JP3823432B2 - 内燃機関のノッキング防止装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のノッキング防止装置に関するもので、特に、内燃機関の負荷に応じて冷却水温を変更自在な水温制御機構を具備するものにおける内燃機関のノッキング防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のノッキング防止装置に関連する先行技術文献としては、実開昭５８−２０３７９号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、内燃機関の冷却水温を低負荷走行時には高く維持して摩擦ロスを少なくし燃費を向上すると共に、高負荷走行時には低く維持して内燃機関のノッキングを防止する水温制御機構（冷却装置）を具備するものであって、低負荷走行から高負荷走行への移行直後の所定時間、点火時期を遅角させ内燃機関のノッキングを防止する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関の負荷に応じて水温制御し、低負荷走行から高負荷走行に移行した直後に予め決められたタイミングで予め決められた期間だけ遅角制御を行うと、時として出力不足に起因するドライバビリティ(Drivability）の悪化を招くという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の負荷に応じて冷却水温を変更自在な水温制御機構による水温制御状態及び負荷の変動を考慮して適応制御することでドライバビリティの悪化を招くことなく内燃機関のノッキングを防止可能な内燃機関のノッキング防止装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御されているときには、冷却ファン制御手段で冷却ファンが積極的に制御されラジエータの出口水温が低水温制御時の冷却水温より低くなるように冷却される。これにより、低水温制御にいつ移行されても低い冷却水温を用いて直ちに内燃機関が効率よく冷却できるため、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００６】
請求項２の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段でスロットルバルブの開弁速度が遅くされ、内燃機関における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００７】
請求項３の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段で吸気バルブの閉タイミングが早められ、内燃機関における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００８】
請求項４の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行、かつ、ノッキング検出手段でノッキングが検出されると、点火時期を遅角する遅角制御手段が含む遅角量変更手段で点火時期に対する遅角量が低水温制御時より大きく変更されたのち徐々に元に戻される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１０】
〈説明事例１〉
図１は本発明の実施の形態の技術説明のための内燃機関のノッキング防止装置の全体構成を示す概略図である。
【００１１】
図１において、内燃機関１には吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気通路２内の最上流側にはエアクリーナ４、その下流側にはスロットルバルブ５が配設され、吸気通路２の途中にはサージタンク６が設けられている。また、吸気通路２には内燃機関１の各気筒に燃料を供給するインジェクタ（燃料噴射弁）７が配設されている。そして、吸気通路２から吸気バルブ８を通って内燃機関１の燃焼室９内に導入された混合気は点火プラグ１０の火花点火により燃焼されたのち、排気バルブ１１を通って排気通路３側に排出される。この点火プラグ１０には内燃機関１のクランクシャフト（図示略）の回転位置に対応してイグナイタ１２で発生された高電圧を供給するディストリビュータ１３が接続されている。更に、スロットルバルブ５はアクセル操作量等に基づき駆動されるアクチュエータであるＤＣモータ１４と接続され、『電子スロットルシステム』と称するスロットル制御機構が構成されている。また、吸気バルブ８のカムシャフト１５には周知の可変バルブタイミング制御機構１６が接続され、後述のクランク角センサ３６からのクランク角信号とカムシャフト１５に配設されたカム角センサ（図示略）からのカム角信号に基づき内燃機関１の潤滑油を作動油としてスプールバルブ等の流量制御バルブ１７を介して可変バルブタイミング制御機構１６が駆動され内燃機関１のクランクシャフト（図示略）の回転角に対応するカムシャフト１５の相対回転角が変更される。
【００１２】
また、内燃機関１内の冷却水はウォータポンプ２１により往流路２２を介してラジエータ２３側に送出され、ラジエータ２３にて冷却されたのち復流路２４を介して内燃機関１に戻されることで所定温度に保持される。ここで、ラジエータ２３には冷却ファン２５が設けられており、必要に応じて駆動される。また、往流路２２の途中には流路切替バルブ２６が配設されており、内燃機関１の冷却水温を所定の温度に保持するためウォータポンプ２１により送出される冷却水のうちの所定量がラジエータ２３を通ることなく適宜バイパス流路２７を介して内燃機関１側に戻される。
【００１３】
吸気通路２の上流側のエアクリーナ４の直後には吸気温センサ３１が配設され、この吸気温センサ３１により吸気通路２内に導入される吸入空気の吸気温が検出される。また、スロットルバルブ５にはスロットル開度センサ３２が配設され、このスロットル開度センサ３２によりスロットルバルブ５のスロットル開度が検出される。そして、サージタンク６には吸気圧センサ３３が配設され、この吸気圧センサ３３により吸気通路２内の吸気圧が検出される。更に、内燃機関１には水温センサ３４が配設され、この水温センサ３４により内燃機関１の機関内水温（冷却水温）が検出される。また、ラジエータ２３の出口側には水温センサ３５が配設され、この水温センサ３５によりラジエータ２３の出口側のラジエータ出口水温が検出される。
【００１４】
また、ディストリビュータ１３にはクランク角センサ３６、気筒判別センサ３７が配設され、クランク角センサ３６により内燃機関１の機関回転速度、気筒判別センサ３７により内燃機関１の所定気筒タイミングが判別される。また、内燃機関１にはノックセンサ３８が配設され、ノックセンサ３８により内燃機関１からのノック信号が検出される。そして、排気通路３には酸素濃度センサ３９が配設され、排気ガス中の酸素濃度が検出される。
【００１５】
そして、吸気温センサ３１からの吸気温信号、スロットル開度センサ３２からのスロットル開度信号、吸気圧センサ３３からの吸気圧信号、水温センサ３４からの機関内水温信号、水温センサ３５からのラジエータ出口水温信号、クランク角センサ３６からの機関回転速度信号、気筒判別センサ３７からの気筒判別信号、ノックセンサ３８からのノック信号及び酸素濃度センサ３９からの酸素濃度信号等の各種センサ信号がＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装置）４０に入力される。
【００１６】
ＥＣＵ４０は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムを格納したＲＯＭ４２、各種データを格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４等を中心に論理演算回路として構成され、各種センサからの検出信号を入力すると共に各種アクチュエータに制御信号を出力する入出力回路４５等に対しバス４６を介して接続されている。そして、ＥＣＵ４０からは入力された各種センサ信号に基づき、インジェクタ７に対して燃料噴射信号、イグナイタ１２に対して点火時期信号、流量制御バルブ１６に対して相対回転角フィードバック信号、冷却ファン２５に対して駆動信号及び流路切替バルブ２６に対して流路切替信号等がそれぞれ出力される。
