(57)【要約】    【課題】  排気温度上昇を伴わないノッキング制御を実現する。    【解決手段】  コンピュータを内蔵した制御装置２４は、ノッキングの発生を検出するノックセンサ２２からの出力に基づいて、内燃機関１０にノッキングが発生したか否かを判定する。そして、制御装置２４は、ノッキングが発生したと判定すると、アクセルペダル１４と機械的に連結されたメインスロットル弁１６に直列に配設され、かつ、アクチュエータ１８により駆動されるサブスロットル弁２０の開度を減少させ、内燃機関１０への吸気流量を減少させる。内燃機関１０への吸気流量が減少すると、機関出力が低下することから、排気温度の上昇を伴わずにノッキングを回避することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッキングの発生を検出するノッキング検出手段と、
該ノッキング検出手段によりノッキングの発生が検出されたときに、内燃機関への吸気流量を減少させる吸気流量減少手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項２】
前記吸気流量減少手段は、内燃機関への吸気流量を所定量だけ減少させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項３】
前記ノッキング検出手段は、ノッキングの発生に加えその強度も検出可能に構成され、
前記吸気流量減少手段は、ノッキングの強度に応じた所定量だけ、内燃機関への吸気流量を減少させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項４】
前記吸気流量減少手段は、アクセルペダルと機械的に連結されたスロットル弁に直列に配設され、かつ、アクチュエータにより駆動されるサブスロットル弁の開度を減少させることで、内燃機関への吸気流量を減少させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【請求項５】
前記吸気流量減少手段は、アクセルペダルの操作量に応じて電気的に駆動される電子制御スロットル弁の開度を強制的に減少させることで、内燃機関への吸気流量を減少させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のノッキング制御装置。
【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制御装置において、特に、排気温度上昇を伴わないノッキング制御を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のノッキング制御装置として、特開２００２−３０３１６７号公報（特許文献１）及び特開２００１−２７１６６４号公報（特許文献２）に開示されるように、ノッキング発生時に点火時期を遅角するものが公知である。
【特許文献１】特開２００２−３０３１６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、内燃機関には、点火時期を遅角すると、排気温度が上昇する特性がある。このため、ノッキングを回避すべく点火時期を大幅に遅角すると、特に、トラックなどの高負荷運転が要求される内燃機関では、排気温度が許容温度以上に上昇し、熱的影響を残してしまうおそれがあった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ノッキング発生時に吸気流量を減少させることで、ノッキング回避のための点火時期の遅角を不要とし、排気温度上昇を伴わない内燃機関のノッキング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】
【０００４】
このため、請求項１記載の発明では、ノッキングの発生を検出するノッキング検出手段と、該ノッキング検出手段によりノッキングの発生が検出されたときに、内燃機関への吸気流量を減少させる吸気流量減少手段と、を含んで内燃機関のノッキング制御装置を構成したことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記吸気流量減少手段は、内燃機関への吸気流量を所定量だけ減少させることを特徴とする。
【０００５】
請求項３記載の発明では、前記ノッキング検出手段は、ノッキングの発生に加えその強度も検出可能に構成され、前記吸気流量減少手段は、ノッキングの強度に応じた所定量だけ、内燃機関への吸気流量を減少させることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記吸気流量減少手段は、アクセルペダルと機械的に連結されたスロットル弁に直列に配設され、かつ、アクチュエータにより駆動されるサブスロットル弁の開度を減少させることで、内燃機関への吸気流量を減少させることを特徴とする。
