(57)【要約】【課題】機関回転数Ｎｅに応じてノック検出区間Ｔｋを適切に設定する。【解決手段】ノック検出区間Ｔｋにおけるノックセンサの検出信号と所定の判定レベルとの比較に基づいて、点火時期の遅角化等によるノック制御を行う。Ｓ１では、基本ノック検出区間Ｔｋｂを機関回転数Ｎｅが高くなるほど長くなるように補正する。Ｓ２〜６では、ノック検出区間Ｔｋを下限長さＴｋｌから上限長さＴｋｈまでの範囲に制限する。Ｓ７では、ノック検出開始位置Ｋｓとノック検出区間Ｔｋからノック検出終了位置Ｋｅを設定する。【選択図】　図３
2004011594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノック検出手段と、
機関運転状態に基づいてノック検出区間をクランク角度範囲で設定する検出区間設定手段と、
機関運転状態に基づいてクランク角に対するノック検出開始位置を設定する開始位置設定手段と、
上記ノック検出開始位置とノック検出区間とに基づいてクランク角に対するノック検出終了位置を設定する終了位置設定手段と、
上記ノック検出区間におけるノック検出手段の検出信号と所定のノック判定レベルとに基づいてノッキングを抑制するノック制御手段と、
機関回転数が高くなるほどノック検出区間が長くなるように、上記ノック検出開始時期とノック検出終了時期の少なくとも一方を補正する補正手段と、
を有する内燃機関のノック制御装置。
【請求項２】
上記補正手段は、上記ノック検出終了位置のみを変更する請求項１に記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項３】
更に、上記ノック検出区間を所定の下限長さ以上に制限する下限制限手段を有する請求項１又は２に記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項４】
更に、上記ノック検出区間を所定の上限長さ以下に制限する上限制限手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項５】
上記補正手段は、上記ノック検出区間の時間的な長さがほぼ一定となるように、機関回転数に比例してノック検出区間を増減する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のノック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【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（ノックとも呼ぶ）を抑制するノック制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用内燃機関の分野では、例えば点火時期制御系にノッキング制御系を組み合わせ、ノッキングの発生を検出した場合には速やかに点火時期を遅角してノッキングを抑制し、ノッキング発生を検出しない場合には点火時期をノッキング限界付近まで進角することが一般的に行われている。ノッキングの検出は、典型的にはノック検出区間におけるノックセンサ等の検出信号を所定の判定レベルと比較することにより判断されるが、振動源にはノッキングと関係のないバルブ着座振動等が含まれる。そこで、上記のノック検出区間として、バルブ着座振動等の影響が少ない所定のクランク角（例えばＡＴＤＣ３０〜９０度）が設定される。
【０００３】
特許２９１０８５８号公報では、点火時期の変化に応じて適切にノッキングを検出できるように、点火時期の変化に応じてノック検出区間の中心位相（クランク角に対する位置）を変更する技術が記載されている。また、特開平７−２９３３１４号公報には、点火時期すなわちノックリタード量に応じてノック検出区間の長さ（クランク角度の範囲）を変更する技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ノック検出区間は、典型的にはピストン位置や燃焼圧に応じたクランク角度の範囲で規定されている。一方、ノッキングに起因する振動（シリンダブロックの振動やノックセンサの共振等を含む）の減衰特性は、主に時間的な要因によって大きく支配されている。このノッキングの減衰特性に着目した場合、ノッキングの検出に適した区間は、ほぼ一定の時間的な長さとなる。しかしながら、同じクランク角度範囲であっても、機関回転数が異なれば、その時間的な長さは異なるものとなる。
【０００５】
本発明は、このような点に着目してなされたものであり、機関回転数の変化に応じてノック検出区間を的確に補正し、精度良くノッキングを検出し得る新規な内燃機関のノック制御装置を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
