WO2015111122A1 - 異常燃焼検出装置 - Google Patents

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abnormal combustion
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ignition timing
ignition
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孝亮 中野
陽介 中川
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to an abnormal combustion detection device that detects a state of occurrence of abnormal combustion in a spark ignition internal combustion engine equipped with a spark plug.
  • an abnormal combustion detection device for detecting the occurrence of abnormal combustion, A vibration sensor mounted on the cylinder block so as to output a signal having a waveform corresponding to vibration generated in the cylinder block of the internal combustion engine; A crank angle sensor mounted on the internal combustion engine so as to output a signal corresponding to a rotation angle of a crankshaft provided in the internal combustion engine; An ignition timing setting unit provided to set an ignition timing by the spark plug based on at least an operating state of the internal combustion engine; An abnormal combustion detection processing unit provided to detect the occurrence state of the abnormal combustion based on outputs from the vibration sensor and the crank angle sensor; With The abnormal combustion detection processing unit A section provided to set a first detection section that is a detection section of knocking as the abnormal combustion and a second detection section that is a detection section of preignition as the abnormal combustion in different crank angle sections. It has a setting part, The interval setting unit sets the second detection interval based on the ignition timing set by
  • the section setting unit may use different cranks for the first detection section that is a knocking detection section and the second detection section that is a pre-ignition detection section.
  • the first detection section a knocking occurrence state is mainly detected based on outputs from the vibration sensor and the crank angle sensor.
  • a pre-ignition occurrence state is mainly detected based on outputs from the vibration sensor and the crank angle sensor.
  • pre-ignition means that the air-fuel mixture reaches self-ignition in the combustion chamber before the target ignition timing, as is well known. For this reason, there is some correlation between the occurrence timing of pre-ignition and the ignition timing set by the ignition timing setting unit. That is, for example, when the ignition timing is advanced, pre-ignition is induced due to an increase in the temperature of the spark plug due to an increase in the thermal load on the spark plug or the like.
  • the section setting unit sets the second detection section, which is a pre-ignition detection section, based on the ignition timing set by the ignition timing setting section. As a result, it is possible to distinguish between detection of occurrence of knocking and detection of occurrence of preignition even better than before.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an internal combustion engine that is an example of an application target of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the abnormal combustion detection device of the present disclosure realized by the ECU or the like shown in FIG.
  • FIG. 3 is a time chart showing a specific example of the detection section setting mode by the section setting unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a time chart showing a specific example of a detection section setting mode by the section setting unit shown in FIG.
  • an engine 10 that is a spark ignition type internal combustion engine has a cylinder block 11 and a cylinder head 12. At least one cylinder 13 is formed inside the cylinder block 11. A piston 14 is accommodated in the cylinder 13 so as to be reciprocally movable. A combustion chamber is formed by the top dead center portion of the piston 14 in the space inside the cylinder 13.
  • the crankshaft 15 is rotatably supported at the bottom of the engine block that constitutes the main body of the engine 10.
  • the engine block includes a cylinder block 11.
  • the crankshaft 15 is connected to the piston 14 via a connecting rod 16 or the like.
  • a water jacket 17 is formed in the cylinder block 11.
  • the water jacket 17 is a space through which the coolant can flow, and is provided so as to surround the cylinder 13 from the side of the cylinder 13.
  • an intake port 18 and an exhaust port 19 are formed so as to communicate with the cylinder 13.
  • the cylinder head 12 is provided with a known valve driving mechanism having an intake valve 21, an exhaust valve 22, and a variable valve mechanism 23.
  • the intake valve 21 is provided so as to control the communication state between the intake port 18 and the cylinder 13.
  • the exhaust valve 22 is provided so as to control the communication state between the exhaust port 19 and the cylinder 13.
  • the variable valve mechanism 23 is configured to be able to set the opening / closing timing of the intake valve 21 to a desired timing by controlling the operation state of the hydraulic actuator 24.
  • the cylinder head 12 is provided with an injector 25, a spark plug 26, and an ignition device (IG) 27.
  • the injector 25 is provided so as to inject fuel to be supplied into the cylinder 13.
  • the spark plug 26 is provided so that a counter electrode portion for generating a spark discharge for igniting the air-fuel mixture is exposed in the combustion chamber of the cylinder 13.
  • the ignition device 27 includes an ignition coil, an igniter, and the like, and is provided so that the spark plug 26 generates the above-described spark discharge based on the input ignition signal.
  • An intake pipe 31 is connected to the intake port 18.
  • An intake manifold 32 and a surge tank 33 are provided at a position downstream of the intake pipe 31 in the intake flow direction.
  • the intake manifold 32 is provided in the most downstream portion of the intake pipe 31 in the intake flow direction, and is connected to the intake port 18.
  • the surge tank 33 is provided upstream of the intake manifold 32 in the intake air flow direction.
  • a throttle valve 34 is interposed in the intake pipe 31.
  • the throttle valve 34 adjusts the amount of gas sucked into the cylinder 13 and is provided upstream of the surge tank 33 in the intake air flow direction. In this case, the gas is air.
