(57)【要約】【課題】ノッキング発生時に、トルク変動を生じることなくノッキングを回避する。【解決手段】ノックセンサなどのノッキング検出手段により、ノッキングが検出される。ノッキングが発生すると、ノッキングを解消するために、内燃機関の点火時期が遅角側に変更される。ここで、点火時期は、点火時期の遅角後における内燃機関のトルクが、ノッキングの発生時における内燃機関のトルクと等しくなるように決定される。これにより、ノッキング解消のための点火時期遅角制御の前後で内燃機関の出力トルクが変動することが防止される。【選択図】図４
2008190500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関におけるノッキングを検出するノッキング検出手段と、
ノッキングが検出されたときに、前記内燃機関の点火時期を遅角させる点火時期制御手段と、を備え、
前記点火時期制御手段は、点火時期の遅角後における前記内燃機関のトルクが、ノッキングの発生時における前記内燃機関のトルクと等しくなるように点火時期を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記点火時期制御手段は、点火時期の遅角後にノッキングが検出されなくなったときは点火時期を進角させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のノッキングを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においてはノッキングと呼ばれる異常燃焼が発生することが知られている。一般的に、ノッキングが発生した場合には、内燃機関の点火時期を遅角させてノッキングを回避する制御が行われる。このような制御の例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、特許文献２では、ハイブリッド車両において、ノッキングの発生時にエンジンのトルクを減少させる手法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６４０３２号公報
【特許文献２】特開平１０−２３６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の手法では、ノッキングの発生時に点火時期を遅角させることにより内燃機関の出力トルクが低下する。よって、ノッキングの発生前後でトルクが変化するため、運転者が違和感を覚えることがある。
【０００６】
一方、特許文献２の手法では、ノッキング発生時にエンジントルクを低下させ、不足するトルクをモータ出力により補うことができる。しかし、特許文献２の手法は、例えばハイブリッド車両など、エンジンの他にトルクを発生する装置が必要となる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ノッキング発生時にトルク変動を生じることなくノッキングを回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、前記内燃機関におけるノッキングを検出するノッキング検出手段と、ノッキングが検出されたときに、前記内燃機関の点火時期を遅角させる点火時期制御手段と、を備え、前記点火時期制御手段は、点火時期の遅角後における前記内燃機関のトルクが、ノッキングの発生時における前記内燃機関のトルクと等しくなるように点火時期を制御する。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置では、ノックセンサなどのノッキング検出手段によりノッキングが検出される。ノッキングが発生すると、ノッキングを解消するために内燃機関の点火時期が遅角側に変更される。ここで変更される点火時期は、点火時期の遅角後における内燃機関のトルクが、ノッキングの発生時における内燃機関のトルクと等しくなるように決定される。これにより、ノッキング解消のために点火時期を遅角させる前後で内燃機関の出力トルクが変動することが防止されるため、運転者に違和感を与えることなくノッキングを解消することができる。
【００１０】
上記の内燃期間の制御装置の一態様では、前記点火時期制御手段は、点火時期の遅角後にノッキングが検出されなくなったときは点火時期を進角させる。この態様では、点火時期の遅角制御によりノッキングが解消した後は、点火時期を通常の進角側位置に戻し、内燃機関を本来の燃焼効率の良い状態で運転させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を図１に示す。図１において、実線の矢印は吸排気の流れを示し、破線の矢印は信号の流れを示す。
【００１３】
内燃機関の制御装置１は、内燃機関（エンジン）５と、エンジン５に接続された吸気通路２及び排気通路６と、ＥＣＵ１０と、アクセル開度センサ１１とを備える。
【００１４】
アクセル開度センサ１１は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出し、検出信号Ｓ１１をＥＣＵ１０へ供給する。
【００１５】
