(57)【要約】【課題】ノッキングが過度に大きくなると車室内の搭乗者に不快感を与える一方、ノッキングを過度に抑制すると燃費や出力性能が低下してしまう。【解決手段】ノック制御手段２２は、ノックセンサ１０の検出信号とノック判定レベルとの比較に基づいて、過度なノッキングの発生を抑制しつつ点火時期を可及的に進角するトレースノック制御を行う。ノック判定レベル設定手段１４は、回転数に基づいてノック判定レベルを設定する。変更手段１８は、車室内の騒音指数に対応するパラメータである車両速度に基づいて、ノック判定レベルを変更する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも機関回転数に基づいてノック判定レベルを設定するノック判定レベル設定手段と、
ノック検出手段と、
このノック検出手段の検出信号と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、
車室内の騒音指数に対応するパラメータに基づいて、上記ノック判定レベルを変更する変更手段と、
を有する内燃機関のノック制御装置。
【請求項２】
上記車室内の騒音指数に対応するパラメータが車両速度であり、
上記変更手段は、車両速度が高いときにノック判定レベルを高くし、車両速度が低いときにノック判定レベルを低くする請求項１に記載の内燃機関のノック制御装置。
【請求項３】
上記変更手段は、車両速度が所定の車速騒音しきい値以上のときにはノック判定レベルを第１のしきい値に設定し、車両速度が上記車速騒音しきい値未満のときにはノック判定レベルを第２のしきい値に設定する請求項２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】
車両用内燃機関のノッキング（単にノックとも呼ぶ）を抑制するノック制御装置が、例えば特開２０００−１４５５３０号公報に開示されている。この装置は、ノックセンサの出力とノック判定レベルとを比較してノッキングを検出し、ノッキング検出時には点火時期を遅角させてノッキングの発生を抑制し、かつ、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を行う。また、高負荷運転条件で所定期間が経過した場合、ノッキングの発生に伴う局所的な温度上昇を抑制するために、上記のノック判定レベルを低く修正している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ノッキングは、気筒内の末端ガスの自己着火により燃焼室内で発生する圧力振動であり、その名の通り金属をハンマで叩くような異常な打音として車室内の搭乗者に認められる。過度なノッキングは騒音として搭乗者に不快感を与えてしまう一方、点火時期の遅角化等を伴うノッキングの過度な抑制は、燃費や機関出力の低下を招いてしまう。
【０００４】
ノッキングによる騒音すなわちノック音が搭乗者に不快感を与えるか否かは、ノック音以外の車室内の騒音の度合いである騒音指数によって異なるものとなる。例えば、同じレベルのノック音であっても、騒音指数が低い状況では搭乗者に不快感を与える一方、騒音指数が高い状況ではノック音が搭乗者に聞き取れない程度のものとなり、不快感を与えないことがある。本発明は、このように騒音指数に応じて許容されるノック音のレベルが異なるという独自の視点に基づいてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関のノック制御装置は、ノック検出手段の検出信号と、機関回転数等に基づいて設定される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を行う。典型的には、ノック検出手段の検出信号とノック判定レベル（強度や頻度）との比較に基づいて点火時期をフィードバック制御する。そして、ノック音を含まない車室内の騒音度合いすなわち騒音指数に基づいて、上記ノック判定レベルを変更する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、騒音指数に基づいてノック判定レベルを変更することにより、搭乗者に不快なノック音を与えることなく、燃費や出力性能を向上することができる。つまり、不快なノック音を生じない範囲でノックの発生をできるだけ許容することにより、ノックの抑制に伴う燃費や出力性能の低下を充分に抑制することができる。
【０００７】
【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。
【０００８】
図１は、本発明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】
ノック判定レベル設定手段１４は、機関回転数に基づいてノック判定レベルを設定する。上記の機関回転数は、例えば周知のクランク角センサ１６により検出される。変更手段１８は、車両速度に基づいてノック判定レベルを変更する。上記の車両速度は、例えば車輪速度を検知する周知の車輪回転センサ２０により検出される。
【００１０】
ノック制御手段２２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の検出信号とノック判定レベルとに基づいて、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で、ノックセンサ１０の検出信号がノック判定レベル（強度及び頻度の少なくとも一方）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、ノックセンサ１０の検出信号が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は、ノック判定レベル設定手段１４及び変更手段１８によるノック判定レベルの設定及び変更処理を簡略的に示すフローチャートである。
【００１２】