  • the opening degree of the throttle valve 34 is adjusted by a throttle actuator 35 such as a DC motor.
  • a turbocharger (SC) 36 is provided upstream of the throttle valve 34 in the intake air flow direction.
  • the supercharger 36 is a turbocharger that is driven by exhaust flowing through the exhaust pipe 37, and is configured to supercharge intake air using the energy of the exhaust. Yes.
  • the engine control device 50 as the abnormal combustion detection device of the present disclosure controls the operation of the engine 10 based on the detection result while appropriately detecting the operation state and the abnormality occurrence state in the engine 10 and a vehicle equipped with the engine 10. It is provided as follows.
  • the abnormality occurrence state includes the occurrence state of abnormal combustion in the cylinder 13.
  • the engine control device 50 controls the operation of each part of the engine 10 such as the hydraulic actuator 24, the injector 25, the ignition device 27, and the throttle actuator 35 in accordance with inputs from various sensors and switches. It is configured as follows.
  • the engine control device 50 includes an ECU 51.
  • the ECU 51 is connected to the above-described parts of the engine 10, sensors, and the like so as to be able to exchange signals.
  • the ECU 51 includes a microcomputer (MC) 52.
  • the microcomputer 52 generates a drive control signal for controlling the drive of each part of the engine 10 described above by executing various control programs while using various information obtained based on inputs from sensors and the like. It is provided to do.
  • the engine control device 50 includes an air flow meter 53, an intake air temperature sensor 54, a crank angle sensor 55, a coolant temperature sensor 56, and a vibration sensor 57.
  • the air flow meter 53 and the intake air temperature sensor 54 are attached to the intake pipe 31 at a position upstream of the throttle valve 34 in the intake air flow direction.
  • the air flow meter 53 is provided so as to generate an output corresponding to the intake air amount Ga that is the mass flow rate of the intake air that flows through the intake pipe 31 and is introduced into the cylinder 13.
  • the intake air temperature sensor 54 is provided so as to generate an output corresponding to the intake air temperature THa which is the temperature of the intake air flowing through the intake pipe 31.
  • the crank angle sensor 55 is mounted on the engine block described above so as to face the crankshaft 15.
  • the crank angle sensor 55 is provided so as to output a signal corresponding to the rotation angle of the crankshaft 15, that is, the engine speed Ne.
  • the crank angle sensor 55 is configured to output a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 15 rotates 10 degrees and a wide pulse every time the crankshaft 15 rotates 360 degrees.
  • the cooling water temperature sensor 56 and the vibration sensor 57 are attached to the cylinder block 11.
  • the cooling water temperature sensor 56 is provided so as to generate an output corresponding to the cooling water temperature THw that is the temperature of the coolant flowing through the water jacket 17.
  • the vibration sensor 57 is provided so as to output a signal having a waveform corresponding to the vibration generated in the cylinder block 11 and propagating through the cylinder block 11.
  • the ECU 51 includes an interface (I / F) 511.
  • the interface 511 is provided between the above-described various sensors and parts of the engine 10 and the microcomputer 52. That is, the microcomputer 52 is connected to the above-described various sensors and each part of the engine 10 through the interface 511 so as to be able to exchange signals.
  • the vibration sensor 57 is connected to the interface 511 via the filter 512 and the peak hold circuit (P / H) 513.
  • the filter 512 is a so-called band-pass filter, and is provided so as to pass the output signal of the vibration sensor 57 in the frequency band set under the control of the microcomputer 52.
  • the peak hold circuit 513 is provided to detect and output a peak value in the output signal of the vibration sensor 57 that has been bandpass processed by the filter 512. Since the vibration sensor 57, the filter 512, and the peak hold circuit 513 are well known, further detailed description thereof will be omitted in this specification. For example, see JP-A-9-32623 (US Pat. No. 5,811,667) as necessary.
  • the microcomputer 52 includes a ROM 521, a RAM 522, and a CPU 523.
  • the ROM 521 stores in advance the above-described control program and a map (lookup table) that is referred to when the control program is executed.
  • the RAM 522 is provided so that data can be temporarily stored when the CPU 523 executes the control program described above.
  • the CPU 523 generates and outputs the above-described drive control signal by executing the above-described control program while using various information obtained based on inputs from the above-described sensors and the like.
  • FIG. 2 shows functional blocks realized by executing a control program related to abnormal combustion detection according to the present embodiment. Specifically, an ignition timing setting unit 523a and an abnormal combustion detection processing unit 523b are provided in the CPU 523.
  • the ignition timing setting unit 523a performs abnormal combustion on the target ignition timing SAt set based on the ignition timing map Map_SA (Ne, L) using the load L calculated from the intake air amount Ga and the engine speed Ne as parameters.
  • the command ignition timing SAc is set.
  • the command ignition timing SAc is simply referred to as ignition timing SA.
  • the abnormal combustion detection processing unit 523b is provided to detect an abnormal combustion occurrence state based on outputs from the crank angle sensor 55 and the vibration sensor 57.
