JP2017110507A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点火プラグを有する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a spark plug.
内燃機関において、異常燃焼（以下、「ノッキング」ともいう）を適切に検出して点火時期を制御することは、内燃機関の高効率化には重要である。 In an internal combustion engine, appropriately detecting abnormal combustion (hereinafter also referred to as “knocking”) to control the ignition timing is important for improving the efficiency of the internal combustion engine.
例えば、点火時期を進角させると、内燃機関の出力トルクは向上するが、ノッキングが発生しやすくなる。ノッキングが発生すると、ノック振動が発生するとともに出力トルクが低下して内燃機関の効率が低下する。このため、ノッキングが発生した場合には、点火時期を遅角させてノッキングを抑制しつつ出力トルクの低下を最小限に抑える制御方法が知られている。 For example, if the ignition timing is advanced, the output torque of the internal combustion engine is improved, but knocking is likely to occur. When knocking occurs, knocking vibrations occur and the output torque decreases, reducing the efficiency of the internal combustion engine. For this reason, a control method is known in which, when knocking occurs, the ignition timing is retarded to suppress knocking while minimizing the decrease in output torque.
特許文献１では、ノックセンサで取得した信号をノッキング判定に使用している。しかし、ノックセンサの信号には、エンジン振動由来のノイズ信号が含まれることや、離散的フーリエ変換などの演算負荷の高い処理が必要となる、などの課題があった。 In Patent Document 1, a signal acquired by a knock sensor is used for knocking determination. However, the knock sensor signal has a problem that a noise signal derived from engine vibration is included and processing with a high calculation load such as discrete Fourier transform is required.
また、特許文献２では、座金センサを用いて筒内圧を検出し、座金センサの検出信号のピークから所定電圧分だけ下がった電圧を閾値として、座金センサの検出信号が閾値以上になる期間をノッキング判定期間として、座金センサの検出信号からノッキングを判定している。 Further, in Patent Document 2, the in-cylinder pressure is detected using a washer sensor, and a period during which the detection signal of the washer sensor is equal to or greater than the threshold is knocked with a voltage that is a predetermined voltage lower than the peak of the detection signal of the washer sensor as a threshold. As the determination period, knocking is determined from the detection signal of the washer sensor.
しかしながら、特許文献２に記載の内燃機関の制御装置にあっては、座金センサの検出信号のピークから所定の範囲をノッキング判定期間としているため、燃焼期間の変動が大きな内燃機関、例えば、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression Ignition）燃焼を切り替えて運転するものなどでは、ノッキング判定期間が不適切になる場合があった。 However, in the control apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 2, since a predetermined range from the peak of the detection signal of the washer sensor is set as the knocking determination period, an internal combustion engine having a large variation in the combustion period, for example, SI ( The knocking determination period may be inappropriate in the case of driving by switching between Spark Ignition combustion and HCCI (Homogeneous-Charge Compression Ignition) combustion.
そこで、本発明は、ノッキングの発生する期間を精度よく検出しノッキング判定期間とすることで、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately perform knocking suppression control by accurately detecting a knocking occurrence period and setting it as a knocking determination period.
上記課題を解決する内燃機関の制御装置の発明の一態様は、点火プラグを有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のシリンダヘッドに設けられた貫通孔に締付け固定された受圧部材の締付け荷重の変化を検出する座金センサと、前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関の所定の実燃焼期間を求め、前記所定の実燃焼期間における前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキングの発生を検出し、ノッキング抑制制御を行なう制御部と、を備えるものである。 One aspect of the invention of a control device for an internal combustion engine that solves the above problem is a control device for an internal combustion engine having a spark plug, wherein the pressure receiving member is fastened and fixed to a through hole provided in a cylinder head of the internal combustion engine. A washer sensor for detecting a change in tightening load; a predetermined actual combustion period of the internal combustion engine is obtained based on an output signal of the washer sensor; and the internal combustion engine is based on an output signal of the washer sensor in the predetermined actual combustion period And a controller that detects knocking of the engine and performs knocking suppression control.
このように本発明の一態様によれば、ノッキングの発生する期間を精度よく検出しノッキング判定期間とすることで、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる。 Thus, according to one aspect of the present invention, knocking suppression control can be performed with high accuracy by accurately detecting a knocking occurrence period and setting it as a knock determination period.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。 Hereinafter, an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１において、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成される。 In FIG. 1, a vehicle 1 equipped with an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention includes an internal combustion engine type engine 2 and an ECU (Electronic Control Unit) 3 as a control unit. .
このエンジン２は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４の上部に締結されたシリンダヘッド５と、シリンダブロック４の下部に締結されたオイルパン６とを含んで構成されている。オイルパン６には、図示しないエンジンオイルが貯留されるようになっている。 The engine 2 includes a cylinder block 4, a cylinder head 5 fastened to the upper part of the cylinder block 4, and an oil pan 6 fastened to the lower part of the cylinder block 4. Engine oil (not shown) is stored in the oil pan 6.
シリンダブロック４には、気筒としてのシリンダ７が形成されている。シリンダ７には、このシリンダ７内を上下に往復動可能なピストン８が収納されている。また、シリンダ７の上部には、燃焼室９が設けられている。燃焼室９は、シリンダ７とピストン８の頂面とシリンダヘッド５の下面とによって画成された空間から構成されている。 A cylinder 7 as a cylinder is formed in the cylinder block 4. The cylinder 7 houses a piston 8 that can reciprocate up and down in the cylinder 7. A combustion chamber 9 is provided in the upper part of the cylinder 7. The combustion chamber 9 is composed of a space defined by the top surface of the cylinder 7 and the piston 8 and the lower surface of the cylinder head 5.
エンジン２は、シリンダ７内でピストン８が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なう、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。 The engine 2 is a so-called four-cycle gasoline engine that performs a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke while the piston 8 reciprocates twice in the cylinder 7.
また、ピストン８は、コネクティングロッド１０を介してクランクシャフト１１と連結している。コネクティングロッド１０は、ピストン８の往復運動をクランクシャフト１１の回転運動に変換するようになっている。なお、クランクシャフト１１は、図示しないクランクジャーナルを介してシリンダブロック４に回転可能に支持されている。 The piston 8 is connected to the crankshaft 11 via a connecting rod 10. The connecting rod 10 converts the reciprocating motion of the piston 8 into the rotational motion of the crankshaft 11. The crankshaft 11 is rotatably supported by the cylinder block 4 via a crank journal (not shown).
