(57)【要約】【課題】疑似ノッキングが検出される状況下でも好適な内燃機関のノック制御装置を得る。【解決手段】点火タイミング取得部１８は、ノック検出機構１４によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正し、またノック検出機構１４によってノッキングが検出されていないときに、所定のタイミングで点火タイミングを進角補正する。このとき、点火タイミングに応じて遅角補正量および／または進角補正量が変更される。【選択図】図１
2005127154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノック検出機構によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正する遅角補正部と、
ノック検出機構によってノッキングが検出されていないときに、点火タイミングを進角補正する進角補正部と、
を備え、
点火タイミングに応じて前記進角補正における進角補正量が変更されることを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【請求項２】
点火タイミングと既定値との差に応じて前記進角補正量が変更されることを特徴とする請求項１に記載のノック制御装置。
【請求項３】
さらに、点火タイミングの履歴からその学習値を取得する学習処理部を備え、当該学習値を前記既定値とすることを特徴とする請求項２に記載のノック制御装置。
【請求項４】
前記学習値が取得されていない状態では、前記進角補正量を一定とすることを特徴とする請求項３に記載のノック制御装置。
【請求項５】
さらに、内燃機関の運転状態に応じて前記進角補正量が変更されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のノック制御装置。
【請求項６】
さらに、点火タイミングに応じて前記進角補正の実行タイミングが変更されることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一つに記載のノック制御装置。
【請求項７】
さらに、点火タイミングに応じて前記遅角補正における遅角補正量が変更されることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一つに記載のノック制御装置。
【請求項８】
ノック検出機構によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正する遅角補正部と、
ノック検出機構によってノッキングが検出されていないときに、点火タイミングを進角補正する進角補正部と、
を備え、
点火タイミングに応じて前記進角補正における進角補正の実行タイミングが変更されることを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【請求項９】
ノック検出機構によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正する遅角補正部と、
ノック検出機構によってノッキングが検出されていないときに、点火タイミングを進角補正する進角補正部と、
を備え、
点火タイミングに応じて前記遅角補正における遅角補正量が変更されることを特徴とする内燃機関のノック制御装置。
【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抑制すべく点火タイミングを制御するノック制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のノッキングとは、燃焼室内で点火プラグからの火炎伝播が届いていない未燃焼混合気が自然発火する現象である。ノッキングは、点火プラグの電極やピストンの過熱、溶損等の原因となるため、それがなるべく発生しないように種々の対策が講じられる。通常、燃焼室等のスペックや点火タイミングは、ノッキングが生じないように設定されるが、バルブや点火プラグその他の燃焼室内におけるデポジットの付着等により、経時的にノッキングが発生しやすくなってしまう場合もある。そこで、ノッキングの発生をなるべく抑制すべく、従来より、点火タイミングの制御が行われている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
点火タイミングの制御では、ノックセンサによってノッキングが検出されたときには点火タイミングを遅角させるという制御を基本とする。そして、そのノッキングは一過性である可能性もあるため、所定のタイミングで点火タイミングを進角側に戻すという制御も行われている。ただし、その進角によってノッキングが検出された場合には点火タイミングを再び遅角させる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６４４４６号公報