  • the abnormal combustion detection processing unit 523b includes a section setting unit 523b1 and a determination unit 523b2.
  • the section setting unit 523b1 sets a first detection section D1 that is a detection section of knocking as abnormal combustion and a second detection section D2 that is a detection section of preignition as the abnormal combustion at different crank angle sections. It is provided as follows. However, they can overlap.
  • the determination unit 523b2 is provided to detect the occurrence state of abnormal combustion based on the output of the vibration sensor 57, corresponding to the detection sections (D1, D2) set by the section setting unit 523b1. Specifically, the output of the vibration sensor 57 is the output of the peak hold circuit 513.
  • the section setting unit 523b1 sets the second detection section D2 based on the ignition timing SA. Specifically, the section setting unit 523b1 sets at least one of the start period D2st and the end period D2ed in the second detection section D2 based on the ignition timing SA. In particular, in the present embodiment, the section setting unit 523b1 sets an interval between at least one of the initial period D2st and the final period D2ed and the ignition timing SA based on the operating state of the engine 10.
  • the engine control device 50 of this embodiment is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-319931 (US Pat. No. 5,632,247, European Patent Application Publication No. 1098184) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-142333 (US Patent). Similar to the configuration disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2013/0179052), the first detection section D1 for detecting knocking and the second outgoing section D2 for detecting preignition are different crank angle sections. Thus, knocking and pre-ignition are individually detected using the common vibration sensor 57.
  • the occurrence state of knocking is mainly detected based on the outputs from the crank angle sensor 55 and the vibration sensor 57.
  • the pre-ignition occurrence state is mainly detected based on the outputs from the crank angle sensor 55 and the vibration sensor 57.
  • pre-ignition means that the air-fuel mixture reaches self-ignition in the combustion chamber before the ignition timing SA, as is well known. Therefore, there is some correlation between the pre-ignition occurrence timing and the ignition timing SA. That is, for example, when the ignition timing SA is advanced, preignition is induced due to a temperature rise of the spark plug 26 due to an increase in the thermal load on the spark plug 26 or the like. Therefore, the section setting unit 523b1 sets the second detection section D2, which is a pre-ignition detection section, based on the ignition timing SA set by the ignition timing setting section 523a.
  • the start period D1st in the first detection section D1 is set based on a map Map_D1st (SA) using the ignition timing SA as a parameter.
  • the final period D1ed in the first detection section D1 is set after a predetermined crank angle from the initial period D1st.
  • the first interval D1int [CA] which is the predetermined crank angle, is a constant value.
  • CA is a crank angle.
  • the start period D2st in the second detection section D2 is preset to a predetermined crank angle.
  • the predetermined crank angle is, for example, BTDC 20 ° CA.
  • the end period D2ed in the second detection section D2 is set based on the ignition timing SA and the interval ⁇ C between the end period D2ed and the ignition timing SA. Specifically, the interval ⁇ C and the end period D2ed are calculated by the following equations.
  • the second interval D2int [CA] of the second detection section D2 becomes variable as the ignition timing SA varies based on the operating state of the engine 10.
  • FIG. 3 shows a case where ⁇ C is 0 or more
  • FIG. 4 shows a case where ⁇ C is smaller than 0.
  • the pre-ignition usually occurs before the ignition timing SA. For this reason, as shown in FIG. 4, it is possible to satisfactorily distinguish between detection of occurrence of knocking and detection of occurrence of preignition by providing the preignition detection section before the ignition timing SA. It becomes.
  • the pre-ignition occurrence time may be slightly delayed depending on the presence state of in-cylinder suspended matter or the like that is a trigger for the occurrence of pre-ignition.
  • the end period D2ed of the second detection section D2 which is the pre-ignition detection section, is set slightly later than the ignition timing SA ( ⁇ C is 0 or more).
  • the pre-ignition occurrence timing is only an early timing due to the specifications of the engine 10 such as the supercharging pressure setting, the discrimination between the occurrence of knocking and the occurrence of pre-ignition is further distinguished.
  • the final period D2ed of the second detection section D2 may be set before the ignition timing SA as shown in FIG. 4 ( ⁇ C is smaller than 0).
  • the supercharger 36 may be an electric supercharger, a so-called electric assist turbocharger, or a so-called supercharger that is driven by the rotational driving force of the crankshaft 15. Good. Furthermore, a plurality of superchargers 36 may be interposed in the intake pipe 31. It should be noted that according to the present disclosure, a good effect can be obtained even in a configuration without the supercharger 36.
  • the microcomputer 52 may include a nonvolatile memory (for example, flash memory or EEPROM (registered trademark)) that can be rewritten when energized.
  • a nonvolatile memory for example, flash memory or EEPROM (registered trademark)
  • the above-described control program, a map (lookup table) referred to when executing the control program, and the like may be stored in the nonvolatile memory.
  • a nonvolatile memory may be used as the ROM 521 described above.
  • At least one of the opening degree of the throttle valve 34 and the accelerator pedal operation amount may be used instead of or together with the intake air amount Ga.
  • other parameters may be used instead of or in addition to the load L. The same applies to the engine speed Ne.