【００１７】
次に、図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における遅角量制御の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３のタイムチャートを参照して説明する。なお、この遅角量制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、まず、ステップＳ１０１で冷却水温が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立し、冷却水温が所定値α以上と高水温側に維持され高水温制御時であるとき（図３の時刻ｔ1以前に実線で示す）にはステップＳ１０２に移行し、内燃機関の負荷が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ここで、内燃機関の負荷の大きさは例えば、加速によるスロットル開度センサ３２からのスロットル開度信号や吸気圧センサ３３からの吸気圧信号等に基づき知ることができる。
【００１９】
ステップＳ１０２の判定条件が成立し、内燃機関の負荷が所定値β以上と高負荷走行であると判定されるとき（図３の時刻ｔ1〜時刻ｔ2）には、ステップＳ１０３に移行し、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立し、遅角量拡大制御が実行されていないときには、ステップＳ１０４に移行し、遅角量がγだけ大きくされ（図３の時刻ｔ1〜時刻ｔ2に実線で示す）、かつその遅角量を元に戻すための遅角減衰量がδだけ小さくされる（図３の時刻ｔ2〜時刻ｔ4に実線で示す）。次にステップＳ１０５に移行して、遅角量の変更の最大許容量である遅角量ＭＡＸガード値がそのときの冷却水温に基づくマップ等から算出される。次にステップＳ１０６に移行して、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、既に遅角量拡大制御が実行されているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０１またはステップＳ１０２の判定条件が成立しないときにはステップＳ１０７に移行し、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「１」であるかが判定される。ステップＳ１０７の判定条件が成立し、既に遅角量拡大制御が実行されているときにはステップＳ１０８に移行し、遅角量がγだけ小さく、かつ遅角減衰量がδだけ大きくされる。次にステップＳ１０９に移行して、遅角量ＭＡＸガード値が元の値εに戻される。次にステップＳ１１０に移行して、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ１０７の判定条件が成立せず、遅角量拡大制御が実行されていないときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、図３に破線で示すように、通常の遅角制御では遅角量拡大制御時のように遅角量が大きく変更されず、その遅角量を元に戻すための遅角減衰量も大きくされる。
【００２１】
してみれば、本実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行に移行したときには冷却水温を低水温側に維持する低水温制御時より点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻すＥＣＵ４０にて達成される遅角量変更手段とを具備する構成とすることができる。
【００２２】
即ち、水温制御機構で高水温制御されているときに加速等により高負荷走行に移行すると遅角量変更手段を達成するＥＣＵ４０にて点火時期に対する遅角量が低水温制御時より大きく変更されたのち徐々に元に戻される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００２３】
また、図２のフローチャートで制御する内燃機関のノッキング防止装置は、ＥＣＵ４０にて達成される遅角量変更手段が点火時期に対する遅角量を変更する際の最大許容量を冷却水温が高いときほど大きく設定するものである。つまり、冷却水温が高いときほど内燃機関１でノッキングが起き易いため、遅角量が大きく変更できるように最大許容量が大きく設定される。このように、点火時期に対する遅角量変更の最大許容量が冷却水温に対応して適切に設定され、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００２４】
図４は、ノックセンサ３８によるノッキング検出に基づく点火時期遅角制御を示すフローチャートである。
【００２５】
図４において、まず、ステップＳ２０１でノッキングが発生しているかが判定される。ここで、ノッキング有無の判定は、例えば、特開平５−２６４４０５号公報に記載されているように、ノックセンサ３８により検出されたノッキング信号が所定の判定値以上のときにノッキングが発生していると判定する。ステップＳ２０１でノッキングが発生しているときにはステップＳ２０２に移行し、図２で算出された遅角量に基づいて点火時期が遅角され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０１でノッキングが発生していないときにはステップＳ２０３に移行し、点火時期を所定量進角させ、本ルーチンを終了する。
【００２６】
このように、図４のフローチャートで制御する内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、内燃機関１に発生したノッキングを検出するノッキング検出手段としてのノックセンサ３８と、ノックセンサ３８でノッキングが検出されたとき、点火時期を所定の遅角量、遅角するＥＣＵ４０にて達成される遅角制御手段とを備え、前記遅角制御手段は、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行に移行し、かつ、ノックセンサ３８でノッキングが検出されたとき、冷却水温を低水温側に維持する低水温制御時より点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻す遅角量変更手段を備えるものである。
【００２７】
即ち、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行、かつ、ノックセンサ３８でノッキングが検出されると、点火時期を遅角する遅角制御手段を達成するＥＣＵ４０が含む遅角量変更手段で点火時期に対する遅角量が低水温制御時より大きく変更されたのち徐々に元に戻される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００２８】
ところで、上記事例では、点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻すため遅角減衰量を小さくするようにしているが、遅角減衰時間を長くすることで徐々に戻してもよい。
【００２９】
なお、本事例においては、ノッキングをノックセンサ３８の出力を用いて判定しているが、例えば、特開昭５８−７５３６号公報に記載されているようなイオン電流を用いて判定するようにしてもよい。
【００３０】
〈説明事例２〉
図５は説明事例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における高水温化禁止の処理手順を示すフローチャートである。なお、この高水温化禁止ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の構成は上述の事例における図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００３１】
