変吸気弁機構を用いて吸気弁の閉時期を遅らせる、いわゆる吸気ＶＶＴの遅角を行って、異常燃焼を回避することもできる。この場合、本実施形態では、このような吸気ＶＶＴの遅角によっても異常燃焼を回避できないときに、前述のようなリッチ化による異常燃焼の抑制を図ることができる。

また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１ 内燃機関、５１ 車速センサ、５２ 車両加速度センサ、５３ 水温センサ、５４ エンジン回転数センサ、５５ 吸気温度センサ、５６ ノッキングセンサ、６０ エンジン制御装置、６１ 加速判定部、６２ 異常燃焼検出部、６３ 燃料供給増量部、６４ 燃料供給増量終了部、６５ 車両振動検出部、６６ 記憶部、７１ 燃料供給量調整部

Claims (10)

1. 内燃機関の異常燃焼を検出したとき前記内燃機関の気筒への燃料の供給量を増加させる車両の内燃機関の燃焼状態制御装置であって、
   前記内燃機関の異常燃焼を検出する異常燃焼検出部と、
   前記異常燃焼検出部が異常燃焼を検出したとき当該異常燃焼を検出した気筒への燃料の供給量を前記異常燃焼検出部が異常燃焼を検出していないときよりも増加させる燃料供給増量部と、
   車両の振動を検出する振動検出部と、
   前記燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている期間中に前記振動検出部が車両の振動を検出したとき当該燃料の供給量を増加させることを終了させる燃料供給増量終了部と、
   を有することを特徴とする車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
2. 前記燃料供給増量部は、前記異常燃焼検出部が複数の気筒の異常燃焼を検出したとき前記内燃機関における１サイクルを１気筒だけの燃料供給量の増量を実施する期間の単位として前記複数の気筒の各気筒について順番に各サイクルで燃料の供給量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
3. 前記車両は、前記内燃機関の各気筒の排気マニホルドが接続される排気路に触媒が配置されている車両であり、
   前記内燃機関の各気筒から排出された前記排気路における排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、前記燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている気筒以外の気筒への燃料の供給量を減少させる調整を行う燃料供給量調整部をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
4. 前記燃料供給量調整部は、前記燃料供給増量部が燃料の供給量を増加させている気筒以外の気筒が複数有るとき当該複数の気筒への燃料の供給量をそれぞれ同等に減少させることを特徴とする請求項３に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
5. 前記内燃機関の異常燃焼の度合いを検出する異常燃焼度合い検出部をさらに有し、
   前記燃料供給増量部は、前記異常燃焼検出部が複数の気筒の異常燃焼を検出したとき当該複数の気筒のうち前記異常燃焼度合い検出部が検出した異常燃焼の度合いが高い気筒から順番に又は当該複数の気筒のうち燃焼行程が早く到来する気筒から順番に燃料の供給量を増加させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
6. 前記内燃機関の異常燃焼の度合いを検出する異常燃焼度合い検出部をさらに有し、
   前記燃料供給増量部は、前記異常燃焼検出部が異常燃焼を検出した気筒についての前記異常燃焼度合い検出部が検出した異常燃焼の度合いが高いほど当該気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
7. 前記内燃機関の水温を検出する水温検出部をさらに有し、
   前記燃料供給増量部は、前記水温検出部が検出した水温が高いほど前記気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
8. 吸気温度を検出する吸気温度検出部をさらに有し、
   前記燃料供給増量部は、前記吸気温度検出部が検出した吸気温度が高いほど前記気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
9. 前記燃料供給増量部は、前記内燃機関の複数回の連続するサイクルで気筒への燃料の供給量を増加させることで前記気筒への燃料の供給量を増加させる期間を長くすることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。
10. 車両の走行時の加速度を検出する走行時加速度検出部をさらに有し、
    前記燃料供給停止部は、前記走行時加速度が検出した走行時の加速度が予め設定したしきい値以下であるとき燃料の供給の停止を行わないことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の車両の内燃機関の燃焼状態制御装置。

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