(57)【要約】【課題】ノック発生回避と機関出力低下とのバランス改善を図った内燃機関の点火制御装置を提供する。【解決手段】エンジンのノック発生が検出された場合に、点火時期を所定量だけ遅角させるノック制御手段（Ｓ１４）と、大気圧が低いほど、前記所定量を少なくするよう補正する大気圧補正手段（Ｓ１５）と、を備えることを特徴とする。これによれば、大気圧が低いほど、ノック制御手段による点火遅角量が抑制されるので、ノック制御手段によるノック回避の確実性を低下させるものの、エンジン出力が著しく低下することを抑制できる。換言すれば、点火遅角によるノック回避の確実性と、点火遅角量抑制によるエンジン出力向上とのバランスを最適化できる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のノック発生が検出された場合に、点火時期を所定量だけ遅角させるノック制御手段と、
前記内燃機関が位置する場所の大気圧が低いほど、前記所定量を少なくするよう補正する大気圧補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の温度が所定の上限値より高い場合には、前記大気圧の大きさに拘わらず前記大気圧補正手段による補正を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の温度が前記上限値以下である場合に、前記内燃機関の温度が前記上限値に近づくにつれ前記大気圧補正手段による補正量を少なく設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の温度が所定の下限値より低い場合には、前記大気圧の大きさに拘わらず前記所定量をゼロにして前記ノック制御手段による遅角を中止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の温度が低いほど、前記所定量を少なくするよう補正する温度補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のノック発生時に点火時期を遅角させるノック制御手段を備えた、内燃機関の点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のノック発生が検出される毎に点火時期を所定量だけ遅角させていき、ノック発生が検出されない状態が所定時間継続する毎に点火時期を所定量だけ進角させていくノック制御が従来より知られている（特許文献１参照）。このノック制御によれば、ノックが発生しない限界まで点火時期を進角させて、機関出力の効率を最大にする最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）に点火時期を近づけることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９２０２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大気圧の低い高地で内燃機関を運転させる場合には、燃焼室へ吸入される空気の質量流量が少なくなる。そのため、スロットルバルブ開度及び燃料噴射量等の条件が同じであれば、高地で運転させる場合には低地に比べて機関出力は低下する。
【０００５】
したがって、上述したノック制御を高地で実施した場合、ノック発生に伴い点火時期を遅角させていくと、高地であることに起因して機関出力が低下していることに加え、さらに点火遅角により機関出力が低下していくので、機関出力が著しく低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノック発生回避と機関出力低下とのバランス改善を図った内燃機関の点火制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明では、内燃機関のノック発生が検出された場合に、点火時期を所定量だけ遅角させるノック制御手段と、前記内燃機関が位置する場所の大気圧が低いほど、前記所定量を少なくするよう補正する大気圧補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、内燃機関が位置する場所の大気圧が低いほど、ノック制御手段による点火遅角量が抑制されるので、ノック制御手段によるノック回避の確実性を低下させるものの、機関出力が著しく低下することを抑制できる。換言すれば、点火遅角によるノック回避の確実性と、点火遅角量抑制による機関出力向上とのバランスを最適化できる。
【００１０】
但し、内燃機関の温度が高くなるほどノックは発生しやすくなるので、このような高温時には、機関出力向上の効果を低下させてノック回避の確実性を向上させるよう前記バランスを変更させることが望ましい。この点を鑑みた請求項２記載の発明では、前記内燃機関の温度が所定の上限値より高い場合には、前記大気圧の大きさに拘わらず前記大気圧補正手段による補正を禁止することを特徴とする。これによれば、ノックが発生しやすい高温時には、上述の如くノック回避を優先させる側へ前記バランスが変更されるので、当該バランスの最適化を促進できる。
【００１１】