【０００６】
請求項５記載の発明では、前記吸気流量減少手段は、アクセルペダルの操作量に応じて電気的に駆動される電子制御スロットル弁の開度を強制的に減少させることで、内燃機関への吸気流量を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、ノッキングが発生したときには、内燃機関への吸気流量が減少される。このため、吸気流量の減少に伴って機関出力が低下し、排気温度が低下することから、排気温度の上昇を伴わずにノッキングを回避することができる。即ち、機関出力の低下により排気温度が低下するため、燃料と空気との混合気が点火された後、火炎が伝搬していくまえに未燃焼混合気が着火することが抑制される。このため、点火時期を遅角させなくとも、未燃焼混合気が着火して急激な燃焼を起こし、その音速を超える衝撃波が燃焼室壁に反射して発生するノッキングを効果的に防止できる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、ノッキングが発生したときには、これが回避されるまで、内燃機関への吸気流量が所定量だけ徐々に減少される。このため、制御負荷の増大及び機関出力の急激な変動を抑制しつつ、ノッキングを効果的に回避できる。
請求項３記載の発明によれば、ノッキングが発生したときには、これが回避されるまで、ノッキングの強度に応じた所定量だけ、内燃機関への吸気流量が徐々に減少される。このため、内燃機関への吸気流量は、ノッキングが発生した直後は大きくその後は徐々に小さく減少するため、ノッキングを短時間かつ収束容易に回避することができる。従って、ノッキング発生直前は機関出力が最大であるという内燃機関の特性を利用した限界制御が可能となる。
【０００９】
請求項４記載の発明によれば、アクセルペダルと機械的に連結されたスロットル弁に直列に配設され、かつ、アクチュエータにより駆動されるサブスロットル弁の開度を減少させることで、内燃機関への吸気流量を減少させることができる。このため、サブスロットル弁を備えた内燃機関であれば、新たな機器を追加しなくとも制御内容を小変更するだけで、本発明による効果を享受することができる。
【００１０】
請求項５記載の発明によれば、アクセルペダルの操作量に応じて電気的に駆動される電子制御スロットル弁の開度を強制的に減少させることで、内燃機関への吸気流量を減少させることができる。このため、近年実用化されている電子制御スロットル弁を活用して、制御内容を小変更するだけで、コスト上昇などを極力抑制しつつ、本発明による効果を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
本発明の第１実施形態を示す図１において、火花点火式内燃機関（以下「内燃機関」という）１０の吸気通路１２には、吸気流通方向に沿って、アクセルペダル１４と機械的に連結されたメインスロットル弁１６と、モータなどのアクチュエータ１８により駆動されるサブスロットル弁２０と、が直列に配設される。サブスロットル弁２０は、内燃機関１０にノッキングが発生していないときには、図中実線で示すように、その開度が全開に保持される。また、内燃機関１０のシリンダブロックには、ノッキングの発生を検出する公知のノックセンサ２２（ノッキング検出手段）が取り付けられる。そして、ノックセンサ２２からの出力信号は、コンピュータを内蔵した制御装置２４に入力され、そのＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムによりノッキング制御を実現すべく、サブスロットル弁２０の開度を増減するアクチュエータ１８が制御される。なお、制御装置２４は、アクチュエータ１８及びサブスロットル弁２０と協働して、吸気流量減少手段を実現する。
【００１２】
図２は、制御装置２４において、内燃機関１０の始動開始後所定時間ごとに繰り返し実行されるノッキング制御の内容を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、ノックセンサ２２からの出力信号に基づいて、内燃機関１０にノッキングが発生しているか否かを判定する。そして、ノッキングが発生していればステップ２へと進み（Ｙｅｓ）、内燃機関１０への吸気流量を減少させるべく、アクチュエータ１８に対して、サブスロットル弁２０の開度を所定開度だけ減少させるための制御信号を出力する。一方、ノッキングが発生していなければステップ３へと進み（Ｎｏ）、内燃機関１０への吸気流量を増加して機関出力を向上させるべく、アクチュエータ１８に対して、サブスロットル弁２０の開度を徐々に増加させるための制御信号を出力する。
【００１３】