機関運転状態に基づいて、ノック検出区間（クランク角度）及びクランク角に対するノック検出開始位置を設定する。これらノック検出開始位置とノック検出区間とに基づいてクランク角に対するノック検出終了位置を設定する。上記のノック検出区間におけるノック検出手段の検出信号（強度及び頻度、あるいは積算値）と所定のノック判定レベルとの比較に基づいて、点火時期の遅角化などのノッキングを抑制するノック制御を行う。機関回転数が高くなるほどノック検出区間が長くなるように、上記ノック検出開始時期とノック検出終了時期の少なくとも一方を補正する。好ましくは、機関回転数にかかわらずノック検出区間の時間的な長さがほぼ一定となるように、機関回転数の変化に応じてノック検出終了位置のみを変更する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、機関回転数の変化に応じてノック検出区間を的確に補正することができ、精度良くノッキングを検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関のノック制御装置を簡略的に示すブロック図である。内燃機関のシリンダブロック（図示省略）には、ノックを生じる燃焼室内の振動を検出可能なノック検出手段としてのノックセンサ１０が装着される。このノックセンサ１０の検出信号は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ，及び入出力インターフェースを備えたエンジンコントロールユニット１２へ出力される。このエンジンコントロールユニット１２は、後述する様々な手段やフローチャートをプログラムとして記憶・実行する機能を備えている。
【０００９】
検出開始トリガ発生手段１４は、クランク角位置に基づいて、クランク角に対するノック検出開始位置（位相）を演算し、そのトリガ信号を出力する。クランク角位置は、例えば周知のクランク角センサ１６により検出される。検出終了トリガ発生手段１８は、上記のクランク角位置と機関回転数とに基づいて、クランク角に対するノック検出終了位置を演算し、そのトリガ信号を出力する。機関回転数（機関回転速度）は、例えば上記のクランク角センサ１６の出力に基づいて算出される。
【００１０】
ノック制御手段２０は、気筒判別信号により特定される気筒毎に、ノックセンサ１０からの検出信号と所定のノック判定レベルとの比較に基づいて、過剰なノッキングの発生を抑制するノック制御を行う。典型的には、ノック検出開始タイミングとノック検出終了タイミングとの間のノック検出区間におけるノックセンサ１０の検出信号（強度及び頻度、又は積算値）とノック判定レベルとを比較し、この判定レベルを超える場合、所定のノック遅角量だけ点火時期を遅角してノッキングを速やかに抑制し、ノック判定レベルを超えない場合、微弱なノックが生じる程度まで点火時期を徐々に進角させていき、最適な点火時期を保持するという一種のフィードバック制御（トレースノック制御）を行う。
【００１１】
図２を参照して、上記の検出終了トリガ発生手段１８は、機関回転数に基づいて目標検出終了位置を算出する目標検出終了位置算出手段２２と、クランク角位置に基づいて実際のクランク角度すなわち実位置を検出し、これを上記の目標検出終了位置と比較し、両者が等しくなるときにノック検出終了のトリガ信号を出力する比較手段２４と、を有している。
【００１２】
図３は、本実施例の制御の流れを簡略的に示すフローチャートである。Ｓ（ステップ）１では、機関回転数Ｎｅに基づいて、基本ノック検出区間長さＴｋｂ［クランク角度（ｄｅｇＣＡ）］を算出する。具体的には、機関回転数Ｎｅに検出区間係数ＡＴｋｂを乗じて補正値（Ｎｅ×ＡＴｋｂ）を算出し、これを所定の検出区間切片Ｂｔｋｂに加算してＴｋｂを算出する。すなわち、機関回転数Ｎｅが高くなるほど基本ノック検出区間Ｔｋｂが長くなり、機関回転数Ｎｅが低くなるほど基本ノック検出区間Ｔｋｂが短くなるように、機関回転数Ｎｅに比例して基本ノック検出区間長さＴｋｂを増減（補正）している。一例として、図７に示すように、検出区間係数ＡＴｋｂは０．００２５〜０．００５０、検出区間切片Ｂｔｋｂは約２７．５に設定される。
【００１３】
Ｓ２では、基本ノック検出区間長さＴｋｂが所定のノック検出区間下限長さＴｋｌ未満であるかを判定する。基本ノック検出区間長さＴｋｂがノック検出区間下限長さＴｋｌ未満であれば、Ｓ２からＳ３へ進み、ノック検出区間長さＴｋをノック検出区間下限長さＴｋｌに設定する。基本ノック検出区間長さＴｋｂがノック検出区間下限長さＴｋｌ以上であれば、Ｓ２からＳ４へ進み、基本ノック検出区間長さＴｋｂがノック検出区間上限長さＴｋｈを超えているかを判定する。超えていればノック検出区間長さＴｋをノック検出区間上限長さＴｋｈに設定し（Ｓ５）、超えていなければノック検出区間長さＴｋを基本ノック検出区間長さＴｋｂに設定する（Ｓ６）。
【００１４】