吸気通路２には、エアフローメータ３と、スロットル弁４とが設けられている。エアフローメータ３は、吸気通路に流れる吸入空気量Ｑを測定し、吸入空気量Ｑを示す検出信号Ｓ３をＥＣＵ１０に供給する。スロットル弁４は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ４によりアクセル開度などに応じて開閉され、エンジン５へ供給される吸入空気量Ｑを制御する。
【００１６】
エンジン５には、燃料噴射弁７、点火装置８、クランク角センサ９及びノックセンサ１２が設けられている。燃料噴射弁７は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ７に応じて燃料を噴射し、点火装置８はＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ８により指示される点火時期で気筒内に封入された混合気に点火する。クランク角センサ９はクランクシャフトの回転を検出することにより、エンジン回転数ＮＥなどを示す検出信号Ｓ９をＥＣＵ１０へ供給する。
【００１７】
ノックセンサ１２は、エンジン５におけるノッキングの発生を検出し、検出信号Ｓ１２をＥＣＵ１０へ供給する。ＥＣＵ１０は、検出信号Ｓ１２に基づいて、ノッキングの有無を判定する。例えばＥＣＵ１０は、ノックセンサ１２から出力される検出信号のレベルを所定レベルと比較し、所定レベル以上となった数が所定数を超えたときにノッキングが発生していると判定する。なお、ノッキングの判定については、上記以外の既知の手法を適用してもかまわない。
【００１８】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、内燃機関の制御装置１の動作全体を制御する電子制御ユニットである。なお、上記の構成において、本発明におけるノッキング検出手段はノックセンサ１２及びＥＣＵ１０により構成され、本発明における点火時期制御手段はＥＣＵ１０により構成される。
【００１９】
次に、本発明によるノッキング発生時の点火時期制御について説明する。
【００２０】
一般的に、ノッキングが発生した場合、エンジン５の出力トルク（以下、単に「トルク」という。）は低下する。図２はノッキングが発生した場合のノッキング量とトルク割合との関係を示す。図２において、横軸はノッキング量を示し、縦軸はトルク割合を示す。トルク割合は、ノッキングが発生していないときのエンジン５のトルクを「１」としたときに、ノッキングが発生しているときの各ノッキング量におけるトルクの割合を示す。図示のように、基本的にノッキング量が大きくなるとトルクが低下し、トルク割合も低下する。
【００２１】
通常、エンジン５のトルクは、エンジンの運転状態に応じて決定された目標トルクとなるように制御される（これを「通常のトルク制御」と呼ぶ。）。具体的には、ＥＣＵ１０は、例えばアクセル開度、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量Ｑなどに基づいて目標トルクを決定し、目標トルクが得られるようにスロットル開度及び点火時期を制御する。
【００２２】
図３は、あるスロットル開度における点火時期とトルクとの関係を示す。図３において、グラフＣ１はノッキングが発生していないときのトルク特性を示し、グラフＣ２はノッキング発生時のトルク特性を示す。図中のＭＢＴは、グラフＣ１が最大値をとる点であり、最大トルクを発生する点火時期を示す。通常、エンジン５はＭＢＴにおいて点火するように制御される。グラフＣ１に示すように、ノッキングが発生していないときには、基本的に点火時期を進角させるとトルクが増加し、点火時期を遅角させるとトルクが減少する。
【００２３】
通常のトルク制御により目標トルクに対してトルクが制御されているときにノッキングが発生すると、図２に示すようにトルクが低下し、必要なトルクが得られない状態となる。この場合、運転者などの要求により、空気量制御などによるトルク増加要求がなされるが、同時に、ＥＣＵ１０はノッキング解消のために点火時期を遅角させる制御を実行する。
【００２４】
ノッキングが発生していない状態では、グラフＣ１に示すように点火時期を遅角させるとトルクが低下するのであるが、ノッキングが発生している状態では、グラフＣ２に示すように点火時期に対するトルク特性が逆になる領域Ａが存在する。即ち、点火時期をＭＢＴとした場合、ノッキングが発生しない状態では動作点はグラフＣ１上のＰ０にある。しかし、ノッキングが発生すると、トルクはＴｎからＴｘに低下し、動作点はグラフＣ２上のＰ１となる。ここで、ノッキング解消のために点火時期を遅角させると、動作点Ｐ１は領域Ａに入る。領域Ａは、点火時期の遅角によりノッキングが軽減されるため、結果的にトルクが上昇する領域となっている。このため、ノッキング発生時における動作点Ｐ１ではトルクの値はＴｘであるのに対し、その後にノッキング防止のために点火時期を遅角させると、トルクはグラフＣ２に従って一時的に上昇することになる。よって、エンジン５はノッキング発生時と異なるトルク、即ちノッキング発生時より大きいトルクを出力することとなり、運転者は違和感を覚えることがある。
【００２５】