また、シリンダヘッド５には、点火プラグ１２と、インジェクタ１３と、吸気ポート１４と、排気ポート２１が設けられている。点火プラグ１２は、シリンダヘッド５の外側と燃焼室９とを貫通する貫通孔に、燃焼室９内に電極を突出させた状態で締付け固定され、ＥＣＵ３によってその点火時期が調整されるようになっている。 The cylinder head 5 is provided with a spark plug 12, an injector 13, an intake port 14, and an exhaust port 21. The spark plug 12 is fastened and fixed to a through-hole penetrating the outside of the cylinder head 5 and the combustion chamber 9 with an electrode projecting into the combustion chamber 9, and the ignition timing is adjusted by the ECU 3. ing.
点火プラグ１２とシリンダヘッド５の間には、座金センサ３０が設けられている。座金センサ３０は、図２に示すように、点火プラグ１２とシリンダヘッド５の間に、ワッシャ状に取り付けられる。 A washer sensor 30 is provided between the spark plug 12 and the cylinder head 5. As shown in FIG. 2, the washer sensor 30 is attached in a washer shape between the spark plug 12 and the cylinder head 5.
座金センサ３０は、圧電素子の両端に電極を配置した構造となっており、燃焼室内で発生した混合気の燃焼によって生じる点火プラグ１２の締付け荷重の変化を検出する。座金センサ３０は、締付け荷重が変化することで、圧縮および弛緩方向の力が加わり、圧電素子の表面電位が変化し、電荷信号を出力する。 The washer sensor 30 has a structure in which electrodes are arranged at both ends of the piezoelectric element, and detects a change in the tightening load of the spark plug 12 caused by combustion of the air-fuel mixture generated in the combustion chamber. The washer sensor 30 applies a force in the compression and relaxation directions due to a change in the tightening load, changes the surface potential of the piezoelectric element, and outputs a charge signal.
座金センサ３０が出力する電荷信号は微小であるため、例えば、図３に示すような信号増幅回路４０で座金センサ３０の出力信号を増幅する。図３において、入力端子４１に入力された座金センサ３０の出力信号は、オペアンプ４２で増幅され、出力端子４３から出力される。 Since the charge signal output by the washer sensor 30 is very small, for example, the output signal of the washer sensor 30 is amplified by a signal amplifier circuit 40 as shown in FIG. In FIG. 3, the output signal of the washer sensor 30 input to the input terminal 41 is amplified by the operational amplifier 42 and output from the output terminal 43.
インジェクタ１３は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料を燃焼室９内に噴射する、いわゆる筒内噴射式の燃料噴射弁である。 The injector 13 is a so-called in-cylinder fuel injection valve that injects fuel supplied from a fuel tank (not shown) by a fuel pump into the combustion chamber 9.
吸気ポート１４は、燃焼室９と後述する吸気通路１６ａとを連通するようになっている。また、吸気ポート１４には、吸気弁１５が設けられている。 The intake port 14 communicates the combustion chamber 9 with an intake passage 16a described later. The intake port 14 is provided with an intake valve 15.
吸気弁１５は、吸気通路１６ａと燃焼室９とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。 The intake valve 15 is opened and closed so as to communicate or block the intake passage 16a and the combustion chamber 9.
また、吸気ポート１４には、吸気管１６が接続されている。この吸気管１６の内部には、吸気ポート１４と連通する吸気通路１６ａが形成されている。吸気通路１６ａには、電子制御式のスロットルバルブ１７が設けられている。スロットルバルブ１７は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。 An intake pipe 16 is connected to the intake port 14. An intake passage 16 a communicating with the intake port 14 is formed in the intake pipe 16. An electronically controlled throttle valve 17 is provided in the intake passage 16a. The throttle valve 17 is electrically connected to the ECU 3.
スロットルバルブ１７は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。スロットルバルブ１７には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１８が設けられている。 The throttle valve 17 is configured to adjust the intake air amount of the engine 2 by controlling the throttle opening degree according to a command signal from the ECU 3. The throttle valve 17 is provided with a throttle opening sensor 18 for detecting the throttle opening.
一方、排気ポート２１には、排気弁２２が設けられている。排気弁２２は、後述する排気通路２４ａと燃焼室９とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。 On the other hand, the exhaust port 21 is provided with an exhaust valve 22. The exhaust valve 22 is opened and closed so as to communicate or block an exhaust passage 24a, which will be described later, and the combustion chamber 9.
また、排気ポート２１には、排気管２４が接続されている。この排気管２４の内部には、排気ポート２１と連通する排気通路２４ａが形成されている。排気通路２４ａには、空燃比センサ２５が設けられている。 An exhaust pipe 24 is connected to the exhaust port 21. An exhaust passage 24 a communicating with the exhaust port 21 is formed in the exhaust pipe 24. An air-fuel ratio sensor 25 is provided in the exhaust passage 24a.
上述のように構成されたエンジン２は、スロットルバルブ１７により流量調整された吸気とインジェクタ１３により噴射された燃料との混合気を、点火プラグ１２により点火して着火させる点火式のエンジンである。 The engine 2 configured as described above is an ignition type engine in which an air-fuel mixture of the intake air whose flow rate is adjusted by the throttle valve 17 and the fuel injected by the injector 13 is ignited by the spark plug 12 and ignited.
ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。 The ECU 3 includes a computer unit that includes a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a flash memory, an input port, and an output port.
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。 The ROM of the computer unit stores a program for causing the computer unit to function as the ECU 3 along with various control constants and various maps. That is, the computer unit functions as the ECU 3 when the CPU executes a program stored in the ROM.
ＥＣＵ３の入力ポートには、上述のスロットル開度センサ１８、空燃比センサ２５、座金センサ３０、に加え、クランク角度センサ２６、アクセル開度センサ２８等の各種センサ類が接続されている。 In addition to the throttle opening sensor 18, air-fuel ratio sensor 25, and washer sensor 30 described above, various sensors such as a crank angle sensor 26 and an accelerator opening sensor 28 are connected to the input port of the ECU 3.
空燃比センサ２５は、エンジン２の排気の酸素濃度から広範囲の連続的な空燃比の変化を検出する。 The air-fuel ratio sensor 25 detects a wide range of continuous air-fuel ratio changes from the oxygen concentration in the exhaust gas of the engine 2.
クランク角度センサ２６は、例えば、エンジン２のクランクシャフト１１が所定角度回転するごとにオンになるクランク角度パルス信号と、エンジン２のクランクシャフト１１が所定の回転角度になるごとにオンになる基準角度パルス信号を出力する。ＥＣＵ３は、クランク角度パルス信号と基準角度パルス信号とに基づいてエンジン回転数及びクランク角度を検出できるようになっている。 The crank angle sensor 26 is, for example, a crank angle pulse signal that is turned on every time the crankshaft 11 of the engine 2 rotates a predetermined angle, and a reference angle that is turned on every time the crankshaft 11 of the engine 2 reaches a predetermined rotation angle. Outputs a pulse signal. The ECU 3 can detect the engine speed and the crank angle based on the crank angle pulse signal and the reference angle pulse signal.