  • the target ignition timing SAt may be used instead of the above-described command ignition timing SAc as the ignition timing SA used when setting the section in the section setting unit 523b1.
  • the start period D2st in the second detection section D2 may also be set variably based on the operating state of the engine 10 and the like, as in the specific example described above. The same applies to the end period D1ed in the first detection section D1.
  • the first detection section D1 may be a predetermined crank angle section of TDC to ATDC 90 ° CA regardless of the operating state of the engine 10 or the like.
  • the second interval D2int may be set based on the ignition timing SA.
  • the start period D2st in the second detection section D2 is set in advance to a predetermined crank angle as in the above-described specific example.
  • the predetermined crank angle is, for example, BTDC 20 ° CA.
  • the predetermined crank angle is, for example, BTDC 90 ° CA.

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Abstract

　本開示の異常燃焼検出装置（５０）は、異常燃焼検出処理部（５２３ｂ）を備えている。異常燃焼検出処理部は、振動センサ及びクランク角センサからの出力に基づいて異常燃焼の発生状態を検出するように、振動センサ及びクランク角センサと電気的に接続されている。異常燃焼検出処理部は、区間設定部（５２３ｂ１）を備えている。区間設定部は、ノッキングの検出区間である第一検出区間と、プレイグニッションの検出区間である第二検出区間とを、異なるクランク角区間で設定する。特に、区間設定部は、点火時期設定部によって設定された点火時期に基づいて、第二検出区間を設定する。

Description

異常燃焼検出装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１４年１月２２日に出願された日本出願番号２０１４－９５６０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、点火プラグを備えた火花点火式の内燃機関における、異常燃焼の発生状態を検出する異常燃焼検出装置に関するものである。
　この種の装置において、シリンダブロックに装着された振動センサの出力に基づいて、ノッキング及びプレイグニッションの発生状態を検出するものが知られている（例えば、特開２０１３－１６０２００号公報、等参照。）。かかる従来の装置においては、ノッキングの検出区間と、プレイグニッションの検出区間とが、異なるクランク角区間で設定されている。振動センサはノックセンサと称されることもある。
特開２０１３－１６０２００号公報
　ノッキングとプレイグニッションとは、発生メカニズム及び抑制方法が異なる。このため、この種の装置において、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出との区別を良好に行うことが求められている。本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものであり、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出とを良好に区別できる異常燃焼検出装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様において、
　点火プラグを備えた火花点火式の内燃機関における、異常燃焼の発生状態を検出する異常燃焼検出装置であって、
　前記内燃機関のシリンダブロックにて発生する振動に応じた波形の信号を出力するように、前記シリンダブロックに装着された、振動センサと、
　前記内燃機関に備えられたクランクシャフトの回転角度に対応する信号を出力するように、前記内燃機関に装着された、クランク角センサと、
　少なくとも前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記点火プラグによる点火時期を設定するように設けられた、点火時期設定部と、
　前記振動センサ及び前記クランク角センサからの出力に基づいて、前記異常燃焼の発生状態を検出するように設けられた、異常燃焼検出処理部と、
　を備え、
　前記異常燃焼検出処理部は、
　前記異常燃焼としてのノッキングの検出区間である第一検出区間と、同異常燃焼としてのプレイグニッションの検出区間である第二検出区間とを、異なるクランク角区間で設定するように設けられた、区間設定部を備え、