Ｓ７では、Ｓ３，Ｓ５又はＳ６で設定された基本ノック検出区間長さＴｋｂを目標ノック検出開始位置Ｋｓに加算して目標ノック検出終了位置Ｋｅを演算・設定する。このような一連の処理が、機関回転数Ｎｅに応じてノック検出終了位置Ｋｅを補正する補正手段、すなわち図２の目標検出終了位置算出手段２２に相当する。
【００１５】
以下、本実施例の作用効果について説明する。図４を参照して、ノック検出区間は、ピストン位置や燃焼圧に感度を持たせるように、一般的にクランク角度で規定されている。しかしながら、ノッキングに起因する振動の減衰（シリンダブロックやノックセンサの共振など）特性は、時間的にほぼ一定の特性である。そこで本実施例では、Ｓ１に示すように、機関回転数Ｎｅに比例する補正値Ｎｅ×Ａｔｋｂを加算して基本ノック検出区間長さＴｋｂを補正している。つまり、ノック検出区間の時間的な長さが機関回転数にかかわらずほぼ一定となるように、ノック検出区間長さ（クランク角度）を、機関回転数に比例して増減している。これにより、実際のノッキングの振動特性に応じた適正なノック検出区間が与えられ、ノック振動のＳ／Ｎ比が大きい区間をノック検出区間として良好に設定することができるため、精度良くノッキングを検出することができる。
【００１６】
但し、ノッキングが生じ始めるノック検出開始位置は、ノック検出終了位置やノック検出区間とは異なり、時間的な要因にはあまり影響されず、クランク角に大きく依存する。従って、好ましくは機関回転数Ｎｅに比例して目標ノック検出終了位置Ｋｅのみを増減し、目標ノック検出開始位置Ｋｓは機関回転数Ｎｅに応じて変化させない。
【００１７】
ノッキングの特徴として、同じ機関運転条件でも、サイクル・気筒毎にノッキングの発生時期や強度にばらつきを持っている。すなわち、ノックの強度−頻度の分布や発生時期−頻度の分布にばらつきがある。このため、ノック検出区間の長さ（クランク角度範囲）が過度に短くなると、ノッキングを良好に検出できず、ノック制御性の悪化を招くおそれがある。そこで本実施例では、図４及び図５にも示すように、ノック検出区間長さＴｋをノック検出区間下限長さＴｋｌ以上に制限している（図３のＳ２，Ｓ３）。言い換えると、図７に示すように、所定の下限回転数（例えば１０００回転）以下の運転条件ではノック検出区間のクランク角度を短縮側へ補正しないようにしている。
【００１８】
ノッキングに起因する振動が存在するクランク角の範囲は、ある程度限られている。ノッキングが開始するタイミングは最大燃焼圧付近に限られているものの、最大燃焼圧付近から（クランク角度で）離れるほど、燃焼圧力が低下していくとともに、未燃焼ガス自体が燃えて減少していくため、ノッキングが起こり難くなる。このため、ノック検出区間のクランク角度を必要以上に長くすると、実際にノッキングを生じていない部分がノック検出区間に含まれる確率が高くなり、Ｓ／Ｎ比が低下して、正確なノック判定を行えなくなるおそれがある。そこで本実施例では、図４及び図６にも示すように、ノック検出区間を上限長さＴｋｈ以下に制限している（図３のＳ４，Ｓ６）。言い換えると、図７に示すように、所定の上限回転数（例えば５０００回転）以上の運転条件ではノック検出区間のクランク角度を増加側へ補正しないようにしている。
【００１９】
以上のように本発明を図示実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更及び追加の構成を含むものである。例えば、ノック検出区間を、上述したように機関回転数に応じて補正・変更するだけでなく、好ましくは点火時期等に応じても補正・変更する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関のノック制御装置を簡略的に示すブロック図。
【図２】図１の検出終了トリガ発生手段を簡略的に示すブロック図。
【図３】上記実施例の制御の流れを簡略的に示すフローチャート。
【図４】機関回転数とノック検出区間との関係を示す説明図。
【図５】機関回転数とノック検出区間の下限長さとの関係を示す特性図。
【図６】機関回転数とノック検出区間の上限長さとの関係を示す特性図。
【図７】ノック検出区間に対する機関回転数及びノックセンサ波形を示す説明図。
【符号の説明】
１０…ノックセンサ（ノック検出手段）
１４…検出開始トリガ発生手段（開始位置設定手段）
１８…検出終了トリガ発生手段（終了位置設定手段）
２０…ノック制御手段
２２…目標検出終了位置算出手段（補正手段）
【図１】
2004011594.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004011594.tif 000006
【図５】
2004011594.tif 000007
【図６】
2004011594.tif 000008
【図７】
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