アクセル開度センサ２８は、アクセルペダル２７の操作量を表すアクセル開度を検出する。 The accelerator opening sensor 28 detects an accelerator opening representing an operation amount of the accelerator pedal 27.
一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、点火プラグ１２、インジェクタ１３、スロットルバルブ１７等の各種制御対象類が接続されている。 On the other hand, various control objects such as a spark plug 12, an injector 13, and a throttle valve 17 are connected to the output port of the ECU 3.
ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に基づきエンジン２の要求負荷を算出し、その要求負荷に応じてエンジン２の点火時期や燃料噴射量や吸入空気量を算出する。そして、ＥＣＵ３は、算出した点火時期や燃料噴射量や吸入空気量になるように点火プラグ１２やインジェクタ１３やスロットルバルブ１７を制御してエンジン２の運転状態を制御する。 The ECU 3 calculates the required load of the engine 2 based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 28, and calculates the ignition timing, fuel injection amount, and intake air amount of the engine 2 according to the required load. The ECU 3 controls the operation state of the engine 2 by controlling the spark plug 12, the injector 13, and the throttle valve 17 so that the calculated ignition timing, fuel injection amount, and intake air amount are obtained.
例えば、ＥＣＵ３は、要求負荷とエンジン回転数で点火時期が決まる点火制御用ベースマップを参照し、点火時期を決定する。点火制御用ベースマップは、初期値がＥＣＵ３のフラッシュメモリに記憶されていて、後述する更新処理により補正されるようになっている。 For example, the ECU 3 refers to an ignition control base map in which the ignition timing is determined by the required load and the engine speed, and determines the ignition timing. The initial value of the ignition control base map is stored in the flash memory of the ECU 3, and is corrected by an update process described later.
本件発明者は、本実施形態のエンジン２に、実燃焼時期を算出するための筒内圧力センサを設けて実験を行ない、座金センサ３０の出力信号と筒内圧力センサの出力信号が、図４に示すように相関があることを発見した。この実験結果に基づいて、本実施形態のＥＣＵ３は、座金センサ３０の出力信号の積算値に基づいて所定の実燃焼期間を検出し、この実燃焼期間をノッキング判定期間としてノッキングの判定を行なう。 The inventor conducted an experiment by providing an in-cylinder pressure sensor for calculating the actual combustion timing in the engine 2 of the present embodiment, and the output signal of the washer sensor 30 and the output signal of the in-cylinder pressure sensor are shown in FIG. I found that there is a correlation. Based on the experimental result, the ECU 3 of the present embodiment detects a predetermined actual combustion period based on the integrated value of the output signal of the washer sensor 30, and performs knocking determination using the actual combustion period as the knocking determination period.
本実施形態において、ＥＣＵ３は、図５に示すように、信号波形算出部３１、ノッキング信号検出部３２、ノッキング判定部３３、点火時期制御部３４、ノッキング判定期間決定部３５を備えている。 In the present embodiment, the ECU 3 includes a signal waveform calculation unit 31, a knocking signal detection unit 32, a knocking determination unit 33, an ignition timing control unit 34, and a knocking determination period determination unit 35, as shown in FIG.
信号波形算出部３１は、座金センサ３０の出力信号を信号増幅回路４０で増幅した座金センサ信号と、クランク角度センサ２６の出力するクランク角度パルス信号及び基準角度パルス信号とから、クランク角度ベースの座金センサ信号を算出する。クランク角度ベースの座金センサ信号とは、例えば、図６の上段に示すように、横軸にクランク角度、縦軸に座金センサ信号値をとるような、クランク角度の変化に応じた座金センサ信号のことである。 The signal waveform calculation unit 31 uses a washer sensor signal obtained by amplifying the output signal of the washer sensor 30 by the signal amplifying circuit 40, a crank angle pulse signal output from the crank angle sensor 26, and a reference angle pulse signal. A sensor signal is calculated. For example, as shown in the upper part of FIG. 6, the crank angle-based washer sensor signal is a value of a washer sensor signal corresponding to a change in the crank angle such that the horizontal axis represents the crank angle and the vertical axis represents the washer sensor signal value. That is.
ノッキング判定期間決定部３５は、座金センサ信号から予め設定された燃焼期間、例えば、質量燃焼割合（MBF:Mass Burn Fraction）が３０％から７０％となる期間（以下、「ＭＢＦ３０〜７０％期間」という）を求め、ノッキング判定期間とする。なお、求める燃焼機関は、ノッキングが発生する燃焼期間であれば質量燃焼割合が１０％から９０％までの中で任意に設定してよい、例えば、ＭＢＦ１０〜９０％期間などでもよい。ノッキング判定を行なう期間は、短いほど演算負荷を低減させることができる。 The knocking determination period determining unit 35 sets a combustion period set in advance from the washer sensor signal, for example, a period in which a mass burning ratio (MBF) is 30% to 70% (hereinafter, “MBF 30 to 70% period”). To determine the knocking determination period. The combustion engine to be calculated may be arbitrarily set within a mass combustion ratio of 10% to 90% as long as it is a combustion period in which knocking occurs, for example, a period of 10 to 90% of MBF. As the knocking determination period is shorter, the calculation load can be reduced.
ノッキング判定期間決定部３５は、信号波形積算部３５１、燃焼期間検出部３５２、実燃焼期間算出部３５３、ノッキング信号積算区間決定部３５４を備えている。 The knocking determination period determination unit 35 includes a signal waveform integration unit 351, a combustion period detection unit 352, an actual combustion period calculation unit 353, and a knocking signal integration period determination unit 354.
信号波形積算部３５１は、信号波形算出部３１で算出したクランク角度ベースの座金センサ信号を、所定の区間において、所定クランク角度、例えば、0.1〜5degの分解能で積算して信号積算値を算出する。積算するクランク角度の分解能は、小さいほうが積算値の誤差を少なくすることができる。積算処理については、台形近似を用いると精度をよくすることができる。積算処理として、長方形近似などを用いてもよい。 The signal waveform integrating unit 351 calculates the signal integrated value by integrating the crank angle-based washer sensor signal calculated by the signal waveform calculating unit 31 with a predetermined crank angle, for example, a resolution of 0.1 to 5 deg in a predetermined section. . The smaller the resolution of the crank angle to be integrated, the smaller the error of the integrated value. For the integration process, accuracy can be improved by using trapezoidal approximation. A rectangular approximation or the like may be used as the integration process.