【特許文献２】特開平５−１４１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした点火タイミング制御で用いられるノックセンサは、例えば歪みゲージ等で構成されており、内燃機関のシリンダブロック等に生じた振動を検出する。ところが、当該ノックセンサは、特許文献１にも開示されるように、異常燃焼に基づく「ノッキング」以外の現象（例えばノイズ等；いわゆる「疑似ノッキング」）を検出してしまう場合がある。「疑似ノッキング」は「ノッキング」とは全く異なる現象であるから、「ノッキング」のみを想定した点火タイミングの制御では、状況が却って悪化してしまうという場合がある。そこで、特許文献１では、燃焼圧力を検出することで「ノッキング」と「疑似ノッキング」との判別を行うようにしているが、本発明は、それとは異なるアプローチにより、疑似ノッキングが検出されるような状況下において好適な点火タイミング制御を図ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるノック制御装置は、ノック検出機構によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正する遅角補正部と、ノック検出機構によってノッキングが検出されていないときに、点火タイミングを進角補正する進角補正部と、を備え、点火タイミングに応じて上記進角補正における進角補正量が変更される。
【０００７】
また、上記本発明にかかるノック制御装置では、点火タイミングと既定値との差に応じて上記進角補正量が変更されるのが好適である。
【０００８】
また、上記本発明にかかるノック制御装置では、さらに、点火タイミングの履歴からその学習値を取得する学習処理部を備え、当該学習値を上記既定値とするのが好適である。
【０００９】
また、上記本発明にかかるノック制御装置では、上記学習値が取得されていない状態では、上記進角補正量を一定とするのが好適である。
【００１０】
また、上記本発明にかかるノック制御装置では、さらに、内燃機関の運転状態に応じて上記進角補正量が変更されるのが好適である。
【００１１】
また、上記本発明にかかるノック制御装置では、さらに、点火タイミングに応じて上記進角補正の実行タイミングが変更されるのが好適である。
【００１２】
また、上記本発明にかかるノック制御装置では、さらに、点火タイミングに応じて上記遅角補正における遅角補正量が変更されるのが好適である。
【００１３】
また、本発明にかかるノック制御装置は、ノック検出機構によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正する遅角補正部と、ノック検出機構によってノッキングが検出されていないときに、点火タイミングを進角補正する進角補正部と、を備え、点火タイミングに応じて上記進角補正における進角補正の実行タイミングが変更される。
【００１４】
また、本発明にかかるノック制御装置は、ノック検出機構によってノッキングが検出されたときに、点火タイミングを遅角補正する遅角補正部と、ノック検出機構によってノッキングが検出されていないときに、点火タイミングを進角補正する進角補正部と、を備え、点火タイミングに応じて上記遅角補正における遅角補正量が変更される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態にかかる車両エンジン用ノック制御装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかるノック制御装置１０の概略構成の一例を示す図、また図２は、ノック制御装置１０による点火タイミング制御における運転状態の区分の一例を示す図である。
【００１６】
図１のノック制御装置１０は、記憶部１２、ノック検出機構１４、運転状態検出機構１６、点火タイミング取得部１８、点火機構２０、および学習処理部２２を有する。これらのうち、記憶部１２、点火タイミング取得部１８および学習処理部２２は、好適には、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２４内に実装される。
【００１７】
記憶部１２には、点火タイミングの既定値を示す情報が格納される。ここで既定値とは、遅角補正／進角補正の基礎となる点火タイミングである。既定値としては、例えば、経時的に変化する学習値（後述）が用いられるが、エンジンの使用環境によっては、あるいは特定の運転状態においては、経時的に変化しない固定値（例えば理論的あるいは経験的に求めた点火タイミングの基準値）を用いることも可能である。
【００１８】
また、図１のノック制御装置１０では、決定された点火タイミングは、次に進角補正あるいは遅角補正が行われるまで維持される。そこで、記憶部１２には、決定された最新の点火タイミング（現行の点火タイミング）を示す情報が格納される。また、学習処理を行う場合には、最新の点火タイミングのみならず、その学習処理に必要な過去の点火タイミング（例えば現時点より所定期間前以降の点火タイミング）も、記憶部１２に格納される。
【００１９】
さらに、記憶部１２には、点火タイミング取得部１８での処理に必要な情報（例えば点火タイミングと遅角補正量あるいは進角補正量との相関関係を示す情報；例えばテーブルやマップ）も格納される。この情報については後に詳しく述べる。
【００２０】
ノック検出機構１４は、ノックセンサやローパスフィルタ等（いずれも図示せず）を含み、所定の周波数帯域に属する所定の強度以上の振動が検出されたときに、それが検出されたことを示す情報、あるいはその振動の強度を示す情報を出力する。