　前記区間設定部は、前記点火時期設定部によって設定された前記点火時期に基づいて、前記第二検出区間を設定する。
　かかる構成を有する本開示の異常燃焼検出装置においては、前記区間設定部は、ノッキングの検出区間である前記第一検出区間と、プレイグニッションの検出区間である前記第二検出区間とを、異なるクランク角区間で設定する。前記第一検出区間においては、前記振動センサ及び前記クランク角センサからの出力に基づいて、主としてノッキングの発生状態が検出される。一方、前記第二検出区間においては、前記振動センサ及び前記クランク角センサからの出力に基づいて、主としてプレイグニッションの発生状態が検出される。
　ところで、プレイグニッションは、周知の通り、目標の点火時期以前に燃焼室内にて混合気が自着火に至ることをいう。このため、プレイグニッションの発生タイミングと、前記点火時期設定部によって設定された点火時期との間には、何らかの相関関係が存在する。すなわち、例えば、点火時期が進角されると、点火プラグに対する熱負荷の増加等による点火プラグの温度上昇等に起因して、プレイグニッションが誘発される。
　そこで、本開示の異常燃焼検出装置においては、前記区間設定部は、前記点火時期設定部によって設定された前記点火時期に基づいて、プレイグニッションの検出区間である前記第二検出区間を設定する。これにより、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出との区別を、従来よりもよりいっそう良好に行うことが可能となる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の適用対象の一例である内燃機関の構成を示す概略図であり、 図２は、図１に示されているＥＣＵ等によって実現された、本開示の異常燃焼検出装置の一実施形態のブロック図であり、 図３は、図１に示されている区間設定部による検出区間の設定態様の具体例を示すタイムチャートであり、 図４は、図１に示されている区間設定部による検出区間の設定態様の具体例を示すタイムチャートである。
　以下、本開示を具体化した一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
　図１を参照すると、火花点火式の内燃機関であるエンジン１０は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とを有している。シリンダブロック１１の内部には、少なくとも１つの気筒１３が形成されている。気筒１３内には、ピストン１４が、往復移動可能に収容されている。なお、気筒１３の内側の空間におけるピストン１４の上死点側の部分によって、燃焼室が形成されている。
　エンジン１０の本体部を構成するエンジンブロックの底部には、クランクシャフト１５が回転可能に支持されている。エンジンブロックはシリンダブロック１１を含む。クランクシャフト１５は、コンロッド１６等を介して、ピストン１４に連結されている。また、シリンダブロック１１の内部には、ウォータージャケット１７が形成されている。ウォータージャケット１７は、冷却液が通流可能な空間であって、気筒１３の側方から気筒１３を囲むように設けられている。
　シリンダヘッド１２には、吸気ポート１８及び排気ポート１９が、気筒１３と連通可能に形成されている。また、このシリンダヘッド１２には、吸気バルブ２１と、排気バルブ２２と、可変バルブ機構２３と、を有する、周知のバルブ駆動機構が設けられている。吸気バルブ２１は、吸気ポート１８と気筒１３との連通状態を制御するように設けられている。同様に、排気バルブ２２は、排気ポート１９と気筒１３との連通状態を制御するように設けられている。可変バルブ機構２３は、油圧アクチュエータ２４の動作状態を制御することにより、吸気バルブ２１の開閉タイミングを所望のタイミングに設定可能に構成されている。
　また、シリンダヘッド１２には、インジェクタ２５と、点火プラグ２６と、点火装置（ＩＧ）２７と、が装着されている。インジェクタ２５は、気筒１３内に供給するための燃料を噴射するように設けられている。点火プラグ２６は、混合気を着火するための火花放電を発生するための対向電極部が気筒１３の燃焼室内に露出するように設けられている。点火装置２７は、点火コイル及びイグナイタ等を備えていて、入力された点火信号に基づいて、点火プラグ２６にて上述の火花放電を発生させるように設けられている。
　吸気ポート１８には、吸気管３１が接続されている。吸気管３１の吸気通流方向における下流側の位置には、吸気マニホールド３２及びサージタンク３３が設けられている。吸気マニホールド３２は、吸気管３１の吸気通流方向における最下流部に設けられていて、吸気ポート１８に接続されている。サージタンク３３は、吸気マニホールド３２よりも吸気通流方向における上流側に設けられている。
　吸気管３１には、スロットルバルブ３４が介装されている。スロットルバルブ３４は、気筒１３内に吸入される気体の量を調整するものであって、サージタンク３３よりも吸気通流方向における上流側に設けられている。この場合、気体は空気である。このスロットルバルブ３４は、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ３５によって開度調節される。
　スロットルバルブ３４よりも吸気通流方向における上流側には、過給機（ＳＣ）３６が設けられている。本実施形態においては、過給機３６は、排気管３７を通流する排気によって駆動される、ターボチャージャであって、当該排気のエネルギを利用して吸入空気を過給するように構成されている。