クランク角度ベースの座金センサ信号を積算する区間は、吸気弁１５、排気弁２２の着座ノイズの影響が出ない吸排気弁閉期間、例えば、上死点前180deg（吸気下死点）から上死点後180deg（排気下死点）の間で任意に選定するとよい。 The interval in which the crank angle based washer sensor signal is integrated is a period when the intake valve 15 and the exhaust valve 22 are not affected by the seating noise, such as an intake / exhaust valve closing period, for example, 180 deg before top dead center (intake bottom dead center). It is good to select arbitrarily between 180deg (exhaust bottom dead center) after the point.
燃焼期間検出部３５２は、クランク角度ベースの座金センサ信号の積算値から予め設定された積算割合期間のクランク角度を求める。 The combustion period detection unit 352 obtains a crank angle in a preset integration ratio period from the integrated value of the crank angle based washer sensor signal.
この処理について図６を参照して説明する。図６の中段の値は、積算区間を上死点後10〜60degとし、分解能を0.5degとして、上段の座金センサ信号の値から台形近似により算出した積算値である。燃焼期間検出部３５２は、積算区間全体での積算値を１００％として、予め設定された割合の積算値となるクランク角度を求める。 This process will be described with reference to FIG. The middle value in FIG. 6 is an integrated value calculated by trapezoidal approximation from the value of the upper washer sensor signal with the integration interval being 10 to 60 deg after top dead center and the resolution being 0.5 deg. Combustion period detection unit 352 obtains a crank angle that becomes an integrated value at a preset ratio, with the integrated value in the entire integrated section being 100%.
本実施形態においては、燃焼期間検出部３５２は、ＭＢＦ３０〜７０％期間を求めるため、積算割合３０％位置（図中、「３０％」で示した位置、以下、「ＧＰＳ３０％位置」ともいう）のクランク角度ＣＡ１と、積算割合７０％位置（図中、「７０％」で示した位置、以下、「ＧＰＳ７０％位置」ともいう）のクランク角度ＣＡ２を求める。 In the present embodiment, the combustion period detection unit 352 obtains the MBF 30 to 70% period, so that the integration rate is 30% (the position indicated by “30%” in the figure, hereinafter also referred to as “GPS 30% position”). And a crank angle CA2 of an integrated ratio 70% position (position indicated by “70%” in the figure, hereinafter also referred to as “GPS 70% position”).
なお、１００％の積算値は、実際に算出した値を使わなくても、実験等により予め算出した値を使うようにしてもよい。こうすることで、早期に積算割合期間のクランク角度を求めることができる。 The 100% integrated value may be a value calculated in advance through experiments or the like without using an actually calculated value. By doing so, the crank angle of the integration ratio period can be obtained early.
実燃焼期間算出部３５３は、燃焼期間検出部３５２が算出した積算割合期間のクランク角度に、エンジン回転数に応じた補正を行なって実燃焼期間を算出する。 The actual combustion period calculation unit 353 calculates the actual combustion period by correcting the crank angle of the integration ratio period calculated by the combustion period detection unit 352 according to the engine speed.
本件発明者は、上述した実験において、筒内圧センサの出力信号から算出したＭＢＦ３０％位置及びＭＢＦ７０％位置のクランク角度と、上死点後10〜60degを演算区間として積算した座金センサ信号のＧＰＳ３０％位置及びＧＰＳ７０％位置のクランク角度との１００燃焼サイクルでの平均値を算出し、それぞれの平均値の差を補正値とした。 In the above-described experiment, the present inventor has determined that the crank angle of the MBF 30% position and the MBF 70% position calculated from the output signal of the in-cylinder pressure sensor and the GPS 30% of the washer sensor signal obtained by integrating 10-60 deg after the top dead center as the calculation interval The average value in 100 combustion cycles with the position and the crank angle at the GPS 70% position was calculated, and the difference between the average values was used as the correction value.
この補正値をエンジン回転数に応じて設定して、ＧＰＳ３０％位置及びＧＰＳ７０％位置それぞれの補正マップを作成し、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶させておく。実燃焼期間算出部３５３は、エンジン回転数から補正マップにより補正値を求め、この補正値により燃焼期間検出部３５２が求めたクランク角度を補正する。 This correction value is set according to the engine speed, and correction maps for the GPS 30% position and the GPS 70% position are created and stored in the ROM of the ECU 3. The actual combustion period calculation unit 353 obtains a correction value from the engine speed using a correction map, and corrects the crank angle obtained by the combustion period detection unit 352 based on the correction value.
図６の下段に示すように、実燃焼期間算出部３５３は、ＧＰＳ３０％位置のクランク角度ＣＡ１を補正してＣＡ１'を算出し、ＧＰＳ７０％位置のクランク角度ＣＡ２を補正してＣＡ２'を算出する。 As shown in the lower part of FIG. 6, the actual combustion period calculation unit 353 corrects the crank angle CA1 at the GPS 30% position to calculate CA1 ′, and corrects the crank angle CA2 at the GPS 70% position to calculate CA2 ′. .
図７は、上述した実験において、エンジン回転数2000rpm、ＢＭＥＰ（Brake Mean Effective Pressure）が200kPaの条件で、補正後のＧＰＳ３０〜７０％位置とＭＢＦ３０〜７０％位置とを求めた結果を示している。 FIG. 7 shows the result of obtaining the corrected GPS 30-70% position and MBF 30-70% position in the above-described experiment under the conditions of the engine speed of 2000 rpm and BMEP (Brake Mean Effective Pressure) of 200 kPa. .
このように、ＧＰＳ位置にエンジン回転数に応じた補正を行なうことで、ＭＢＦ位置と燃焼サイクル毎に高い相関があることが分かる。このことは、筒内圧力センサを用いなくても、座金センサ３０の出力信号を用いて実燃焼時期を算出できることを示している。 As described above, it is understood that there is a high correlation between the MBF position and each combustion cycle by correcting the GPS position according to the engine speed. This indicates that the actual combustion timing can be calculated using the output signal of the washer sensor 30 without using the in-cylinder pressure sensor.
ノッキング信号積算区間決定部３５４は、実燃焼期間算出部３５３が算出した実燃焼期間をノッキング判定期間としてノッキング信号検出部３２に通知する。実燃焼期間をノッキング判定期間とするのは、ノッキングは実燃焼期間内に発生するためである。 Knocking signal integration interval determination unit 354 notifies knocking signal detection unit 32 of the actual combustion period calculated by actual combustion period calculation unit 353 as the knocking determination period. The reason why the actual combustion period is set to the knocking determination period is that knocking occurs within the actual combustion period.