図５において、まず、ステップＳ３０１で内燃機関１の負荷が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立せず、内燃機関１の負荷が所定値α未満と低負荷走行であるときにはステップＳ３０２に移行し、スロットル開度センサ３２で検出されたスロットル開度が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ステップＳ３０２の判定条件が成立せず、スロットル開度が所定値β未満と低開度状態であるときにはステップＳ３０３に移行し、車速が予め設定された所定値γ以上であるかが判定される。ステップＳ３０３の判定条件が成立せず、車速が所定値γ未満と低速状態であるときにはステップＳ３０４に移行し、水温制御機構による内燃機関１に対する冷却水温の高水温側への移行を禁止する高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ３０４の判定条件が成立せず、高水温化禁止中でないときにはステップＳ３０５に移行し、高水温化を許可する処理が実行される。この高水温化が許可されると、流路切替バルブ２６によりラジエータ２３側を迂回しバイパス流路２７を通過する冷却水の割合が多くされることで内燃機関１に対する冷却水温が高く維持される。次にステップＳ３０６に移行して、高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ３０４の判定条件が成立し、高水温化が禁止されているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ３０１またはステップＳ３０２またはステップＳ３０３の判定条件が成立するときにはステップＳ３０７に移行し、高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「１」であるかが判定される。ステップＳ３０７の判定条件が成立せず、高水温化禁止中であるときにはステップＳ３０８に移行し、高水温化を禁止する処理が実行される。この高水温化が禁止されると、流路切替バルブ２６によりラジエータ２３側へ送出される冷却水の割合が多くされることで内燃機関１に対する冷却水温が低く維持される。次にステップＳ３０９に移行して、高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ３０７の判定条件が成立し、高水温化が禁止されていないときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３３】
このように、説明事例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、登坂走行または高速走行と判定したときには前記水温制御機構による内燃機関１に対する冷却水温の高水温側への移行を禁止するＥＣＵ４０にて達成される高水温化禁止手段とを具備するものである。
【００３４】
即ち、内燃機関１の負荷が高く、このときのスロットル開度が大きく、車速が高くて登坂走行または高速走行と判定されたときには、高水温化禁止手段を達成するＥＣＵ４０で水温制御機構による高水温側への移行が禁止される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００３５】
ところで、上記説明事例では、登坂走行または高速走行の判定を内燃機関１の負荷、スロットル開度、車速にて行っているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、図示しないエアフローメータ等で検出される吸気量（吸入空気量）、インジェクタ７からの燃料噴射量、変速機のギヤ位置及び機関回転速度等により行ってもよい。
【００３６】
〈実施例１〉
図６は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１におけるラジエータ２３の冷却ファン制御の処理手順を示すフローチャートであり、図７のタイムチャートを参照して説明する。なお、この冷却ファン制御は所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の構成は上述の図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００３７】
図６において、まず、ステップＳ４０１で内燃機関１内の冷却水温である機関内水温が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ここで、ステップＳ４０１の判定条件が成立せず、機関内水温が所定値α未満と低水温状態であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ４０１の判定条件が成立し、機関内水温が高いときにはステップＳ４０２に移行し、ラジエータ出口水温が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ステップＳ４０２の判定条件が成立し、ラジエータ出口水温が所定値β以上と高水温状態であるとき（図７の時刻ｔ11）にはステップＳ４０３に移行し、冷却ファン駆動フラグＸＲＦＡＮＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ４０３の判定条件が成立し、冷却ファン駆動中でないときにはステップＳ４０４に移行し、ラジエータ２３の冷却ファン２５がＯＮ（駆動）される（図７の時刻ｔ11〜時刻ｔ12）。次にステップＳ４０５に移行して、冷却ファン駆動フラグＸＲＦＡＮＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ４０３の判定条件が成立せず、既に冷却ファン駆動中であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、ステップＳ４０２の判定条件が成立せず、ラジエータ出口水温が所定値β未満と低水温状態であるときにはステップＳ４０６に移行し、更に、ラジエータ出口水温が予め設定された所定値γ以上であるかが判定される。ステップＳ４０６の判定条件が成立せず、ラジエータ出口水温が所定値γ未満と低水温状態であるとき（図７の時刻ｔ12）にはステップＳ４０７に移行し、ラジエータ２３の冷却ファン２５がＯＦＦ（停止）される（図７の時刻ｔ11以前、時刻ｔ12〜時刻ｔ13）。次にステップＳ４０８に移行して、冷却ファン駆動フラグＸＲＦＡＮＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ４０６の判定条件が成立し、ラジエータ出口水温が所定値γ以上であって所定値β未満であるときには適温状態であるため何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３９】
このように、本実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時にはラジエータ２３の出口水温が内燃機関１に対する冷却水温を低水温側に維持するときより低くなるように、ラジエータ２３の冷却ファン２５を制御するＥＣＵ４０にて達成される冷却ファン制御手段とを具備するものである。
【００４０】
即ち、内燃機関１の冷却水温が水温制御機構で高水温制御されているときには、冷却ファン制御手段を達成するＥＣＵ４０で冷却ファン２５が積極的に制御されラジエータ２３の出口水温が低水温制御時の冷却水温より低くなるように冷却される。これにより、低水温制御にいつ移行されても低い冷却水温を用いて直ちに内燃機関１を効率よく冷却できるため、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００４１】
ところで、上記実施例では、ラジエータ２３の出口水温に基づき冷却ファン２５を制御するとしたが、内燃機関１への入口水温を検出して冷却ファン２５を制御してもよい。
【００４２】
〈実施例２〉
図８は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における吸気充填効率低下制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、この吸気充填効率低下制御は所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の構成は上述の図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００４３】