かかる制御によれば、内燃機関１０にノッキングが発生したときには、図３に示すように、サブスロットル弁２０の開度は、ノッキングが回避されるまで、全開状態からステップ的に徐々に減少する。このため、内燃機関１０への吸気流量が徐々に減少し、機関出力が滑らかに低下することから、排気温度の上昇を伴わずにノッキングを回避することができる。即ち、点火時期の遅角によりノッキングを回避する従来技術では、図４（Ａ）に示すように、発生しているノッキングの強度を小さくすべく点火時期を遅角させるにしたがって、同図（Ｂ）に示すように、排気温度が上昇することは避けられない。しかし、吸気流量の減少によりノッキングを回避する本発明では、図５（Ａ）に示すように、発生しているノッキングの強度を小さくすべくサブスロットル弁２０の開度を減少させるにしたがって、同図（Ｂ）に示すように、機関出力の低下に起因して排気温度が下降する。このため、燃料と空気との混合気が点火された後、火炎が伝搬していくまえに未燃焼混合気が着火して急激な燃焼を起こし、その音速を越す衝撃波が燃焼室壁に反射して発生するというノッキングを効果的に防止できる。
【００１４】
一方、吸気流量の減少によりノッキングが回避された後には、図３に示すように、サブスロットル弁２０の開度が全開状態まで徐々に増加（復帰）する。このため、ノッキング回避後には、機関出力の急激な変動を抑制しつつ、アクセルペダル１４の操作量に応じた機関出力を確保することができる。
ここで、ノックセンサ２２がノッキングの強度を検出可能であれば、サブスロットル弁２０の開度を、図６に示すように、ノッキング強度に応じた所定開度（開度低減量）だけ減少させるようにしてもよい。このようにすれば、内燃機関１０にノッキングが発生したときには、図７に示すように、サブスロットル弁２０の開度は、最初は大きくその後は徐々に小さく減少するため、ノッキングを短時間かつ収束容易に回避することができる。従って、ノッキング発生直前は機関出力が最大であるという内燃機関の特性を利用した限界制御が可能となる。
【００１５】
ここで、アクチュエータ１８により駆動されるサブスロットル弁２０に代えて、図８に示すように、モータなどのアクチュエータ２６により電気的に駆動される電子制御スロットル弁（以下「電制スロットル弁」という）２８を用いて、内燃機関１０への吸気流量を減少させるようにしてもよい。なお、基本的な構成などは、先の実施形態と同様であるので、重複説明を避けるためその説明を省略する。
【００１６】
即ち、アクセルペダル１４には、その操作量を検出するためのアクセル開度センサ３０が付設される。そして、アクセル開度センサ３０からの出力信号は制御装置２４に入力され、アクセルペダル操作量及び他の要件（例えば、機関回転速度）に基づいて、電制スロットル弁２８の開度が演算される。内燃機関１０にノッキングが発生していないときには、制御装置２４は、電制スロットル弁２８を演算開度に制御すべく、アクチュエータ２６に対して制御信号を出力する。一方、内燃機関１０にノッキングが発生したときには、アクセルペダル１４の操作量に応じた電制スロットル弁２８の開度を、強制的に閉方向に閉じるべく、アクチュエータ２６に対して制御信号を出力する。
【００１７】
従って、近年実用化されている電制スロットル弁を活用して、制御内容を小変更するだけで、排気温度の上昇を伴わないノッキング制御が実現され、コスト上昇などを極力抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図
【図２】ノッキング制御内容を示すフローチャート
【図３】ノッキングを回避するためのサブスロットル弁の制御内容の説明図
【図４】従来技術における制御特性を示し、（Ａ）は点火時期とノッキング強度との関連図、（Ｂ）は点火時期と排気温度との関連図
【図５】本発明における制御特性を示し、（Ａ）はサブスロットル弁開度とノッキング強度との関連図、（Ｂ）はサブスロットル弁開度と排気温度との関連図
【図６】ノッキング強度に応じた開度低減量が設定されたマップの説明図
【図７】ノッキングを回避するためのサブスロットル弁の他の制御内容の説明図
【図８】本発明の第２実施形態の構成図
【符号の説明】
【００１９】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  アクセルペダル
１６  メインスロットル弁
１８  アクチュエータ
２０  サブスロットル弁
２２  ノックセンサ
２４  制御装置
２６  アクチュエータ
２８  電制スロットル弁
３０  アクセル開度センサ
【図１】
2005155512.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005155512.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005155512.tif 000008
【図７】
2005155512.tif 000009
【図８】
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