ノッキング信号検出部３２は、ノッキング判定期間決定部３５で求めたノッキング判定期間の座金センサ信号からノッキング信号の検出を行なう。 The knocking signal detection unit 32 detects a knocking signal from the washer sensor signal in the knocking determination period obtained by the knocking determination period determination unit 35.
ノッキング信号検出部３２は、ノッキング信号波形抽出部３２１、ノッキング信号積算部３２２を備えている。 The knocking signal detection unit 32 includes a knocking signal waveform extraction unit 321 and a knocking signal integration unit 322.
ノッキング信号波形抽出部３２１は、座金センサ信号にハイパスフィルターやバンドパスフィルターなどのフィルター処理を行なうことによって、座金センサ信号に含まれるノッキング信号を抽出する。 The knocking signal waveform extraction unit 321 extracts a knocking signal included in the washer sensor signal by performing filter processing such as a high-pass filter and a bandpass filter on the washer sensor signal.
図８において、上から１段目のグラフは座金センサ信号であり、上から２段目のグラフは、ハイパスフィルターのカットオフ周波数を５ｋＨｚとしてフィルター処理したノッキング信号波形である。 In FIG. 8, the first graph from the top is a washer sensor signal, and the second graph from the top is a knocking signal waveform obtained by filtering the high pass filter with a cutoff frequency of 5 kHz.
一般的に、ノッキング振動の周波数帯は、１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚほどであり、エンジンにより異なる。ノッキング信号波形抽出部３２１で用いるフィルターのカットオフ周波数は、エンジンによってノッキング振動の周波数帯が異なるため、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）分析などの手法でノッキング振動の周波数帯を明確に把握したうえで決定することが望ましい。 Generally, the frequency band of knocking vibration is about 1 kHz to 30 kHz, and varies depending on the engine. The cut-off frequency of the filter used in the knocking signal waveform extraction unit 321 is determined after the frequency band of knocking vibration is clearly grasped by a technique such as FFT (Fast Fourier Transform) analysis because the frequency band of knocking vibration differs depending on the engine. It is desirable to do.
例えば、ＦＦＴ分析の結果、ノッキング振動の周波数が５〜１０ｋＨｚ帯に確認できた場合、ハイパスフィルターのカットオフ周波数を５ｋＨｚ、もしくは、バンドパスフィルターの通過周波数を５〜１０ｋＨｚに設定する。 For example, when the frequency of knocking vibration can be confirmed in the 5 to 10 kHz band as a result of the FFT analysis, the cutoff frequency of the high pass filter is set to 5 kHz, or the pass frequency of the band pass filter is set to 5 to 10 kHz.
ノッキング信号積算部３２２は、ノッキング信号波形抽出部３２１で求めたノッキング信号の絶対値を取り、図８の上から３段目のようなノッキング信号を得る。そして、ノッキング信号積算部３２２は、ノッキング判定期間決定部３５で決定したノッキング期間（本実施形態ではＭＢＦ３０〜７０％期間）において、所定クランク角度、例えば、0.1〜5degの分解能で、絶対値を取ったノッキング信号を積算して信号積算値GPS_Intを算出する。 The knocking signal integration unit 322 takes the absolute value of the knocking signal obtained by the knocking signal waveform extraction unit 321 and obtains the knocking signal as shown in the third stage from the top in FIG. Then, the knocking signal integrating unit 322 takes an absolute value with a predetermined crank angle, for example, with a resolution of 0.1 to 5 deg in the knocking period (MBF 30 to 70% period in the present embodiment) determined by the knocking determination period determining unit 35. The signal knocking value GPS_Int is calculated by integrating the knocking signals.
図８の上から４段目のグラフは、３段目の絶対値を取ったノッキング信号の積算値の変化を示している。図８に示すように、クランク角度ＣＡ１'から絶対値を取ったノッキング信号を積算していき、クランク角度ＣＡ２'まで積算した積算値Ｓを信号積算値GPS_Intとする。 The graph in the fourth row from the top in FIG. 8 shows the change in the integrated value of the knocking signal taking the absolute value in the third row. As shown in FIG. 8, the knocking signal obtained from the crank angle CA1 ′ is integrated, and the integrated value S integrated up to the crank angle CA2 ′ is defined as the signal integrated value GPS_Int.
ここで、積算するクランク角度の分解能は、小さいほうが積算値の誤差を少なくすることができる。積算処理については、台形近似を用いると精度がよい。積算処理として、長方形近似などを用いてもよい。 Here, the smaller the resolution of the crank angle to be integrated, the smaller the error of the integrated value. For the integration process, accuracy is good when trapezoidal approximation is used. A rectangular approximation or the like may be used as the integration process.
ノッキング判定部３３は、ノッキング信号検出部３２で算出された信号積算値GPS_Intに基づいて、ノッキングの発生やノッキングの強度を判定する。 The knocking determination unit 33 determines the occurrence of knocking and the strength of knocking based on the signal integrated value GPS_Int calculated by the knocking signal detection unit 32.
本件発明者は、本実施形態のエンジン２に、実燃焼時期を算出するための筒内圧力センサを設けて実験を行ない、座金センサ３０の出力信号による信号積算値GPS_Intが、筒内圧力センサの出力信号から求めたKP_PK値と相関があることを発見した。KP_PK値は、筒内圧力センサ信号にハイパスフィルター処理を施した後の信号強度を示す値であり、ノッキング判定の評価項目になっている。 The present inventor provided an in-cylinder pressure sensor for calculating the actual combustion timing in the engine 2 of the present embodiment and conducted an experiment, and the signal integrated value GPS_Int based on the output signal of the washer sensor 30 represents the in-cylinder pressure sensor. It was found that there is a correlation with the KP_PK value obtained from the output signal. The KP_PK value is a value indicating the signal strength after the high-pass filter processing is performed on the in-cylinder pressure sensor signal, and is an evaluation item for knocking determination.
実験では、直列４気筒、直噴方式の燃料供給で、自然吸気（ＮＡ）方式の火花点火方式のエンジンを用いた。エンジンの運転条件は、回転数30000rpm、全負荷（スロットル全開：Wide Open Throttle）とした。 In the experiment, an in-line four-cylinder, direct-injection type fuel supply and a natural intake (NA) type spark-ignition engine were used. The engine operating conditions were a rotational speed of 30000 rpm and a full load (wide open throttle).