図８において、まず、ステップＳ５０１で内燃機関１内の冷却水温が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ステップＳ５０１の判定条件が成立し、冷却水温が所定値α以上と高水温側に維持され高水温制御時であるときにはステップＳ５０２に移行し、スロットル開度変化量が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ここで、スロットル開度変化量の大きさは、所定時間当たりのスロットル開度センサ３２からのスロットル開度信号の所定時間当たりの偏差に基づき知ることができる。ステップＳ５０２の判定条件が成立し、スロットル開度変化量が所定値β以上と高開度変化量であるときにはステップＳ５０３に移行し、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ５０３の判定条件が成立し、吸気充填効率低下制御中でないときにはステップ５０４に移行し、ＤＣモータ１４によるスロットルバルブ５のスロットル開度制御によりスロットル開度変化量がγだけ小さく、または流量制御バルブ１７により可変バルブタイミング制御機構１６が駆動されカムシャフト１５の相対回転角が変更され吸気バルブ閉タイミングがδだけ大きくされる。次にステップＳ５０５に移行して、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ５０３の判定条件が成立し、既に吸気充填効率低下制御中であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ５０１またはステップＳ５０２の判定条件が成立しないときには、ステップＳ５０６に移行し、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「１」であるかが判定される。ステップＳ５０６の判定条件が成立し、吸気充填効率低下制御中であるときにはステップＳ５０７に移行し、スロットル開度変化量がγだけ大きく、または吸気バルブ閉タイミングがδだけ小さくされ元のスロットル開度変化量または吸気バルブ閉タイミングに戻される。次にステップＳ５０８に移行して、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ５０６の判定条件が成立し、吸気充填効率低下制御中でないときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００４５】
このように、本第２実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行と判定したときにはスロットルバルブ５の開弁速度を遅くし、吸気充填効率を低下するＥＣＵ４０にて達成される吸気充填効率制御手段とを具備するものである。
【００４６】
即ち、水温制御機構で高水温制御時で高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段を達成するＥＣＵ４０でスロットルバルブ５の開弁速度を遅く即ち、スロットル開度変化量が小さくされ、内燃機関１における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００４７】
また、本実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行と判定したときには吸気バルブ８の閉タイミングを早め、吸気充填効率を低下するＥＣＵ４０にて達成される吸気充填効率制御手段とを具備するものである。
【００４８】
即ち、水温制御機構で高水温制御時で高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段を達成するＥＣＵ４０で吸気バルブ８の閉タイミングが可変バルブタイミング制御機構１６を用いて早められ、内燃機関１における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の技術説明事例及び第１実施例乃至第２実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】 図２は図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける遅角量制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】 図３は図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置における遅角量制御のタイムチャートである。
【図４】 図４は図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるノッキング検出に基づく点火時期遅角制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 図５は本発明の実施の形態の技術説明事例２にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける高水温化禁止の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】 図６は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるラジエータの冷却ファン制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】 図７は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置におけるラジエータの冷却ファン制御のタイムチャートである。
【図８】 図８は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける吸気充填効率低下制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
５ スロットルバルブ
８ 吸気バルブ
１４ ＤＣモータ
１６ 可変バルブタイミング制御機構
２３ ラジエータ
２５ 冷却ファン
２６ 流路切替バルブ
３２ スロットル開度センサ
３３ 吸気圧センサ
３８ ノックセンサ
４０ ＥＣＵ（電子制御装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のノッキング防止装置に関するもので、特に、内燃機関の負荷に応じて冷却水温を変更自在な水温制御機構を具備するものにおける内燃機関のノッキング防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のノッキング防止装置に関連する先行技術文献としては、実開昭５８−２０３７９号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、内燃機関の冷却水温を低負荷走行時には高く維持して摩擦ロスを少なくし燃費を向上すると共に、高負荷走行時には低く維持して内燃機関のノッキングを防止する水温制御機構（冷却装置）を具備するものであって、低負荷走行から高負荷走行への移行直後の所定時間、点火時期を遅角させ内燃機関のノッキングを防止する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関の負荷に応じて水温制御し、低負荷走行から高負荷走行に移行した直後に予め決められたタイミングで予め決められた期間だけ遅角制御を行うと、時として出力不足に起因するドライバビリティ(Drivability）の悪化を招くという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の負荷に応じて冷却水温を変更自在な水温制御機構による水温制御状態及び負荷の変動を考慮して適応制御することでドライバビリティの悪化を招くことなく内燃機関のノッキングを防止可能な内燃機関のノッキング防止装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御されているときには、冷却ファン制御手段で冷却ファンが積極的に制御されラジエータの出口水温が低水温制御時の冷却水温より低くなるように冷却される。これにより、低水温制御にいつ移行されても低い冷却水温を用いて直ちに内燃機関が効率よく冷却できるため、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００６】