さらに請求項３記載の発明では、前記内燃機関の温度が前記上限値以下である場合に、前記内燃機関の温度が前記上限値に近づくにつれ前記大気圧補正手段による補正量を少なく設定することを特徴とする。これによれば、内燃機関の温度が上限値に近づくにつれ大気圧補正手段による補正量を少なく設定するので、高温になるほどノック回避を優先させる側へバランスが徐々に変更されることとなる。よって、前記バランスをきめ細かく最適化できる。
【００１２】
一方、内燃機関の温度が低くなるほどノックは発生しにくくなるので、このような低温時には、点火遅角量を抑制して機関出力を向上させてもノック回避の確実性はそれほど低下しない。この点を鑑みた請求項４記載の発明では、前記内燃機関の温度が所定の下限値より低い場合には、前記大気圧の大きさに拘わらず前記所定量をゼロにして前記ノック制御手段による遅角を中止することを特徴とする。これによれば、ノックが発生しにくい低温時には、上述の如く機関出力を向上させる側へバランスが変更されるので、前記バランスの最適化を促進できる。
【００１３】
請求項５記載の発明では、前記内燃機関の温度が低いほど、前記所定量を少なくするよう補正する温度補正手段を備えることを特徴とする。内燃機関の温度が低いほどノックは発生しにくくなるので、低温であるほど点火遅角量が抑制される上記発明によれば、前記バランスの最適化を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる点火制御装置が適用される、エンジン制御システム全体を示す図。
【図２】図１のＥＣＵによりノック制御を実行した場合の一態様を示すタイミングチャート。
【図３】図１のＥＣＵによる点火時期制御及びノック制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図３の処理による補正係数Ｃの算出に用いるマップ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。当該エンジン１１（内燃機関）は車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火式のガソリンエンジンである。また、複数気筒を有する多気筒エンジンでもある。燃料を噴射する燃料噴射弁１２は吸気管１３に取り付けられており、ポート噴射式のエンジンが採用されている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ１４が取り付けられ、各点火プラグ１４の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１７】
エンジン１１のシリンダブロックには、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ１５と、ノック振動を検出するノックセンサ１６と、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ１７が取り付けられている。このクランク角センサ１７の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。さらに本実施形態では、大気圧を検出する大気圧センサ１８が搭載されている。
【００１８】
これら各種センサの出力は、エンジン制御装置（以下「ＥＣＵ１９」と表記する）に入力される。このＥＣＵ１９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁１２の燃料噴射量や点火プラグ１４の点火時期を制御する。
【００１９】
点火プラグ１４による点火時期に関し、ＥＣＵ１９は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき基本点火時期を算出する。具体的には、エンジン回転速度が大きいほど基本点火時期を進角させるとともに、エンジン負荷が高いほど基本点火時期を進角させている。この基本点火時期に対して、以下に説明する暖機補正及びノック制御等により各種補正を行い、目標点火時期を算出する。そして、当該目標点火時期にて点火されるよう点火プラグ１４の作動を制御（点火時期制御）する。
【００２０】
ＥＣＵ１９は、エンジン冷却水が所定温度以下となっているエンジン１１の暖機運転時には、点火時期を所定量遅角させる暖機補正を実施する。これにより、燃焼状態を安定化させるとともに燃焼温度の上昇を促進して、暖機運転の促進を図る。
【００２１】
さらにＥＣＵ１９は、点火毎にノックセンサ１６の出力信号から振動強度を算出して、その振動強度がノック判定値ＫＣよりも高い場合にノックが発生していると判定している。そして、ノック発生有りと判定したときには点火時期を遅角補正してノックを抑制し、ノック無しの状態が続いたときには点火時期を進角補正するといったノック制御を行う。これにより、聴感で許容できるノック音の範囲内で点火時期を進角させてエンジン出力（機関出力）や燃費を向上させるようにしている。このノック制御によれば、ノックが発生しない限界まで点火時期を進角させて、最適点火時期ＭＢＴへ目標点火時期を近づけることができる。
【００２２】