　本開示の異常燃焼検出装置としてのエンジン制御装置５０は、エンジン１０及びこれを搭載した車両における、運転状態や異常発生状態を適宜検出しつつ、この検出結果に基づいてエンジン１０の運転を制御するように設けられている。この場合、異常発生状態は気筒１３内における異常燃焼の発生状態を含む。具体的には、エンジン制御装置５０は、各種センサ類やスイッチ類等からの入力に応じて、油圧アクチュエータ２４、インジェクタ２５、点火装置２７、スロットルアクチュエータ３５等のエンジン１０の各部の動作を制御するように構成されている。
　エンジン制御装置５０は、ＥＣＵ５１を備えている。ＥＣＵ５１は、上述したエンジン１０の各部やセンサ類等と、信号授受可能に接続されている。また、ＥＣＵ５１は、マイクロコンピュータ（ＭＣ）５２を備えている。マイクロコンピュータ５２は、センサ類等からの入力に基づいて得られた各種情報を用いつつ各種の制御プログラムを実行することで、上述したエンジン１０の各部の駆動を制御するための駆動制御信号を生成するように設けられている。
　エンジン制御装置５０には、エアフローメータ５３と、吸気温センサ５４と、クランク角センサ５５と、冷却水温センサ５６と、振動センサ５７と、が備えられている。
　エアフローメータ５３及び吸気温センサ５４は、スロットルバルブ３４よりも吸気通流方向における上流側の位置にて、吸気管３１に装着されている。エアフローメータ５３は、吸気管３１を通流して気筒１３内に導入される吸入空気の質量流量である吸入空気量Ｇａに応じた出力を生じるように設けられている。吸気温センサ５４は、吸気管３１内を通流する吸入空気の温度である吸気温ＴＨａに応じた出力を生じるように設けられている。
　クランク角センサ５５は、クランクシャフト１５に対向するように、上述のエンジンブロックに装着されている。このクランク角センサ５５は、クランクシャフト１５の回転角度、すなわちエンジン回転数Ｎｅに対応する信号を出力するように設けられている。具体的には、このクランク角センサ５５は、クランクシャフト１５が１０度回転する毎の幅狭のパルスと３６０度回転する毎の幅広のパルスとを有する信号を出力するように構成されている。
　冷却水温センサ５６及び振動センサ５７は、シリンダブロック１１に装着されている。冷却水温センサ５６は、ウォータージャケット１７内を通流するクーラントの温度である冷却水温ＴＨｗに応じた出力を生じるように設けられている。振動センサ５７は、シリンダブロック１１にて発生し当該シリンダブロック１１内を伝播する振動に応じた波形の信号を出力するように設けられている。
　図２を参照すると、ＥＣＵ５１は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）５１１を備えている。このインタフェース５１１は、上述の各種センサ類やエンジン１０の各部と、マイクロコンピュータ５２と、の間に設けられている。すなわち、マイクロコンピュータ５２は、インタフェース５１１を介して、上述の各種センサ類やエンジン１０の各部と信号授受可能に接続されている。
　特に、振動センサ５７は、フィルタ５１２及びピークホールド回路（Ｐ／Ｈ）５１３を介して、インタフェース５１１に接続されている。フィルタ５１２は、いわゆるバンドパスフィルタであって、振動センサ５７の出力信号のうちの、マイクロコンピュータ５２の制御下で設定された周波数帯域のものを通過させるように設けられている。ピークホールド回路５１３は、フィルタ５１２にてバンドパス処理された振動センサ５７の出力信号におけるピーク値を検出及び出力するように設けられている。なお、振動センサ５７、フィルタ５１２、及びピークホールド回路５１３については周知であるので、本明細書においては、これらについてのこれ以上の詳細な説明は省略する。必要に応じて例えば特開平９－３２６２３号公報（米国特許第５，８１１，６６７号明細書）等参照。
　マイクロコンピュータ５２は、ＲＯＭ５２１と、ＲＡＭ５２２と、ＣＰＵ５２３と、を備えている。ＲＯＭ５２１には、上述の制御プログラム及びこれを実行する際に参照されるマップ（ルックアップテーブル）等が予め格納されている。ＲＡＭ５２２は、ＣＰＵ５２３が上述の制御プログラムを実行する際にデータを一時的に格納可能に設けられている。ＣＰＵ５２３は、上述のセンサ類等からの入力に基づいて得られた各種情報を用いつつ上述の制御プログラムを実行することで、上述の駆動制御信号を生成及び出力する。
　図２におけるＣＰＵ５２３内には、本実施形態に係る異常燃焼検出に関する制御プログラムの実行によって実現される機能ブロックが示されている。具体的には、ＣＰＵ５２３内には、点火時期設定部５２３ａと異常燃焼検出処理部５２３ｂとが設けられている。
　点火時期設定部５２３ａは、吸入空気量Ｇａから算出される負荷Ｌとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとする点火時期マップＭａｐ＿ＳＡ（Ｎｅ，Ｌ）に基づいて設定された目標点火時期ＳＡｔを、異常燃焼検出処理部５２３ｂによる異常燃焼発生状態の検出結果に応じてフィードバック制御することで、指令点火時期ＳＡｃを設定するように設けられている。以下、指令点火時期ＳＡｃは単に点火時期ＳＡと略称する。異常燃焼検出処理部５２３ｂは、クランク角センサ５５及び振動センサ５７からの出力に基づいて、異常燃焼発生状態を検出するように設けられている。
　異常燃焼検出処理部５２３ｂは、区間設定部５２３ｂ１と、判定部５２３ｂ２と、を有している。区間設定部５２３ｂ１は、異常燃焼としてのノッキングの検出区間である第一検出区間Ｄ１と、同異常燃焼としてのプレイグニッションの検出区間である第二検出区間Ｄ２とを、異なるクランク角区間で設定するように設けられている。但し両者がオーバーラップすることはあり得る。判定部５２３ｂ２は、区間設定部５２３ｂ１によって設定された検出区間（Ｄ１，Ｄ２）に対応して、振動センサ５７の出力に基づいて異常燃焼の発生状態を検出するように設けられている。振動センサ５７の出力は具体的にはピークホールド回路５１３の出力である。