請求項２の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段でスロットルバルブの開弁速度が遅くされ、内燃機関における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００７】
請求項３の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段で吸気バルブの閉タイミングが早められ、内燃機関における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００８】
請求項４の内燃機関のノッキング防止装置によれば、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行、かつ、ノッキング検出手段でノッキングが検出されると、点火時期を遅角する遅角制御手段が含む遅角量変更手段で点火時期に対する遅角量が低水温制御時より大きく変更されたのち徐々に元に戻される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１０】
〈説明事例１〉
図１は本発明の実施の形態の技術説明のための内燃機関のノッキング防止装置の全体構成を示す概略図である。
【００１１】
図１において、内燃機関１には吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気通路２内の最上流側にはエアクリーナ４、その下流側にはスロットルバルブ５が配設され、吸気通路２の途中にはサージタンク６が設けられている。また、吸気通路２には内燃機関１の各気筒に燃料を供給するインジェクタ（燃料噴射弁）７が配設されている。そして、吸気通路２から吸気バルブ８を通って内燃機関１の燃焼室９内に導入された混合気は点火プラグ１０の火花点火により燃焼されたのち、排気バルブ１１を通って排気通路３側に排出される。この点火プラグ１０には内燃機関１のクランクシャフト（図示略）の回転位置に対応してイグナイタ１２で発生された高電圧を供給するディストリビュータ１３が接続されている。更に、スロットルバルブ５はアクセル操作量等に基づき駆動されるアクチュエータであるＤＣモータ１４と接続され、『電子スロットルシステム』と称するスロットル制御機構が構成されている。また、吸気バルブ８のカムシャフト１５には周知の可変バルブタイミング制御機構１６が接続され、後述のクランク角センサ３６からのクランク角信号とカムシャフト１５に配設されたカム角センサ（図示略）からのカム角信号に基づき内燃機関１の潤滑油を作動油としてスプールバルブ等の流量制御バルブ１７を介して可変バルブタイミング制御機構１６が駆動され内燃機関１のクランクシャフト（図示略）の回転角に対応するカムシャフト１５の相対回転角が変更される。
【００１２】
また、内燃機関１内の冷却水はウォータポンプ２１により往流路２２を介してラジエータ２３側に送出され、ラジエータ２３にて冷却されたのち復流路２４を介して内燃機関１に戻されることで所定温度に保持される。ここで、ラジエータ２３には冷却ファン２５が設けられており、必要に応じて駆動される。また、往流路２２の途中には流路切替バルブ２６が配設されており、内燃機関１の冷却水温を所定の温度に保持するためウォータポンプ２１により送出される冷却水のうちの所定量がラジエータ２３を通ることなく適宜バイパス流路２７を介して内燃機関１側に戻される。
【００１３】
吸気通路２の上流側のエアクリーナ４の直後には吸気温センサ３１が配設され、この吸気温センサ３１により吸気通路２内に導入される吸入空気の吸気温が検出される。また、スロットルバルブ５にはスロットル開度センサ３２が配設され、このスロットル開度センサ３２によりスロットルバルブ５のスロットル開度が検出される。そして、サージタンク６には吸気圧センサ３３が配設され、この吸気圧センサ３３により吸気通路２内の吸気圧が検出される。更に、内燃機関１には水温センサ３４が配設され、この水温センサ３４により内燃機関１の機関内水温（冷却水温）が検出される。また、ラジエータ２３の出口側には水温センサ３５が配設され、この水温センサ３５によりラジエータ２３の出口側のラジエータ出口水温が検出される。
【００１４】
また、ディストリビュータ１３にはクランク角センサ３６、気筒判別センサ３７が配設され、クランク角センサ３６により内燃機関１の機関回転速度、気筒判別センサ３７により内燃機関１の所定気筒タイミングが判別される。また、内燃機関１にはノックセンサ３８が配設され、ノックセンサ３８により内燃機関１からのノック信号が検出される。そして、排気通路３には酸素濃度センサ３９が配設され、排気ガス中の酸素濃度が検出される。
【００１５】
そして、吸気温センサ３１からの吸気温信号、スロットル開度センサ３２からのスロットル開度信号、吸気圧センサ３３からの吸気圧信号、水温センサ３４からの機関内水温信号、水温センサ３５からのラジエータ出口水温信号、クランク角センサ３６からの機関回転速度信号、気筒判別センサ３７からの気筒判別信号、ノックセンサ３８からのノック信号及び酸素濃度センサ３９からの酸素濃度信号等の各種センサ信号がＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装置）４０に入力される。
【００１６】
ＥＣＵ４０は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムを格納したＲＯＭ４２、各種データを格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４等を中心に論理演算回路として構成され、各種センサからの検出信号を入力すると共に各種アクチュエータに制御信号を出力する入出力回路４５等に対しバス４６を介して接続されている。そして、ＥＣＵ４０からは入力された各種センサ信号に基づき、インジェクタ７に対して燃料噴射信号、イグナイタ１２に対して点火時期信号、流量制御バルブ１６に対して相対回転角フィードバック信号、冷却ファン２５に対して駆動信号及び流路切替バルブ２６に対して流路切替信号等がそれぞれ出力される。
【００１７】
次に、図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における遅角量制御の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３のタイムチャートを参照して説明する。なお、この遅角量制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、まず、ステップＳ１０１で冷却水温が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立し、冷却水温が所定値α以上と高水温側に維持され高水温制御時であるとき（図３の時刻ｔ1以前に実線で示す）にはステップＳ１０２に移行し、内燃機関の負荷が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ここで、内燃機関の負荷の大きさは例えば、加速によるスロットル開度センサ３２からのスロットル開度信号や吸気圧センサ３３からの吸気圧信号等に基づき知ることができる。
【００１９】