図２は、上記ノック制御を実行した場合の一態様を示すタイミングチャートであり、（ａ）はノック有りと判定された場合に出力されるノック判定信号の変化を示し、（ｂ）は点火時期の変化を示す。このようにノック有り判定がなされる毎に点火時期は所定量（図中の符号Ｄ１参照）遅角され、ノック無し判定が所定回数続いた時に点火時期は所定量（図中の符号Ｄ２参照）進角されている。なお、遅角量Ｄ１と進角量Ｄ２とは同じ量に設定されている。
【００２３】
ところで、大気圧の低い高地でエンジン１１を運転させる場合には、燃焼室１１ａへ吸入される空気の質量流量が少なくなる。そのため、スロットルバルブ開度及び燃料噴射量等の条件が同じであれば、高地で運転させる場合には低地に比べてエンジン出力は低下する。したがって、上述したノック制御を高地で実施した場合、ノック発生に伴い点火時期を遅角させていくと、高地であることに起因してエンジン出力が低下していることに加え、さらに点火遅角によりエンジン出力が低下していくので、エンジン出力が著しく低下してしまう。
【００２４】
この点を鑑みた本実施形態では、ノック制御による遅角量Ｄ１を、大気圧が低いほど少なくするよう補正する大気圧補正を実施する。また、エンジン１１の温度が低いほど燃焼温度が低くなるのでノックが発生しにくくなる。そこで本実施形態では、エンジン温度が低いほど遅角量Ｄ１を少なくするよう補正する温度補正を実施する。
【００２５】
次に、上述した点火時期制御及びノック制御の処理手順を、図３のフローチャートを用いて説明する。当該処理は、ＥＣＵ１９が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。
【００２６】
先ず、図３のステップＳ１０において、エンジン負荷（例えばアクセル操作量、吸気量、吸気圧等）、クランク角センサ１７の検出値に基づき算出されるエンジン回転速度ＮＥ、水温センサ１５の検出値に基づき算出される冷却水温度、大気圧センサ１８の検出値に基づき算出される大気圧を取得する。
【００２７】
続くステップＳ１１では、ステップＳ１０で取得したエンジン負荷及びエンジン回転速度ＮＥに基づき基本点火時期を算出する。具体的には、エンジン負荷及びエンジン回転速度ＮＥに応じた最適点火時期を予め試験しておき、当該試験結果に基づき作成されたマップ等に基づき基本点火時期を算出する。
【００２８】
続くステップＳ１２では、エンジン始動時の暖機運転中であるか否かを判定する。例えば、ステップＳ１０で取得した冷却水温度が所定温度以下であれば暖機運転中であると判定する。そして、暖機運転中である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、続くステップＳ１３にて、先述した暖機補正に係る暖機遅角量を算出する。この暖機遅角量は、予め設定された一定の値を遅角させるものであってもよいし、冷却水温度が低いほど大きく遅角させるように可変設定させてもよい。
【００２９】
続くステップＳ１４（ノック制御手段）及びステップＳ１５，Ｓ１６（大気圧補正手段、温度補正手段）では、先述したノック制御に係るノック遅角量を算出する。
【００３０】
先ずステップＳ１４では、ノック遅角量のベース値Ｔｂを、図２を用いて先に説明した遅角量Ｄ１及び進角量Ｄ２に基づき算出する。すなわち、ベース値Ｔｂは、ノック有り判定がなされる毎に所定量（遅角量Ｄ１）だけ遅角させていき、ノック無し判定が所定回数続く毎に所定量（進角量Ｄ２）だけ進角させていくことで算出される。
【００３１】
続くステップＳ１５では、ベース値Ｔｂに対する補正係数Ｃを算出する。この補正係数Ｃに、先述した温度補正及び大気圧補正が含まれる。すなわち、ステップＳ１０で取得した冷却水温度が低いほどノック遅角量を小さくする（温度補正）とともに、ステップＳ１０で取得した大気圧が低いほどノック遅角量を小さくする（大気圧補正）ように補正係数Ｃを算出し、続くステップＳ１６にてベース値Ｔｂに補正係数Ｃを乗算（Ｔｂ×Ｃ）してノック遅角量を算出する。
【００３２】
具体的には、冷却水温度及び大気圧に応じた最適補正係数Ｃを予め試験しておき、当該試験結果に基づき作成されたマップ（図４参照）に基づき補正係数Ｃを算出する。図４中の実線は大気圧が１００ｋＰａの場合、図４中の破線は大気圧が９０ｋＰａの場合、図４中の一点鎖線は大気圧が７０ｋＰａの場合における冷却水温度と補正係数Ｃとの関係をそれぞれ示す。
【００３３】
図４に示すように、補正係数Ｃは、冷却水温度が低いほど小さい値に設定される（温度補正）とともに、大気圧が低いほど小さい値に設定される（大気圧補正）。したがって、冷却水温度が同じ（例えば７０℃）であっても、高地を走行しており大気圧が通常（１００ｋＰａ）よりも低くなっていれば（９０ｋＰａ、７０ｋＰａ）、気圧が低くなっている分だけ補正係数Ｃを小さくする。つまり、図４中のΔＣ１，ΔＣ２が大気補正にかかる補正量に相当する。
【００３４】
但し、冷却水温度が所定の上限値Ｔ１（例えば約８０℃）より高い場合には、補正係数Ｃを１に設定することで、ベース値Ｔｂをそのままノック遅角量に設定する。つまり、大気圧の大きさに拘わらずノック遅角量を設定するよう、大気圧補正及び温度補正を禁止させる。
【００３５】
一方、冷却水温度が所定の下限値Ｔ２（例えば約５０℃）より低い場合には、補正係数Ｃを０に設定することで、ノック遅角量をゼロに設定する。つまり、ノック発生の有無に拘わらずノック制御を中止させる。ちなみに、上記下限値Ｔ２は、ステップＳ１２の暖機運転判定に用いられる所定温度よりも高い温度に設定されている。