【００２１】
運転状態検出機構１６は、エンジンあるいは車両の種々の運転状態を検出するものであり、例えば、エアフローメータ、吸気温センサ、スロットル開度センサ、冷却水温センサ、酸素センサ、回転角センサ、基準角センサ（いずれも図示せず）等が、これに相当する。
【００２２】
点火タイミング取得部１８は、運転状態検出機構１６で検出された運転状態に対応する点火タイミングを取得する。また、点火タイミング取得部１８は、本発明の進角補正部および／または遅角補正部としても機能する。この点火タイミング取得部１８の動作については後に詳しく述べる。
【００２３】
点火機構２０は、点火プラグやイグナイタ（いずれも図示せず）等を含み、点火タイミング取得部１８によって取得された点火タイミングで燃焼室内の混合気の点火を実行する。
【００２４】
学習処理部２２は、点火タイミングの履歴（経時変化）から、学習値を取得する。この学習値は、例えば、過去所定期間内の点火タイミングの平均値としたり、あるいは過去所定期間における点火タイミングの経時変化に基づく予測値（外挿値）とするのが好適である。一例として、ノッキングが生じた（最も遅角側の）限界となる点火タイミングをベースに、当該タイミングから所定量だけ遅角側にオフセットしたタイミングとして取得することができる。
【００２５】
ところで、点火タイミングの制御はエンジンまたは車両の運転状態毎に行うことができる。図２の例では、エンジンの負荷が所定値（１回転あたりの吸気量０．６リットル）以上の場合において、エンジンの回転数が０ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ未満を運転領域Ａ、同３０００ｒｐｍ以上４５００ｒｐｍ未満を運転領域Ｂ、同４５００ｒｐｍ以上（６０００ｒｐｍ未満）を運転領域Ｃとし、さらにエンジンの負荷が所定値未満の場合を運転領域Ｄとしている。そして、この場合、記憶部１２には、運転領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）毎に、既定値や点火タイミング、各補正処理に必要な情報（例えばテーブルやマップ）等が格納される。なお、図２の運転領域（運転状態）の区分はあくまでも一例であって、ノック制御装置１０において取り扱うことのできる運転状態の区分はこの例には限定されない。また、点火タイミング（の制御）は、全気筒で統一してもよいし、各気筒毎に行ってもよい。
【００２６】
ここで、本実施形態にかかるノック制御装置１０による点火タイミングの制御（主として遅角補正）の一例についてより詳細に説明する。図３はその一例を示すフローチャートである。
【００２７】
点火タイミング取得部１８は、ノッキングの検出の有無によらず運転状態を逐次（リアルタイムに）取得している（ステップＳ１０）。ノッキングが検出されない場合（ステップＳ１１）、基本的にはその直前の点火タイミングが維持される（ステップＳ１８）。ただし、運転状態が変化した場合には、新たな運転状態に対応する既定値が点火タイミングとして取得され（ステップＳ１９）、また、進角補正の指示が入力された場合には、進角補正が実行される（ステップＳ２０）。進角補正の詳細については後述する。
【００２８】
一方、ノッキングが検出されると（ステップＳ１１）、点火タイミング取得部１８は、運転状態に応じた点火タイミングの既定値を記憶部１２から取得し（ステップＳ１２）、記憶部１２を参照して点火タイミングおよび既定値に対応する遅角補正量を取得する（ステップＳ１３）。そして、点火タイミング取得部１８は、その時点での点火タイミングを遅角補正量分だけ遅角させた値を、その時点における点火タイミングとして決定し（ステップＳ１４）、点火機構はその決定された点火タイミングで点火を実行する。このように各点火タイミングに応じて好適な遅角補正量を取得することにより、より緻密なノッキング抑制制御が実現される。
【００２９】
図４は、ステップＳ１３での処理の元とされる点火タイミングと遅角補正量との相関関係の一例を示す図である。この例では、その時点での点火タイミングと既定値との差異（すなわち点火タイミングの既定値に対する遅角量）が小さいほど遅角補正量を大きくし、その差異が大きいほど遅角補正量を小さくしている。その理由について説明すると、まず、ノッキングが検出された場合には、なるべく早くその状態を脱するのが望ましい。そこで、遅角補正量は比較的大きくとるのを基本とする。しかしながら、遅角補正はそもそも異常燃焼によるノッキングの抑制を目的としており、理論的または経験的に異常燃焼によるノッキングが殆ど発生しないと考えられる点火タイミング（最遅角点）以上の領域まで大幅に遅角してもその効果は殆ど無いと考えられる。また、点火タイミングが既定値から大きく乖離している状態（すなわち既定値から大きく遅角しているにも拘わらずノッキングが解消されていない状態）は疑似ノッキングである可能性が高いが、本来遅角による抑制効果の得にくい疑似ノッキングのためにさらに大きく遅角させるのは好ましくないとも言える。そこで、図４のように、点火タイミングと既定値との差異が小さいほど遅角補正量を大きくし、差異が大きいほど遅角補正量を小さくすることで、ノッキング状態のより迅速な解消と、誤遅角の抑制とを両立している。なお、図４では、点火タイミングと既定値との差異に応じて、遅角補正量が区間毎に直線的（１次関数）に変化するように設定しているが、これに限定されるものではなく、曲線的に変化するものでもよいし、運転状態毎に異なるテーブルを用いても良い。なお、この例では、遅角補正量の取得に際し、点火タイミングと既定値との差異に応じた遅角補正量を示す情報を用いるが、例えば、既定値としての学習値の経時変化が小さくかつ予め既知であるような状況では、点火タイミング自体に応じた遅角補正量を示す情報を用いてもよい。