そこで、本発明では、ノッキング発生時に点火時期を遅角させるときには、ノッキング発生時と等しいトルクが得られる点火時期まで遅角する。図３の例で言えば、点火時期ＭＢＴでノッキングが発生した場合、そのときの動作点はＰ１であり、トルクはＴｘである。よって、ノッキング発生時のトルク特性Ｃ２上において、ノッキング発生時と等しいトルクＴｘが得られる動作点Ｐ２を見つけ、これに対応する点火時期ＩＴｘまで点火時期を遅角する。これにより、ノッキング解消のための遅角制御を行った場合でも、エンジン５が出力するトルクはノッキング発生時と等しいので、運転者が違和感を覚えることはなくなる。
【００２６】
次に、この場合の具体的な処理について説明する。まず、図２に例示するノッキング量−トルク割合の関係を予めマップなどの形態で用意しておく。また、図３に例示する点火時期とトルクの関係、即ちノッキングなし時とノッキング発生時のトルク特性もマップなどの形態で用意しておく。
【００２７】
通常状態では、前述のように車両の運転状態に応じて決定された目標トルクに追従するように、通常のトルク制御が実行されている。よって、正しくトルク制御が実行されている状態では、エンジン５のトルクは目標トルクと一致しており、ＥＣＵ１０は目標トルクの値を保持している。図３の例では、通常のトルク制御が実行されている状態で、点火時期はＭＢＴであり、動作点はＰ０にあり、トルクはＴｎとなっている。
【００２８】
ここで、ノッキングが発生すると、エンジン５のトルクは低下する。ＥＣＵ１０は、図２に例示するノッキング量−トルク割合の関係に従い、ノッキングによる低下後のトルクを算出することができる。具体的には、検出されたノッキング量に対応するトルク割合を現在のトルクに乗算することにより、ノッキング発生時のトルクが算出される。図３の例では、このノッキング発生時のトルクがＴｘである。
【００２９】
次に、ＥＣＵ１０は、図３に例示するノッキング発生時のトルク特性Ｃ２を参照して、ノッキング発生時のトルクＴｘと同等のトルクが得られる点火時期を決定する。即ち、点火時期を、動作点Ｐ２に対応する点火時期ＩＴｘまで遅角させる。これにより、ノッキング発生時とのトルク差を生じることなく、点火時期の遅角によりノッキングを解消することができる。
【００３０】
なお、この状態は、点火時期を大きく遅角しており、燃焼効率が悪い状態にある。よって、この遅角制御によりノッキングが解消したならば、ＥＣＵ１０は速やかにスロットルを閉じ側に制御するとともに点火時期を進角させ、本来の燃焼効率の良いエンジン運転状態へと移行する制御を行う。
【００３１】
図４は、上述したノッキング発生時の点火時期制御のフローチャートである。この処理は、ノックセンサ１２などの出力に基づいて、ＥＣＵ１０の主導により実行される。
【００３２】
まず、ＥＣＵ１０は、ノックセンサ１２からの検出信号Ｓ１２に基づいて、ノッキングが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ノッキングが発生していない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は通常のトルク制御を実行する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
一方、ノッキングが発生している場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０はノッキング発生時のトルクＴｘを推定する。具体的には、ＥＣＵ１０は前述のように、ノッキング発生時の目標トルクと、図２に例示するノッキング量とトルクとの関係などに基づいてノッキング発生時のトルクを推定する。
【００３４】
次に、ＥＣＵ１０は、図３に例示するノッキング発生時のトルク特性Ｃ２に基づいて、ノッキング発生時のトルクＴｘと等しいトルクが得られる遅角側点火時期ＩＴｘを決定する（ステップＳ１０３）。そして、ＥＣＵ１０は、決定された点火時期ＩＴｘまで点火時期を遅角させる（ステップＳ１０４）。この点火時期の遅角により、ノッキングが解消される。また、点火時期ＩＴｘでは、エンジン５はノッキング発生時のトルクＴｘと等しいトルクを出力するので、トルク差により運転者が違和感を覚えることはない。
【００３５】
なお、図４に示す処理は定期的に実行されているので、ステップＳ１０４における点火時期の遅角によりノッキングが解消されると、次回の処理においてはステップＳ１０１の判定結果がＮｏとなり、通常のトルク制御が実行される。即ち、図４の処理によりノッキングが解消されると、点火時期は通常の進角側位置に変更され、燃焼効率の良い運転状態でエンジン５が運転される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成を示す。
【図２】ノッキング量とトルク割合との関係を示すグラフである。
【図３】点火時期とエンジン出力トルクとの関係を示すグラフである。
【図４】ノッキング発生時の点火時期制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
３  エアフローメータ
４  スロットル弁
５  エンジン（内燃機関）
７  燃料噴射弁
８  点火装置
９  クランク角センサ
１０  ＥＣＵ
１２  ノックセンサ
【図１】
2008190500.tif 000003
【図２】
2008190500.tif 000004
【図３】
2008190500.tif 000005
【図４】
2008190500.tif 000006