Ｓ（ステップ）１では、車輪回転センサ２０により検出される車両速度ＶＳＰが、所定の車速騒音しきい値ＶＳＰｋｓｌ以上であるかを判定する。車両速度ＶＳＰがしきい値ＶＳＰｋｓ以上の高車速時には、Ｓ１からＳ２へ進み、機関回転数Ｎｅから高車速時ノック判定強度しきい値回転数テーブルＫＳＬｈｉ（）をルックアップして、高車速時ノック判定強度しきい値（第１のしきい値）ＫＳＬｌｏｗ（Ｎｅ）を算出し、これをノック判定強度しきい値ＫＳＬとして設定する。車両速度ＶＳＰがしきい値ＶＳＰｋｓｌ未満の低車速時には、Ｓ１からＳ３へ進み、機関回転数Ｎｅから低車速時ノック判定強度しきい値回転数テーブルＫＳＬｌｏｗ（）をルックアップして低車速時ノック判定強度しきい値（第２のしきい値）ＫＳＬｈｉ（Ｎｅ）を算出し、これをノック判定レベルすなわちノック判定強度しきい値ＫＳＬとして設定する。上記のＳ１が変更手段１８に相当し、Ｓ２及びＳ３がノック判定レベル設定手段１４に相当する。
【００１３】
図３に示すように、高車速時ノック判定強度しきい値テーブルＫＳＬｈｉ（）は、低車速時ノック判定強度しきい値テーブルＫＳＬｌｏｗ（）に比して高いレベルに設定されている。図４に示すように、ノック判定強度しきい値は、ノック強度であっても良く、ノック頻度であっても良い。いずれにしても、高車速時ノック判定強度しきい値ＫＳＬｈｉ（Ｎｅ）は、低車速時ノック判定強度しきい値ＫＳＬｌｏｗ（Ｎｅ）に比して高いレベルに設定される。従って、高車速時では低車速時に比して強いノッキングが許容される。また、図５に示すように、高車速時のノック遅角量が、低車速時のノック遅角量に比して低く抑制される。
【００１４】
図６のタイムチャートを参照して、車両速度が高くなると、車室内の騒音も大きくなる。この車両速度ＶＳＰが所定のしきい値ＶＳＰｋｓｌに達すると、上述したように、ノック判定強度しきい値（ノック判定レベル）ＫＳＬを、低車速時ノック判定強度しきい値ＫＳＬｌｏｗ（Ｎｅ）から高車速時ノック判定強度しきい値ＫＳＬｈｉ（Ｎｅ）へ変更し、そのレベルを高くするとともに、ノック遅角量を低く抑制する。これらの変更が上記のトレースノック制御（点火時期のフィードバック制御）に反映されて、点火時期が相対的に進角していく。このため、点火時期が進角限界ＭＢＴへ近づき、燃費消費率が低減していくとともに、軸トルクが増加していき、燃費・出力性能が向上する。ノック判定強度しきい値ＫＳＬを高くすることにより、ノック音は増加するが、車室内の騒音指数に対応する車両速度がしきい値ＶＳＰｋｓｌ以上の状況では、車室内の騒音が元々大きいので、ノック音が搭乗者に不快感を与えることはない。すなわち、ノック音レベル（Ｓ／Ｎ）が車室内の搭乗者に不快感を与えない所定のノック音レベル許容上限よりも低い値に維持される。
【００１５】
このように本実施例では、車室内の騒音指数に対応するパラメータである車速に応じて、ノッキング判定レベルを変更している。具体的には、車速が高く騒音が大きいときに、ノック判定強度しきい値ＫＳＬを高くして、搭乗者に不快感を与えない範囲で、ノッキングを積極的に許容し、ノッキングの過度な抑制による燃費・出力の低下を解消している。
【００１６】
人間がある騒音（Ｎ）下で、任意の音（Ｓ）を聞き分ける際には、Ｓ／Ｎによって代表される感度を持っている。例えば、Ｓが一定でＮが大きくなれば、そのＳは聞き取り難くなる。ノック音をＳ、ノック音以外の騒音をＮとした場合、Ｓ／Ｎが所定レベル以下であれば、ノック音Ｓが大きくても搭乗者に不快感を与えることはない。騒音Ｎは様々な要因により変化するため、防音などはできても、正確に変更・制御することは困難であるため、本実施例ではノック音Ｓを変更・制御することにより、Ｓ／Ｎすなわちノック音レベルを所定の許容上限よりも低く保持している（図６参照）。
【００１７】
車両速度は、路面とタイヤのロードノイズの他、振動・風きり音などとほぼ比例関係にあり、車室内の騒音指数に密接に関係している。具体的には、図７に示すように、車両速度が増加するに従って騒音指数が増加する関係にある。また、車両速度を速度メータへ表示するためや、ＡＢＳ制御に用いるためなどに、車両には一般的に車両速度（車輪速度）を検出する車輪回転センサ２０が装備されている。従って、車両速度を騒音指数のパラメータとして用いることにより、ノック判定強度しきい値ＫＳＬの変更を比較的精度良く行うことができる上に、新たに騒音指数のパラメータを検出するセンサなどを追加する必要がなく、コスト的に有利である。
【００１８】
騒音指数は車速のみに依存するわけではなく、路面条件などとも関連している。従って、上記実施例のように車速のみを騒音指数のパラメータとして与えている場合、この車速に応じてノック判定レベルＫＳＬを過度に緻密に変更・制御してもあまり効果はない。上記の実施例では、騒音レベルの変曲点に相当する車速騒音しきい値ＶＳＰｋｓｌを境に、騒音判定レベルをＫＳＬｈｉ（Ｎｅ）とＫＳＬｌｏｗ（Ｎｅ）の２つのレベルに切り換える簡素な構成となっているが、これでも充分に上述した作用効果を得ることができる。
【００１９】
以上のように本発明を具体的な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、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形、変更を含むものである。例えば、騒音指数のパラメータを精度良く検出できるような場合、このパラメータに応じて無段階（連続的）にノック判定レベルを変更・制御しても良い。また、ノック制御手段２２が、ノッキングの検出時に燃料噴射量を一時的に増量補正し、燃焼室内の温度を低下させることで、ノッキングを抑制するようなものでも良い。
【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】上記実施例のノック判定レベルの設定処理を簡略的に示すフローチャート。
【図３】低車速時と高車速時のノック判定レベルの相異を示す特性図。
【図４】低車速時と高車速時のノック強度とノック頻度の関係を示す特性図。
【図５】低車速時と高車速時のノック遅角量の相異を示す特性図。
【図６】本実施例の動作を示すタイムチャート。
【図７】車両速度と車室内の騒音指数との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１０…ノックセンサ
１４…ノック判定レベル設定手段
１８…変更手段
２０…車速センサ
２２…ノック制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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