【００３６】
要するに、冷却水温度が上限値Ｔ１以下かつ下限値Ｔ２以上の温度領域であることを条件として、温度補正及び大気補正は実施される。そして、先述した大気圧補正量ΔＣ１，ΔＣ２は、温度領域中の所定値（図４の例では７０℃）よりも高温側では、冷却水温度が上限値Ｔ１に近づくにつれ大気圧補正量ΔＣ１，ΔＣ２を少なく設定する。また、所定値（７０℃）よりも低温側では、冷却水温度が下限値Ｔ２に近づくにつれ大気圧補正量ΔＣ１，ΔＣ２を少なく設定する。そして、大気圧の大きさに拘わらず、上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２は同じ値に設定している。
【００３７】
続くステップＳ１７では、ステップＳ１１で算出した基本点火時期を、ステップＳ１３で算出した暖機遅角量及びステップＳ１６で算出したノック遅角量に基づき補正して、目標点火時期を算出する。
【００３８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００３９】
（１）大気圧が低いほど、ノック制御による遅角量Ｄ１を少なくするので、高地走行時において１回の遅角量Ｄ１でエンジン出力が急激に低下することを回避できる。つまり、ノック制御によるノック回避の確実性を低下させるものの、エンジン出力が著しく低下することを抑制できるので、点火遅角によるノック回避の確実性と、高地走行に伴う点火遅角量抑制によるエンジン出力向上とのバランスを最適化できる。
【００４０】
（２）冷却水温度が低いほどノックが発生しにくくなることに着目し、冷却水温度が低いほどノック制御にかかる遅角量Ｄ１を少なくするので、低温時において過剰にノック遅角量を多くすることを回避できる。
【００４１】
（３）冷却水温度が上限値Ｔ１より高い場合には、ノックが発生しやすい高温状態であるとみなして大気圧補正を禁止することで、ノック回避を優先させる側（補正係数Ｃを大きくする側）へ前記バランスを変更させる。よって、当該バランスの最適化を促進できる。
【００４２】
（３）冷却水温度が上限値Ｔ１以下かつ下限値Ｔ２以上の温度領域であることを条件として、冷却水温度が上限値Ｔ１に近づくにつれ大気圧補正量ΔＣ１，ΔＣ２を少なく設定することで、高温になるほどノック回避を優先させる側（補正係数Ｃを大きくする側）へ前記バランスを徐々に変更させていく。よって、前記バランスをきめ細かく最適化できる。
【００４３】
（４）冷却水温度が下限値Ｔ２より低い場合には、ノックが殆ど発生しない低温状態であるとみなしてノック遅角量をゼロにする（ノック制御を中止する）ことで、エンジン出力を向上させる側（補正係数Ｃを小さくする側）へ前記バランスを変更させる。よって、当該バランスの最適化を促進できる。
【００４４】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００４５】
・図３中のステップＳ１１にて基本点火時期を算出するにあたり、エンジン負荷及びエンジン回転速度ＮＥに加え大気圧にも基づいて基本点火時期を算出してもよい。例えば、大気圧が低いほど点火時期を進角させる。つまり、ステップＳ１６におけるノック制御にかかる大気圧補正とは別に、基本点火時期に対しても大気圧補正を実施させる。
【００４６】
・図４に示すマップでは、大気圧の大きさに拘わらず、上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２を同じ値に設定しているが、大気圧に応じて上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２を異なる値に設定してもよい。この場合、大気圧が低いほど上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２を高くすることが望ましい。
【００４７】
・図４に示すマップでは、冷却水温度が上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２に近づくにつれ大気圧補正量ΔＣ１，ΔＣ２を少なく設定しているが、冷却水温度に拘わらず大気圧補正量ΔＣ１，ΔＣ２を一定の値に固定させてもよい。また、図４に示すマップでは、上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２を大気圧に拘わらず同じ値に設定しているが、大気圧が低くなるほど上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２を高い値にするよう可変設定してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｄ１…所定量、Ｓ１４…ノック制御手段、Ｓ１５，Ｓ１６…大気圧補正手段、温度補正手段、Ｔ１…所定の上限値、Ｔ２…所定の下限値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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