図９は、意図的に点火時期を進角させてノッキングを発生させた際のKP_PK値とGPS_Int値とをプロットしたものである。ノッキング信号波形抽出部３２１で用いたフィルターは、カットオフ周波数５ｋＨｚのハイパスフィルター、ノッキング信号積算部３２２でGPS_Int値の積算に用いた積算区間は、10deg.ATDCから60deg.ATDCとしている。ここでは、圧縮上死点を0deg.ATDCとしている。 FIG. 9 is a plot of the KP_PK value and the GPS_Int value when knocking is generated by intentionally advancing the ignition timing. The filter used in the knocking signal waveform extraction unit 321 is a high-pass filter with a cutoff frequency of 5 kHz, and the integration interval used for integrating the GPS_Int value in the knocking signal integration unit 322 is 10 deg.ATDC to 60 deg.ATDC. Here, compression top dead center is set to 0deg.ATDC.
図９に示す相関図から、KP_PK値（Y）とGPS_Int値（X）の近似式を得ることができるとともに、両者の相関係数を確認することができる。この実験における近似式は以下の式（１）となり、相関係数Ｒは0.98となる。
Y=0.8264X+3.7216 ...（１）
From the correlation diagram shown in FIG. 9, an approximate expression of the KP_PK value (Y) and the GPS_Int value (X) can be obtained, and the correlation coefficient between the two can be confirmed. The approximate expression in this experiment is the following expression (1), and the correlation coefficient R is 0.98.
Y = 0.8264X + 3.7216 (1)
この近似式をエンジン回転数などの運転状態に応じて予め決定してＥＣＵ３のＲＯＭに記憶しておくことで、ノッキング判定部３３でGPS_Int値からKP_PK値を推定することが可能になる。ノッキング判定部３３は、推定したKP_PK値からノッキングの発生やノッキングの強度を判定することができる。 By predetermining this approximate expression according to the operating state such as the engine speed and storing it in the ROM of the ECU 3, the knocking determination unit 33 can estimate the KP_PK value from the GPS_Int value. The knock determination unit 33 can determine the occurrence of knocking or the strength of knocking from the estimated KP_PK value.
ノッキング判定部３３は、GPS_Int値から算出したKP_PK値が予め設定された閾値以上か否かにより、ノッキングの発生とノッキングの強度を判定する。 The knocking determination unit 33 determines the occurrence of knocking and the strength of knocking according to whether or not the KP_PK value calculated from the GPS_Int value is equal to or greater than a preset threshold value.
ノッキングの強度として、例えば、弱いノッキングを示すトレースノック、中程度のノッキングを示すライトノック、強いノッキングを示すヘビーノック、の三段階に分類する。すなわち、ノッキングなしを含む四段階を区別する３つの閾値が決められる。 The knocking strength is classified into three stages, for example, a trace knock showing a weak knock, a light knock showing a moderate knock, and a heavy knock showing a strong knock. That is, three threshold values that distinguish four stages including no knocking are determined.
この３つの閾値は、予め実験等により求められる。例えば、KP_PK値とノッキングに起因する振動音により閾値を決定する。 These three threshold values are obtained in advance by experiments or the like. For example, the threshold is determined by the KP_PK value and the vibration sound resulting from knocking.
ここで、ノッキングに起因する振動音による閾値の決定方法について説明する。本実施形態のエンジン２に、KP_PK値を取得するための筒内圧力センサを設けるとともに、シリンダブロック４の表面近傍にマイクを設置し、ノッキングに起因する振動音を試験者の耳で判定する。なお、ノッキングに起因する振動音の検出には、イコライザ（音声信号の周波数特性などを変更する音響装置）などを用いて、ノッキングに起因する振動音の周波数帯域（一般的に５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度）を強調させるとよい。 Here, a method for determining a threshold value based on vibration sound resulting from knocking will be described. The engine 2 of the present embodiment is provided with an in-cylinder pressure sensor for acquiring a KP_PK value, and a microphone is installed in the vicinity of the surface of the cylinder block 4 to determine vibration sound caused by knocking with the ear of the tester. For detection of vibration sound caused by knocking, an equalizer (acoustic device that changes the frequency characteristics of an audio signal) is used to detect the frequency band of vibration sound caused by knocking (generally about 5 to 20 kHz). Should be emphasized.
図１０にノッキング強度とKP_PK値との関係を示す。ノッキングが発生していない運転状態から点火時期を進角させていき、ノッキングが発生したと試験者が判定したときのPK_KP値を閾値Ａとする。以降、点火時期を進角させていき、トレースノックとライトノックの間の閾値Ｂ、ライトノックとヘビーノックの間の閾値Ｃを判定していく。 FIG. 10 shows the relationship between the knocking strength and the KP_PK value. The ignition timing is advanced from an operating state in which knocking has not occurred, and the PK_KP value when the tester determines that knocking has occurred is defined as a threshold value A. Thereafter, the ignition timing is advanced, and a threshold value B between trace knock and light knock and a threshold value C between light knock and heavy knock are determined.
この閾値は、エンジン回転数に応じて設定され、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶される。ノッキング判定部３３は、エンジン回転数に対応した閾値に基づいて、GPS_Int値から算出したKP_PK値によりノッキング強度を判定する。 This threshold is set according to the engine speed and stored in the ROM of the ECU 3. The knocking determination unit 33 determines the knocking strength based on the KP_PK value calculated from the GPS_Int value based on the threshold value corresponding to the engine speed.
点火時期制御部３４は、ノッキング判定部３３が判定したノッキング強度に応じて点火時期の遅角補正量を求め、点火制御用ベースマップから求めた点火時期に遅角補正量の補正を行なって点火制御用ベースマップを更新する。ノッキング強度に応じた遅角補正量は、予め実験等により求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶される。 The ignition timing control unit 34 obtains an ignition timing retardation correction amount according to the knocking strength determined by the knocking determination unit 33, corrects the retardation correction amount to the ignition timing obtained from the ignition control base map, and performs ignition. Update the control basemap. The retardation correction amount corresponding to the knocking strength is obtained in advance by experiments or the like and stored in the ROM of the ECU 3.
例えば、エンジン回転数3000rpmで全負荷条件において、トレースノックが発生していると判定した場合、点火時期制御部３４は、点火時期を4deg遅角させ、ヘビーノックが発生したと判定した場合には、点火時期を8deg遅角させる。遅角させた後には、ノッキングが発生しない程度に再度点火時期を進角させていき、トルクの低下を最小限に抑える制御を行なう。 For example, when it is determined that a trace knock has occurred under the full load condition at an engine speed of 3000 rpm, the ignition timing control unit 34 retards the ignition timing by 4 deg and determines that a heavy knock has occurred. , Retard the ignition timing by 8deg. After retarding, the ignition timing is advanced again to the extent that knocking does not occur, and control is performed to minimize torque reduction.