ステップＳ１０２の判定条件が成立し、内燃機関の負荷が所定値β以上と高負荷走行であると判定されるとき（図３の時刻ｔ1〜時刻ｔ2）には、ステップＳ１０３に移行し、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立し、遅角量拡大制御が実行されていないときには、ステップＳ１０４に移行し、遅角量がγだけ大きくされ（図３の時刻ｔ1〜時刻ｔ2に実線で示す）、かつその遅角量を元に戻すための遅角減衰量がδだけ小さくされる（図３の時刻ｔ2〜時刻ｔ4に実線で示す）。次にステップＳ１０５に移行して、遅角量の変更の最大許容量である遅角量ＭＡＸガード値がそのときの冷却水温に基づくマップ等から算出される。次にステップＳ１０６に移行して、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、既に遅角量拡大制御が実行されているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０１またはステップＳ１０２の判定条件が成立しないときにはステップＳ１０７に移行し、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「１」であるかが判定される。ステップＳ１０７の判定条件が成立し、既に遅角量拡大制御が実行されているときにはステップＳ１０８に移行し、遅角量がγだけ小さく、かつ遅角減衰量がδだけ大きくされる。次にステップＳ１０９に移行して、遅角量ＭＡＸガード値が元の値εに戻される。次にステップＳ１１０に移行して、遅角量拡大制御判定フラグＸＫＣＳＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ１０７の判定条件が成立せず、遅角量拡大制御が実行されていないときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、図３に破線で示すように、通常の遅角制御では遅角量拡大制御時のように遅角量が大きく変更されず、その遅角量を元に戻すための遅角減衰量も大きくされる。
【００２１】
してみれば、本実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行に移行したときには冷却水温を低水温側に維持する低水温制御時より点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻すＥＣＵ４０にて達成される遅角量変更手段とを具備する構成とすることができる。
【００２２】
即ち、水温制御機構で高水温制御されているときに加速等により高負荷走行に移行すると遅角量変更手段を達成するＥＣＵ４０にて点火時期に対する遅角量が低水温制御時より大きく変更されたのち徐々に元に戻される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００２３】
また、図２のフローチャートで制御する内燃機関のノッキング防止装置は、ＥＣＵ４０にて達成される遅角量変更手段が点火時期に対する遅角量を変更する際の最大許容量を冷却水温が高いときほど大きく設定するものである。つまり、冷却水温が高いときほど内燃機関１でノッキングが起き易いため、遅角量が大きく変更できるように最大許容量が大きく設定される。このように、点火時期に対する遅角量変更の最大許容量が冷却水温に対応して適切に設定され、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００２４】
図４は、ノックセンサ３８によるノッキング検出に基づく点火時期遅角制御を示すフローチャートである。
【００２５】
図４において、まず、ステップＳ２０１でノッキングが発生しているかが判定される。ここで、ノッキング有無の判定は、例えば、特開平５−２６４４０５号公報に記載されているように、ノックセンサ３８により検出されたノッキング信号が所定の判定値以上のときにノッキングが発生していると判定する。ステップＳ２０１でノッキングが発生しているときにはステップＳ２０２に移行し、図２で算出された遅角量に基づいて点火時期が遅角され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０１でノッキングが発生していないときにはステップＳ２０３に移行し、点火時期を所定量進角させ、本ルーチンを終了する。
【００２６】
このように、図４のフローチャートで制御する内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、内燃機関１に発生したノッキングを検出するノッキング検出手段としてのノックセンサ３８と、ノックセンサ３８でノッキングが検出されたとき、点火時期を所定の遅角量、遅角するＥＣＵ４０にて達成される遅角制御手段とを備え、前記遅角制御手段は、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行に移行し、かつ、ノックセンサ３８でノッキングが検出されたとき、冷却水温を低水温側に維持する低水温制御時より点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻す遅角量変更手段を備えるものである。
【００２７】
即ち、水温制御機構で高水温制御時の高負荷走行、かつ、ノックセンサ３８でノッキングが検出されると、点火時期を遅角する遅角制御手段を達成するＥＣＵ４０が含む遅角量変更手段で点火時期に対する遅角量が低水温制御時より大きく変更されたのち徐々に元に戻される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００２８】
ところで、上記事例では、点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻すため遅角減衰量を小さくするようにしているが、遅角減衰時間を長くすることで徐々に戻してもよい。
【００２９】
なお、本事例においては、ノッキングをノックセンサ３８の出力を用いて判定しているが、例えば、特開昭５８−７５３６号公報に記載されているようなイオン電流を用いて判定するようにしてもよい。
【００３０】
〈説明事例２〉
図５は説明事例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における高水温化禁止の処理手順を示すフローチャートである。なお、この高水温化禁止ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の構成は上述の事例における図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００３１】
図５において、まず、ステップＳ３０１で内燃機関１の負荷が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立せず、内燃機関１の負荷が所定値α未満と低負荷走行であるときにはステップＳ３０２に移行し、スロットル開度センサ３２で検出されたスロットル開度が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ステップＳ３０２の判定条件が成立せず、スロットル開度が所定値β未満と低開度状態であるときにはステップＳ３０３に移行し、車速が予め設定された所定値γ以上であるかが判定される。ステップＳ３０３の判定条件が成立せず、車速が所定値γ未満と低速状態であるときにはステップＳ３０４に移行し、水温制御機構による内燃機関１に対する冷却水温の高水温側への移行を禁止する高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ３０４の判定条件が成立せず、高水温化禁止中でないときにはステップＳ３０５に移行し、高水温化を許可する処理が実行される。この高水温化が許可されると、流路切替バルブ２６によりラジエータ２３側を迂回しバイパス流路２７を通過する冷却水の割合が多くされることで内燃機関１に対する冷却水温が高く維持される。次にステップＳ３０６に移行して、高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ３０４の判定条件が成立し、高水温化が禁止されているときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ３０１またはステップＳ３０２またはステップＳ３０３の判定条件が成立するときにはステップＳ３０７に移行し、高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「１」であるかが判定される。ステップＳ３０７の判定条件が成立せず、高水温化禁止中であるときにはステップＳ３０８に移行し、高水温化を禁止する処理が実行される。この高水温化が禁止されると、流路切替バルブ２６によりラジエータ２３側へ送出される冷却水の割合が多くされることで内燃機関１に対する冷却水温が低く維持される。次にステップＳ３０９に移行して、高水温化禁止フラグＸＴＨＷＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ３０７の判定条件が成立し、高水温化が禁止されていないときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３３】