【００３０】
図５は、図４に基づく遅角補正による点火タイミングの推移（経時変化）の一例を示す図である。ただし、これは、点火タイミングが既定値近傍（基準値近傍）にある状態でノッキングが検出され、最遅角点近傍までノッキングが解消されずに遅角補正された場合の例である。図５に示すように、図４に基づく遅角制御によれば、点火タイミングが既定値近傍にあるときには遅角補正量が大きいから点火タイミングの変化率が大きく、点火タイミングが既定値から大きく乖離しているときには遅角補正量が小さいから点火タイミングの変化率が小さくなる。
【００３１】
なお、上記ステップＳ１２〜Ｓ１４の遅角補正では、既定値として、学習処理部２２で取得された学習値を用いるのが好適であるが、このとき、学習値が全く取得されていない状態（記憶部１２に学習値が記憶されていない状態；例えば記憶部１２がリセットされた直後など）や学習処理に充分な期間が確保されていない状態では、その学習値を元に遅角補正を行うと、好適な点火タイミングが得られない場合も想定される。そこで、適切な学習値が取得されていない状態で遅角補正を行う場合（例えば、学習値取得開始直後例えば記憶部１２のリセットから、所定時間以上経過していない場合など）には（ステップＳ１５）、遅角補正量は一定値とし、しかもその補正量は比較的小さく設定する（少なくとも上記ステップＳ１３による遅角補正量の最大値より小さい値とする）のが好適である（ステップＳ１６）。
【００３２】
次に、本実施形態にかかるノック制御装置１０による点火タイミングの進角補正の一例についてより詳細に説明する。図６はその一例を示すフローチャートである。なお、上述したように、進角補正は、ノッキングが検出されていない状態で実行されることに留意されたい（図３のＳ１１およびＳ２０参照）。ノッキングが検出された状態で進角補正を行うと、ノッキングがさらに悪化してしまう可能性があるからである。
【００３３】
点火タイミング取得部１８は、指示信号をトリガとして進角補正処理を開始する（ステップＳ２１）。この指示は、所定のタイミング（例えば予め規定された一定の時間間隔）で実行される。
【００３４】
そしてこの例では、点火タイミング取得部１８は、まず、運転状態に応じた点火タイミングの既定値を記憶部１２から取得する（ステップＳ２２）。次いで点火タイミング取得部１８は、記憶部１２を参照して点火タイミングおよび既定値に対応する進角補正量を取得する（ステップＳ２３）。そして、点火タイミング取得部１８は、その時点での点火タイミングを進角補正量分だけ進角させた値をその時点における点火タイミングとして決定し（ステップＳ２４）、点火機構はその決定された点火タイミングで点火を実行する。このように各点火タイミングに応じて好適な進角補正量を取得することにより、より緻密に進角補正を実行することができる。なお、進角補正の場合も、上記遅角補正と同様、適切な学習値が取得されていない場合には（ステップＳ２５）、進角補正量を一定とするのが好適である（ステップＳ２６）。
【００３５】
図７は、ステップＳ２３での処理の元とされる点火タイミングと進角補正量との相関関係の一例を示す図である。この例では、その時点での点火タイミングと既定値との差異（すなわち点火タイミングの既定値に対する遅角量）が大きいほど進角補正量を大きくし、その差異が小さいほど進角補正量を小さくしている。点火タイミングが既定値から大きく乖離して遅角している状態は、検出された疑似ノッキングへの対応として大きく遅角制御された状態である可能性が高い。一方、点火タイミングが既定値からそれほど乖離していない状態は、異常燃焼によるノッキングが生じている状態である可能性が高い。そこで、図７のように、点火タイミングと既定値との差異が大きいほど進角補正量を大きくし、差異が小さいほど進角補正量を小さくすることで、点火タイミングのより迅速な既定値側への復帰（進角）を図りつつ、ノッキング領域への突入を抑制している。なお、図７では、点火タイミングと既定値との差異に応じて、進角補正量がある区間で直線的（１次関数）に変化するように設定されているが、これに限定されるものではなく、曲線的に変化するものでもよいし、運転状態毎に異なるテーブルを用いても良い。なお、この例では、進角補正量の取得にあたり、点火タイミングと既定値との差異に応じた進角補正量を示す情報を用いるが、例えば、既定値としての学習値の経時変化が小さくかつ予め既知であるような状況では、点火タイミング自体に応じた進角補正量を示す情報を用いてもよい。
【００３６】