　本実施形態においては、区間設定部５２３ｂ１は、点火時期ＳＡに基づいて、第二検出区間Ｄ２を設定する。具体的には、区間設定部５２３ｂ１は、点火時期ＳＡを基準として、第二検出区間Ｄ２における少なくとも始期Ｄ２ｓｔ及び終期Ｄ２ｅｄの一つを設定する。特に、本実施形態においては、区間設定部５２３ｂ１は、エンジン１０の運転状態に基づいて、少なくとも始期Ｄ２ｓｔ及び終期Ｄ２ｅｄの一つと点火時期ＳＡとの間隔を設定する。
　以下、本実施形態の構成による作用と効果について、図１及び図２に加えて、図３及び図４のタイムチャートをも適宜参照しつつ説明する。
　本実施形態のエンジン制御装置５０は、特開平８－３１９９３１号公報（米国特許第５，６３２，２４７明細書、欧州特許出願公開第１０９８１８４号明細書）や特開２０１３－１４２３３３号公報（米国特許出願公開第２０１３／０１７９０５２号明細書）に開示されている構成と同様に、ノッキングを検出するための第一検出区間Ｄ１とプレイグニッションを検出するための第二出区間Ｄ２とを異なるクランク角区間で設定することで、共通の振動センサ５７を用いてノッキングとプレイグニッションとを個別に検出する。
　すなわち、第一検出区間Ｄ１においては、クランク角センサ５５及び振動センサ５７からの出力に基づいて、主としてノッキングの発生状態が検出される。一方、第二検出区間Ｄ２においては、クランク角センサ５５及び振動センサ５７からの出力に基づいて、主としてプレイグニッションの発生状態が検出される。
　ところで、プレイグニッションは、周知の通り、点火時期ＳＡ以前に燃焼室内にて混合気が自着火に至ることをいう。このため、プレイグニッションの発生タイミングと点火時期ＳＡとの間には、何らかの相関関係が存在する。すなわち、例えば、点火時期ＳＡが進角されると、点火プラグ２６に対する熱負荷の増加等による点火プラグ２６の温度上昇等に起因して、プレイグニッションが誘発される。そこで、区間設定部５２３ｂ１は、点火時期設定部５２３ａによって設定された点火時期ＳＡに基づいて、プレイグニッションの検出区間である第二検出区間Ｄ２を設定する。
　本具体例においては、第一検出区間Ｄ１における始期Ｄ１ｓｔは、点火時期ＳＡをパラメータとするマップＭａｐ＿Ｄ１ｓｔ（ＳＡ）に基づいて設定される。一方、第一検出区間Ｄ１における終期Ｄ１ｅｄは、始期Ｄ１ｓｔから所定クランク角後に設定される。この場合、所定クランク角である第１インターバルＤ１ｉｎｔ［ＣＡ］は一定値である。ＣＡはクランクアングルである。
　第二検出区間Ｄ２における始期Ｄ２ｓｔは、所定クランク角に予め設定されている。この場合、所定クランク角は例えばＢＴＤＣ２０°ＣＡである。一方、第二検出区間Ｄ２における終期Ｄ２ｅｄは、点火時期ＳＡと、終期Ｄ２ｅｄと点火時期ＳＡとの間隔ΔＣとに基づいて設定される。具体的には、間隔ΔＣ及び終期Ｄ２ｅｄは、以下の式によって算出される。この場合、第二検出区間Ｄ２の第２インターバルＤ２ｉｎｔ［ＣＡ］は、エンジン１０の運転状態に基づく点火時期ＳＡの変動に伴って可変となる。
　ΔＣ＝Ｍａｐ＿ΔＣ（Ｎｅ，Ｌ）×Ｍａｐ＿Ｋ（ＴＨａ，ＴＨｗ）　…　（１）
　Ｄ２ｅｄ＝ＳＡ－ΔＣ　…　（２）
　なお、図３はΔＣが０以上の場合を示し、図４はΔＣが０より小さい場合を示している。プレイグニッションは、点火時期ＳＡよりも前に発生するのが通常である。このため、図４に示されているように、プレイグニッションの検出区間を点火時期ＳＡよりも前に設けることで、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出との区別を良好に行うことが可能となる。
　しかしながら、プレイグニッションの発生契機となる筒内浮遊物等の存在状態によっては、プレイグニッションの発生時期が若干遅れる場合があり得る。このため、通常は、図３に示されているように、プレイグニッションの検出区間である第二検出区間Ｄ２の終期Ｄ２ｅｄは、点火時期ＳＡよりも若干後に設定される（ΔＣが０以上）。但し、過給圧設定等のエンジン１０の諸元に起因して、プレイグニッションの発生時期が早期のタイミングのみとなる場合には、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出との区別をよりいっそう良好とするため、第二検出区間Ｄ２の終期Ｄ２ｅｄは、図４に示されているように、点火時期ＳＡよりも前に設定されてもよい（ΔＣが０より小さい）。
　以上に詳述した通り、本実施形態の構成によれば、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出との区別を、従来よりもよりいっそう良好に行うことが可能となる。
　特に、近年、燃費向上のために、エンジン１０を小排気量化しつつ過給機３６を設ける、過給ダウンサイズが注目されている。かかる過給ダウンサイズ構成においては、プレイグニッションの発生のおそれがある。また、プレイグニッションの発生タイミングは、燃料性状（特にオクタン価）の変化や、エンジン１０等の経年劣化等により、変動し得る。この点、本実施形態の構成によれば、このような過給ダウンサイズ構成においても、ノッキングの発生検出とプレイグニッションの発生検出との区別を、従来よりも高精度に行うことが可能となる。
　以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例として、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態の一部、及び、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