このように、説明事例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、登坂走行または高速走行と判定したときには前記水温制御機構による内燃機関１に対する冷却水温の高水温側への移行を禁止するＥＣＵ４０にて達成される高水温化禁止手段とを具備するものである。
【００３４】
即ち、内燃機関１の負荷が高く、このときのスロットル開度が大きく、車速が高くて登坂走行または高速走行と判定されたときには、高水温化禁止手段を達成するＥＣＵ４０で水温制御機構による高水温側への移行が禁止される。これにより、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００３５】
ところで、上記説明事例では、登坂走行または高速走行の判定を内燃機関１の負荷、スロットル開度、車速にて行っているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、図示しないエアフローメータ等で検出される吸気量（吸入空気量）、インジェクタ７からの燃料噴射量、変速機のギヤ位置及び機関回転速度等により行ってもよい。
【００３６】
〈実施例１〉
図６は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１におけるラジエータ２３の冷却ファン制御の処理手順を示すフローチャートであり、図７のタイムチャートを参照して説明する。なお、この冷却ファン制御は所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の構成は上述の図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００３７】
図６において、まず、ステップＳ４０１で内燃機関１内の冷却水温である機関内水温が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ここで、ステップＳ４０１の判定条件が成立せず、機関内水温が所定値α未満と低水温状態であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ４０１の判定条件が成立し、機関内水温が高いときにはステップＳ４０２に移行し、ラジエータ出口水温が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ステップＳ４０２の判定条件が成立し、ラジエータ出口水温が所定値β以上と高水温状態であるとき（図７の時刻ｔ11）にはステップＳ４０３に移行し、冷却ファン駆動フラグＸＲＦＡＮＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ４０３の判定条件が成立し、冷却ファン駆動中でないときにはステップＳ４０４に移行し、ラジエータ２３の冷却ファン２５がＯＮ（駆動）される（図７の時刻ｔ11〜時刻ｔ12）。次にステップＳ４０５に移行して、冷却ファン駆動フラグＸＲＦＡＮＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ４０３の判定条件が成立せず、既に冷却ファン駆動中であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、ステップＳ４０２の判定条件が成立せず、ラジエータ出口水温が所定値β未満と低水温状態であるときにはステップＳ４０６に移行し、更に、ラジエータ出口水温が予め設定された所定値γ以上であるかが判定される。ステップＳ４０６の判定条件が成立せず、ラジエータ出口水温が所定値γ未満と低水温状態であるとき（図７の時刻ｔ12）にはステップＳ４０７に移行し、ラジエータ２３の冷却ファン２５がＯＦＦ（停止）される（図７の時刻ｔ11以前、時刻ｔ12〜時刻ｔ13）。次にステップＳ４０８に移行して、冷却ファン駆動フラグＸＲＦＡＮＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ４０６の判定条件が成立し、ラジエータ出口水温が所定値γ以上であって所定値β未満であるときには適温状態であるため何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００３９】
このように、本実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時にはラジエータ２３の出口水温が内燃機関１に対する冷却水温を低水温側に維持するときより低くなるように、ラジエータ２３の冷却ファン２５を制御するＥＣＵ４０にて達成される冷却ファン制御手段とを具備するものである。
【００４０】
即ち、内燃機関１の冷却水温が水温制御機構で高水温制御されているときには、冷却ファン制御手段を達成するＥＣＵ４０で冷却ファン２５が積極的に制御されラジエータ２３の出口水温が低水温制御時の冷却水温より低くなるように冷却される。これにより、低水温制御にいつ移行されても低い冷却水温を用いて直ちに内燃機関１を効率よく冷却できるため、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００４１】
ところで、上記実施例では、ラジエータ２３の出口水温に基づき冷却ファン２５を制御するとしたが、内燃機関１への入口水温を検出して冷却ファン２５を制御してもよい。
【００４２】
〈実施例２〉
図８は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における吸気充填効率低下制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、この吸気充填効率低下制御は所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の構成は上述の図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００４３】
図８において、まず、ステップＳ５０１で内燃機関１内の冷却水温が予め設定された所定値α以上であるかが判定される。ステップＳ５０１の判定条件が成立し、冷却水温が所定値α以上と高水温側に維持され高水温制御時であるときにはステップＳ５０２に移行し、スロットル開度変化量が予め設定された所定値β以上であるかが判定される。ここで、スロットル開度変化量の大きさは、所定時間当たりのスロットル開度センサ３２からのスロットル開度信号の所定時間当たりの偏差に基づき知ることができる。ステップＳ５０２の判定条件が成立し、スロットル開度変化量が所定値β以上と高開度変化量であるときにはステップＳ５０３に移行し、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「０」であるかが判定される。ステップＳ５０３の判定条件が成立し、吸気充填効率低下制御中でないときにはステップ５０４に移行し、ＤＣモータ１４によるスロットルバルブ５のスロットル開度制御によりスロットル開度変化量がγだけ小さく、または流量制御バルブ１７により可変バルブタイミング制御機構１６が駆動されカムシャフト１５の相対回転角が変更され吸気バルブ閉タイミングがδだけ大きくされる。次にステップＳ５０５に移行して、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「１」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ５０３の判定条件が成立し、既に吸気充填効率低下制御中であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ５０１またはステップＳ５０２の判定条件が成立しないときには、ステップＳ５０６に移行し、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「１」であるかが判定される。ステップＳ５０６の判定条件が成立し、吸気充填効率低下制御中であるときにはステップＳ５０７に移行し、スロットル開度変化量がγだけ大きく、または吸気バルブ閉タイミングがδだけ小さくされ元のスロットル開度変化量または吸気バルブ閉タイミングに戻される。次にステップＳ５０８に移行して、吸気充填効率低下制御中フラグＸＴＡＳＨが「０」とされ、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ５０６の判定条件が成立し、吸気充填効率低下制御中でないときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００４５】