図８は、図７に基づく進角補正による点火タイミングの推移（経時変化）の一例を示す図である。ただし、これは、点火タイミングが既定値から大幅に乖離した状態で進角補正の指示が出力され、既定値近傍（基準値近傍）までノッキングが生じることなく進角補正された場合の例である。この図８に示すように、図７に基づく進角補正によれば、点火タイミングが既定値から大きく乖離しているときには進角補正量が大きいから点火タイミングの変化率が大きく、点火タイミングが既定値近傍にあるときには進角補正量が小さいから点火タイミングの変化率が小さくなる。
【００３７】
なお、進角補正にあたっては、進角補正を実行するタイミングを点火タイミングに応じて変更するようにしてもよい。その場合、点火タイミング取得部１８は、例えば、点火タイミングと既定値との差異をモニタし、記憶部１２を参照してその差異に対応する進角補正タイミングを示す情報（例えば時間間隔）を取得する。
【００３８】
図９は、点火タイミングと進角補正を実行する時間間隔との相関関係の一例を示す図である。この例では、その時点での点火タイミングと既定値との差異（すなわち点火タイミングの既定値に対する遅角量）が大きいほど進角補正を実行する時間間隔を短くし、その差異が小さいほど当該時間間隔を大きくしている。点火タイミングが既定値から大きく乖離して遅角している状態は、検出された疑似ノッキングへの対応として大きく遅角制御された状態である可能性が高い。一方、点火タイミングが既定値からそれほど乖離していない状態は、異常燃焼によるノッキングが生じた状態である可能性が高い。そこで、図９のように、点火タイミングと既定値との差異が大きいほど時間間隔を短くし、差異が小さいほど時間間隔を大きくすることで、点火タイミングのより迅速な既定値側への復帰（進角）を図りつつ、ノッキング領域への突入を抑制している。なお、図９では、点火タイミングと既定値との差異に応じて、時間間隔が直線的（１次関数）に変化するように設定されているが、これに限定されるものではなく、曲線的に変化するものでもよいし、運転状態毎に異なるテーブルを用いても良い。また、運転状態毎に異なるテーブルを用いても良い。かかる進角補正を行った場合、点火タイミングは、例えば図８と同様に推移する。
【００３９】
進角補正のタイミングを可変制御する場合、進角補正量は一定としてもその効果は得られるが、適宜、点火タイミング（と既定値との差異）に応じて進角補正量と進角補正タイミングとの双方を制御するようにしてもよい。なお、進角補正量を一定とする場合、その補正量は比較的小さく設定する（少なくとも図７の進角補正量の最大値より小さい値とする）のが好適である。
【００４０】
以上のように、本実施形態にかかるノック制御装置は、点火タイミング（と既定値との差異）に応じて、遅角補正量の可変制御、進角補正量の可変制御、および進角補正タイミングの可変制御を実行することができるが、このうちいずれか一つのみが実行されるように構成してもよいし、任意の二つあるいは全てが実行されるように構成してもよい。複数を組み合わせて実行すれば、より効果的にノッキングを抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかるノック制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるノック制御装置における運転状態の区分の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるノック制御装置による遅角補正のフローチャートの一例である。
【図４】本発明の実施形態にかかるノック制御装置における点火タイミング（と既定値との差異）と遅角補正量との相関関係の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるノック制御装置によって遅角補正された場合における点火タイミングの推移の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるノック制御装置による進角補正のフローチャートの一例である。
【図７】本発明の実施形態にかかるノック制御装置における点火タイミング（と既定値との差異）と進角補正量との相関関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるノック制御装置によって進角補正された場合における点火タイミングの推移の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるノック制御装置における点火タイミング（と既定値との差異）と進角補正タイミングの時間間隔との相関関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ノック制御装置、１２  記憶部、１４  ノック検出機構、１６  運転状態検出機構、１８  点火タイミング取得部、２０  点火機構、２２  学習処理部、２４  ＥＣＵ。
【図１】
2005127154.tif 000003
【図２】
2005127154.tif 000004
【図３】
2005127154.tif 000005
【図４】
2005127154.tif 000006
【図５】
2005127154.tif 000007
【図６】
2005127154.tif 000008
【図７】
2005127154.tif 000009
【図８】
2005127154.tif 000010
【図９】
2005127154.tif 000011