本手法によって、従来のような離散的フーリエ変換などの演算負荷の高い処理を必要としないうえに、ノッキング強度に応じた点火時期の遅角補正ができるため、ノッキング回避制御の応答時間を短縮させるとともに、燃焼状態の最適化を図ることができる。 This method does not require processing with a high computational load such as discrete Fourier transform as in the prior art, and also makes it possible to correct the ignition timing retarded according to the knocking intensity, thereby shortening the response time of knocking avoidance control. At the same time, the combustion state can be optimized.
なお、本実施形態においては、ノッキングなしを含めて四段階のノッキング強度の設定を行なったが、ノッキング強度の設定をより細かく（多段階で）行なうことで、より細かいノッキング回避制御を行なうことができる。 In this embodiment, four levels of knocking strength are set including no knocking, but finer knock avoidance control can be performed by setting the knocking strength more finely (in multiple levels). it can.
また、ノッキングなしとの閾値は、ノッキングが発生しない点火時期でのノッキング信号積算部３２２での積算値GPS_Intを取得し、その燃焼１００サイクルの平均値＋３σ（σ：標準偏差）を用いてもよい。この閾値は、エンジン回転数やエンジン負荷などの運転状態に応じて設定するとよい。これは、運転状態に応じて座金センサ信号のベースノイズが変化するためである（エンジン回転数・エンジン負荷が高いとベースノイズが大きくなる）。 Further, as the threshold value for no knocking, an integrated value GPS_Int in the knocking signal integrating unit 322 at an ignition timing at which knocking does not occur may be acquired, and an average value of the combustion 100 cycles + 3σ (σ: standard deviation) may be used. . This threshold value may be set in accordance with operating conditions such as engine speed and engine load. This is because the base noise of the washer sensor signal changes according to the driving state (the base noise increases when the engine speed and the engine load are high).
以上のように構成された本実施形態に係る内燃機関の制御装置によるノッキング判定期間決定処理について、図１１を参照して説明する。なお、以下に説明するノッキング判定期間決定処理は、ＥＣＵ３が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。 The knocking determination period determination process by the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. It should be noted that the knocking determination period determination process described below is started when the ECU 3 starts operating and is executed at a preset time interval.
ステップＳ１１において、ＥＣＵ３は、座金センサ３０からの座金センサ信号の積算値を算出する。 In step S <b> 11, the ECU 3 calculates an integrated value of the washer sensor signal from the washer sensor 30.
ステップＳ１２において、ＥＣＵ３は、座金センサ信号の積算値から予め設定された積算割合期間（ＧＰＳ３０％〜７０％）のクランク角度を算出する。 In step S <b> 12, the ECU 3 calculates a crank angle for a preset integration rate period (GPS 30% to 70%) from the integrated value of the washer sensor signal.
ステップＳ１３において、ＥＣＵ３は、現在のエンジン回転数から上述の補正マップにより補正値を取得する。 In step S13, the ECU 3 acquires a correction value from the current engine speed using the above correction map.
ステップＳ１４において、ＥＣＵ３は、取得した補正値により座金センサ信号の積算割合期間のクランク角度を補正したクランク角度を実燃焼期間とする。 In step S14, the ECU 3 sets the crank angle obtained by correcting the crank angle of the integrated ratio period of the washer sensor signal based on the acquired correction value as the actual combustion period.
ステップＳ１５において、ＥＣＵ３は、求めた実燃焼期間をノッキング判定期間として決定する。 In step S15, the ECU 3 determines the obtained actual combustion period as the knocking determination period.
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による点火時期制御処理について、図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する点火時期制御処理は、ＥＣＵ３が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。 Next, an ignition timing control process performed by the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The ignition timing control process described below is started when the ECU 3 starts operating, and is executed at a preset time interval.
ステップＳ２１において、ＥＣＵ３は、エンジン回転数の情報とスロットル開度の情報を取得する。 In step S21, the ECU 3 acquires information on the engine speed and information on the throttle opening.
ステップＳ２２において、ＥＣＵ３は、取得したエンジン回転数とスロットル開度から点火制御用ベースマップにより点火時期を求め、その点火時期で点火プラグ１２に点火させる。 In step S22, the ECU 3 obtains an ignition timing from the acquired engine speed and throttle opening using an ignition control base map, and ignites the spark plug 12 at the ignition timing.
ステップＳ２３において、ＥＣＵ３は、座金センサ３０からの座金センサ信号にフィルター処理を行なってノッキング信号を抽出する。 In step S23, the ECU 3 performs a filter process on the washer sensor signal from the washer sensor 30 to extract a knocking signal.
ステップＳ２４において、ＥＣＵ３は、図１１で示したノッキング判定期間決定処理で決定したノッキング判定期間において、ノッキング信号の絶対値を積算して信号積算値GPS_Intを算出する。 In step S24, the ECU 3 calculates the signal integrated value GPS_Int by integrating the absolute value of the knocking signal in the knocking determination period determined by the knocking determination period determination process shown in FIG.
ステップＳ２５において、ＥＣＵ３は、信号積算値GPS_Intから、エンジン２の運転状態に応じた近似式によりKP_PK値を算出する。 In step S25, the ECU 3 calculates a KP_PK value from the signal integrated value GPS_Int by an approximate expression corresponding to the operating state of the engine 2.
ステップＳ２６において、ＥＣＵ３は、KP_PK値からエンジン２の運転状態に応じた閾値により、ノッキングが発生しているか否かを判定する。ノッキングが発生していないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。 In step S26, the ECU 3 determines whether knocking has occurred or not based on a threshold value corresponding to the operating state of the engine 2 from the KP_PK value. If it is determined that knocking has not occurred, the ECU 3 ends the process.
ノッキングが発生していると判定した場合、ステップＳ２７において、ＥＣＵ３は、KP_PK値からエンジン２の運転状態に応じた閾値により、ノッキング強度を判定する。 If it is determined that knocking has occurred, in step S27, the ECU 3 determines the knocking strength from the KP_PK value according to a threshold value corresponding to the operating state of the engine 2.
ステップＳ２８において、ＥＣＵ３は、判定したノッキング強度に応じた遅角補正量を求める。 In step S28, the ECU 3 obtains a retardation correction amount according to the determined knocking strength.
ステップＳ２９において、ＥＣＵ３は、求めた遅角補正量で点火制御用ベースマップを更新し、処理を終了する。 In step S29, the ECU 3 updates the ignition control base map with the obtained retardation correction amount, and ends the process.