　本開示は、上述した具体的な装置構成や動作（制御）態様に限定されない。例えば、過給機３６は、電動式過給機であってもよいし、いわゆる電動アシストターボチャージャであってもよいし、クランクシャフト１５の回転駆動力によって駆動されるいわゆるスーパーチャージャであってもよい。さらには、吸気管３１には、複数の過給機３６が介装されていてもよい。なお、本開示によれば、過給機３６を備えない構成においても、良好な効果が得られることは、当然である。
　マイクロコンピュータ５２は、通電時に書き換え可能な不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（登録商標））を備えていてもよい。この場合、上述の制御プログラム及びこれを実行する際に参照されるマップ（ルックアップテーブル）等は、かかる不揮発性メモリに格納されていてもよい。あるいは、上述のＲＯＭ５２１として、かかる不揮発性メモリが用いられてもよい。
　負荷Ｌの算出にあたっては、吸入空気量Ｇａに代えて、あるいはこれとともに、少なくともスロットルバルブ３４の開度及びアクセルペダル操作量の一つが用いられてもよい。また、目標点火時期ＳＡｔの設定にあたっては、負荷Ｌに代えて、あるいはこれらとともに、それ以外のパラメータが用いられてもよい。エンジン回転数Ｎｅについても同様である。
　区間設定部５２３ｂ１における区間設定に際して用いられる点火時期ＳＡとして、上述の指令点火時期ＳＡｃに代えて、目標点火時期ＳＡｔが用いられてもよい。
　第二検出区間Ｄ２における始期Ｄ２ｓｔも、上述の具体例と同様に、エンジン１０の運転状態等に基づいて可変に設定されてもよい。第一検出区間Ｄ１における終期Ｄ１ｅｄも同様である。あるいは、第一検出区間Ｄ１は、エンジン１０の運転状態等にかかわらず、所定のクランク角区間であるＴＤＣ～ＡＴＤＣ９０°ＣＡであってもよい。
　第二検出区間Ｄ２における終期Ｄ２ｅｄに代えて、第２インターバルＤ２ｉｎｔが、点火時期ＳＡに基づいて設定されてもよい。この場合、第二検出区間Ｄ２における始期Ｄ２ｓｔは、上述の具体例と同様に、所定クランク角に予め設定されている。この場合、所定クランク角は例えばＢＴＤＣ２０°ＣＡである。第一検出区間Ｄ１における第１インターバルＤ１ｉｎｔについても同様である。この場合、第一検出区間Ｄ１における終期Ｄ１ｅｄは、所定クランク角に予め設定されている。この場合、所定クランク角は例えばＢＴＤＣ９０°ＣＡである。
　その他、特段に言及されていない変形例についても、本開示の本質的部分を変更しない範囲内において、本開示の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本開示の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用と機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構成及びその均等物の他、当該作用と機能を実現可能ないかなる構成をも含む。さらに、公知あるいは周知の技術事項について説明を省略した箇所に対応して、本明細書にて引用した各公報の記載内容（明細書及び図面を含む）は、当該省略した説明を補足するために、技術的矛盾がない範囲内において、本明細書の一部を構成するものとして適宜援用され得る。

Claims (4)

  1. 　点火プラグ（２６）を備えた火花点火式の内燃機関（１０）における、異常燃焼の発生状態を検出する異常燃焼検出装置（５０）であって、
    　前記内燃機関のシリンダブロック（１１）にて発生する振動に応じた波形の信号を出力するように、前記シリンダブロックに装着された、振動センサ（５７）と、
    　前記内燃機関に備えられたクランクシャフト（１５）の回転角度に対応する信号を出力するように、前記内燃機関に装着された、クランク角センサ（５５）と、
    　少なくとも前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記点火プラグによる点火時期を設定するように設けられた、点火時期設定部（５２３ａ）と、
    　前記振動センサ及び前記クランク角センサからの出力に基づいて、前記異常燃焼の発生状態を検出するように設けられた、異常燃焼検出処理部（５２３ｂ）と、
    　を備え、
    　前記異常燃焼検出処理部は、
    　前記異常燃焼としてのノッキングの検出区間である第一検出区間と、同異常燃焼としてのプレイグニッションの検出区間である第二検出区間とを、異なるクランク角区間で設定するように設けられた、区間設定部（５２３ｂ１）を備え、
    　前記区間設定部は、前記点火時期設定部によって設定された前記点火時期に基づいて、前記第二検出区間を設定する、異常燃焼検出装置。
  2. 　請求項１に記載の、異常燃焼検出装置であって、
    　前記区間設定部は、前記点火時期を基準として、前記第二検出区間における少なくとも始期及び終期の一つを設定する、異常燃焼検出装置。
  3. 　請求項２に記載の、異常燃焼検出装置であって、
    　前記区間設定部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記終期と前記点火時期との間隔を設定する、異常燃焼検出装置。
  4. 　請求項１～３のうちのいずれか１項に記載の、異常燃焼検出装置であって、
    　前記内燃機関は、過給機付き内燃機関である、異常燃焼検出装置。
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