このように、本第２実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行と判定したときにはスロットルバルブ５の開弁速度を遅くし、吸気充填効率を低下するＥＣＵ４０にて達成される吸気充填効率制御手段とを具備するものである。
【００４６】
即ち、水温制御機構で高水温制御時で高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段を達成するＥＣＵ４０でスロットルバルブ５の開弁速度を遅く即ち、スロットル開度変化量が小さくされ、内燃機関１における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【００４７】
また、本実施例の内燃機関のノッキング防止装置は、内燃機関１の負荷に応じてラジエータ２３に導入する冷却水量を増減し、内燃機関１に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持するため各種センサとしての水温センサ３４，３５、これらの信号が入力されるＥＣＵ４０、ＥＣＵ４０からの出力信号により制御されるアクチュエータとしての流路切替バルブ２６等にて構成される水温制御機構と、前記水温制御機構で内燃機関１に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行と判定したときには吸気バルブ８の閉タイミングを早め、吸気充填効率を低下するＥＣＵ４０にて達成される吸気充填効率制御手段とを具備するものである。
【００４８】
即ち、水温制御機構で高水温制御時で高負荷走行であるときには、吸気充填効率制御手段を達成するＥＣＵ４０で吸気バルブ８の閉タイミングが可変バルブタイミング制御機構１６を用いて早められ、内燃機関１における吸気充填効率が低下されることで、ドライバビリティの悪化を招くことなく、ノッキングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の技術説明事例及び第１実施例乃至第２実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】 図２は図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける遅角量制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】 図３は図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置における遅角量制御のタイムチャートである。
【図４】 図４は図１にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるノッキング検出に基づく点火時期遅角制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 図５は本発明の実施の形態の技術説明事例２にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける高水温化禁止の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】 図６は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるラジエータの冷却ファン制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】 図７は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置におけるラジエータの冷却ファン制御のタイムチャートである。
【図８】 図８は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関のノッキング防止装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける吸気充填効率低下制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
５ スロットルバルブ
８ 吸気バルブ
１４ ＤＣモータ
１６ 可変バルブタイミング制御機構
２３ ラジエータ
２５ 冷却ファン
２６ 流路切替バルブ
３２ スロットル開度センサ
３３ 吸気圧センサ
３８ ノックセンサ
４０ ＥＣＵ（電子制御装置）
Claims (4)
- 内燃機関の負荷に応じてラジエータに導入する冷却水量を増減し、前記内燃機関に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持する水温制御機構と、前記水温制御機構で前記内燃機関に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時には前記ラジエータの出口水温が前記内燃機関に対する冷却水温を低水温側に維持するときより低くなるように、前記ラジエータの冷却ファンを制御する冷却ファン制御手段とを具備することを特徴とする内燃機関のノッキング防止装置。
- 内燃機関の負荷に応じてラジエータに導入する冷却水量を増減し、前記内燃機関に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持する水温制御機構と、前記水温制御機構で前記内燃機関に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行と判定したときにはスロットルバルブの開弁速度を遅くし、吸気充填効率を低下する吸気充填効率制御手段とを具備することを特徴とする内燃機関のノッキング防止装置。
- 内燃機関の負荷に応じてラジエータに導入する冷却水量を増減し、前記内燃機関に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持する水温制御機構と、前記水温制御機構で前記内燃機関に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行と判定したときには吸気バルブの閉タイミングを早め、吸気充填効率を低下する吸気充填効率制御手段とを具備することを特徴とする内燃機関のノッキング防止装置。
- 内燃機関の負荷に応じてラジエータに導入する冷却水量を増減し、前記内燃機関に対する冷却水温を低負荷走行時には高く、高負荷走行時には低く維持する水温制御機構と、前記内燃機関に発生したノッキングを検出するノッキング検出手段と、前記ノッキング検出手段でノッキングが検出されたとき、点火時期を所定の遅角量、遅角する遅角制御手段とを備え、前記遅角制御手段は、前記水温制御機構で前記内燃機関に対する冷却水温を高水温側に維持する高水温制御時に高負荷走行に移行し、かつ、前記ノッキング検出手段でノッキングが検出されたとき、冷却水温を低水温側に維持する低水温制御時より点火時期に対する遅角量を大きく変更したのち徐々に元に戻す遅角量変更手段を備えることを特徴とする内燃機関のノッキング防止装置。
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