このように、上述の実施形態では、座金センサ３０の出力信号に基づいて実燃焼期間としてＭＢＦ３０〜７０％位置（補正後のＧＰＳ３０〜７０％位置）を求め、この実燃焼期間をノッキング判定期間として、ノッキング判定期間における座金センサ３０の出力信号からノッキング信号の積算値GPS_Intを求め、GPS_Int値からKP_PK値を推定し、KP_PK値に基づいてノッキングの発生を検出し、点火時期の遅角制御を行なうＥＣＵ３を備える。 Thus, in the above-described embodiment, the MBF 30-70% position (corrected GPS 30-70% position) is obtained as the actual combustion period based on the output signal of the washer sensor 30, and this actual combustion period is used as the knocking determination period. The knocking signal integrated value GPS_Int is obtained from the output signal of the washer sensor 30 during the knocking determination period, the KP_PK value is estimated from the GPS_Int value, the occurrence of knocking is detected based on the KP_PK value, and the ignition timing is retarded. An ECU 3 is provided.
これにより、座金センサ３０の出力信号に基づいて実燃焼期間が算出され、実燃焼期間をノッキング判定期間として座金センサ３０の出力信号からノッキングの発生が検出され、点火時期の遅角制御が行なわれる。このため、ノッキングの発生する期間を精度よく検出して、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる。 Thus, the actual combustion period is calculated based on the output signal of the washer sensor 30, the occurrence of knocking is detected from the output signal of the washer sensor 30 with the actual combustion period as the knocking determination period, and the ignition timing is retarded. . For this reason, it is possible to accurately detect the period in which knocking occurs and perform knocking suppression control with high accuracy.
また、ＥＣＵ３は、KP_PK値に基づいてノッキング強度を求め、ノッキング強度に応じて点火時期の遅角補正量を変更する。 Further, the ECU 3 obtains the knocking intensity based on the KP_PK value, and changes the ignition timing retardation correction amount according to the knocking intensity.
これにより、ノッキング強度に応じて遅角補正量が変更され、精度よくノッキング抑制制御を行なうことができる。 Thereby, the retard correction amount is changed according to the knocking intensity, and the knocking suppression control can be performed with high accuracy.
また、座金センサ３０は、点火プラグ１２とシリンダヘッド５との間に設けられる。これにより、筒内圧力を検出するための座金センサ３０の取り付けの為にシリンダヘッドの加工が不要となる。 The washer sensor 30 is provided between the spark plug 12 and the cylinder head 5. This eliminates the need for machining the cylinder head for mounting the washer sensor 30 for detecting the in-cylinder pressure.
なお、本実施形態においては、燃料直噴方式のエンジンについて示したが、ポート噴射方式のエンジンやディーゼルエンジン、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）エンジン、予混合圧縮自着火燃焼（ＨＣＣＩ）エンジンにおいても同様にノッキングを検出することができる。 In this embodiment, the direct fuel injection type engine is shown. However, the same applies to a port injection type engine, a diesel engine, a CNG (Compressed Natural Gas) engine, and a premixed compression auto-ignition combustion (HCCI) engine. Knocking can be detected.
また、座金センサ信号の積算割合位置間のクランク角度を求めることで、初期燃焼期間や主燃焼期間を推定することもできる。 Further, the initial combustion period and the main combustion period can be estimated by obtaining the crank angle between the integrated ratio positions of the washer sensor signals.
また、GPS_Int値とKP_PK値との相関関係を用いてKP_PK値を推定してノッキングを判定したが、GPS_Int値と相関関係の高いものがあれば、それを用いてもよい。例えば、筒内圧力センサで取得したノッキング信号の積算値などでもよい。 Further, the KP_PK value is estimated using the correlation between the GPS_Int value and the KP_PK value to determine knocking. However, if there is a thing having a high correlation with the GPS_Int value, it may be used. For example, an integrated value of a knocking signal acquired by an in-cylinder pressure sensor may be used.
また、多気筒エンジンにおいては、座金センサ３０を各気筒に取り付けることで、気筒別に点火時期制御を行なってノッキング回避が可能な制御装置とすることもできる。 Further, in a multi-cylinder engine, by attaching a washer sensor 30 to each cylinder, it is possible to provide a control device capable of avoiding knocking by performing ignition timing control for each cylinder.
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
１ 車両
２ エンジン（内燃機関）
３ ＥＣＵ（制御部）
５ シリンダヘッド
９ 燃焼室
１２ 点火プラグ（受圧部材）
１８ スロットル開度センサ
２６ クランク角度センサ
３０ 座金センサ
３１ 信号波形算出部
３２ ノッキング信号検出部
３３ ノッキング判定部
３４ 点火時期制御部
３５ ノッキング判定期間決定部
４０ 信号増幅回路
４２ オペアンプ
４３ 出力端子
３２１ ノッキング信号波形抽出部
３２２ ノッキング信号積算部
３５１ 信号波形積算部
３５２ 燃焼期間検出部
３５３ 実燃焼期間算出部
３５４ ノッキング信号積算区間決定部
1 vehicle 2 engine (internal combustion engine)
3 ECU (control unit)
5 Cylinder head 9 Combustion chamber 12 Spark plug (pressure receiving member)
18 Throttle Opening Sensor 26 Crank Angle Sensor 30 Washer Sensor 31 Signal Waveform Calculation Unit 32 Knocking Signal Detection Unit 33 Knocking Determination Unit 34 Ignition Timing Control Unit 35 Knocking Determination Period Determination Unit 40 Signal Amplifier Circuit 42 Operational Amplifier 43 Output Terminal 321 Knocking Signal Waveform Extraction unit 322 Knocking signal integration unit 351 Signal waveform integration unit 352 Combustion period detection unit 353 Actual combustion period calculation unit 354 Knocking signal integration period determination unit
Claims (3)
前記内燃機関のシリンダヘッドに設けられた貫通孔に締付け固定された受圧部材の締付け荷重の変化を検出する座金センサと、
前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関の所定の実燃焼期間を求め、前記所定の実燃焼期間における前記座金センサの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキングの発生を検出し、ノッキング抑制制御を行なう制御部と、を備える内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine having a spark plug,
A washer sensor for detecting a change in tightening load of a pressure receiving member fastened and fixed to a through hole provided in a cylinder head of the internal combustion engine;
A predetermined actual combustion period of the internal combustion engine is obtained based on the output signal of the washer sensor, and the occurrence of knocking of the internal combustion engine is detected based on the output signal of the washer sensor during the predetermined actual combustion period, thereby suppressing knocking. And a control unit for controlling the internal combustion engine.
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Cited By (1)
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- 2015-12-14 JP JP2015243378A patent/JP2017110507A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111373287A (en) * | 2017-12-15 | 2020-07-03 | 株式会社堀场制作所 | Radiation detector and radiation detection device |
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