JP5287103B2 - Method for predicting abnormal combustion of spark ignition engine, control device and control method for engine - Google Patents

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Description

本発明は、プリイグニッションなどのエンジンの異常燃焼の発生を予測し抑制する技術に関する。   The present invention relates to a technique for predicting and suppressing the occurrence of abnormal combustion of an engine such as pre-ignition.

圧縮比を高くすると燃費が向上することが従来より知られているが、高圧縮比にするとノッキングやプリイグニッションなどの異常燃焼が発生し易くなる。   It has been conventionally known that when the compression ratio is increased, fuel efficiency is improved. However, when the compression ratio is increased, abnormal combustion such as knocking and pre-ignition is likely to occur.

ここで、プリイグニッション(以下、プリイグ)は、エンジンの運転環境の変化などによってシリンダ内の混合気が点火後の正常燃焼時点(例えば、燃焼質量割合が10%に到達するクランク角度であるMB10%CA)より前に自己着火する現象である。プリイグはエンジンの信頼性に影響を及ぼすため、従来より、このプリイグの発生を精度良く検出し、抑制する技術が提案されている。   Here, the pre-ignition (hereinafter referred to as pre-ignition) is a normal combustion time point after the ignition of the air-fuel mixture in the cylinder due to a change in the operating environment of the engine (for example, MB10%, which is a crank angle at which the combustion mass ratio reaches 10%) It is a phenomenon of self-ignition before CA). Since the pre-ignition affects the reliability of the engine, conventionally, a technique for detecting and suppressing the occurrence of the pre-ignition with high accuracy has been proposed.

例えば、特許文献1には、燃焼イオン電流によってプリイグの前兆現象であるポストプリイグの発生の可否を判定し、発生時は燃料噴射増量又は点火時期をリタードすることが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes that whether or not post-pre-ignition, which is a precursor phenomenon of pre-ignition, is determined based on a combustion ion current, and retards the fuel injection increase amount or ignition timing.

また、特許文献2には、プリイグを検出又は予測し、プリイグの発生時又は予測時は、燃料噴射時期をリタードさせることが記載されている。   Patent Document 2 describes that a pre-ignition is detected or predicted, and the fuel injection timing is retarded when the pre-ignition occurs or is predicted.

さらに、特許文献3には、吸気弁閉時期をプリイグを抑制できるタイミングに補正することが記載されている。
特開2006−046140号公報 特開2002−339780号公報 特開2001−159348号公報
Furthermore, Patent Document 3 describes that the intake valve closing timing is corrected to a timing at which the pre-ignition can be suppressed.
JP 2006-046140 A JP 2002-339780 A JP 2001-159348 A

上記プリイグの検出または予測を精度良く行うことは、特許文献2,3のようにプリイグの発生を未然に抑制しエンジンの信頼性を向上させるために非常に重要な課題である。   Performing the detection or prediction of the preig with high accuracy is a very important issue in order to suppress the occurrence of the preig and improve the reliability of the engine as in Patent Documents 2 and 3.

また、特許文献1は、実際に発生するプリイグを検出するので、プリイグの発生を予測して事前に抑制することはできない。   Moreover, since patent document 1 detects the pre-ignition which actually generate | occur | produces, generation | occurrence | production of a pre-ignition cannot be estimated and suppressed beforehand.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、プリイグの予測精度を高めることで、プリイグの抑制制御が実行し易くなり、抑制効果を向上できる技術を実現することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to realize a technique capable of improving the suppression effect by increasing the prediction accuracy of the preig so that the preig suppression control can be easily performed.

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第1の形態は、火花点火式エンジンにおいて、エンジンが低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより、点火後の正常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する正常燃焼時点を求めてその値を記憶する工程と、前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して異常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する異常燃焼時点を求めてその値を記憶する工程と、前記異常燃焼時点を、現在の外部環境因子によって補正する工程と、前記補正後の異常燃焼時点が前記正常燃焼時点より以前にあって、両時点間の差が所定値以上のときに、前記燃焼制御パラメータを補正すべき異常燃焼発生を、燃焼開始前に予測する工程と、を有する。このように正常燃焼時点と外部環境因子によって補正された異常燃焼時点との差に基づいて異常燃焼を予測するので、異常燃焼の予測精度が向上し、その後の異常燃焼抑制制御が実行し易くなる。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a spark ignition type engine in which combustion control is preset for each engine load and speed in a low speed operation region. A step of determining a normal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in normal combustion after ignition by a parameter and storing the value; and a predetermined combustion mass ratio in abnormal combustion excluding the ignition timing from the combustion control parameter Determining the abnormal combustion time point at which the abnormal combustion time point is reached and storing the value, correcting the abnormal combustion time point according to a current external environmental factor, and the corrected abnormal combustion time point before the normal combustion time point. Yes Te, when the difference between the two time points is a predetermined value or more, the occurrence of the combustion control parameter abnormality to be corrected burning, and a step of predicting before combustion start, a That. As described above, the abnormal combustion is predicted based on the difference between the normal combustion time and the abnormal combustion time corrected by the external environmental factor, so that the prediction accuracy of the abnormal combustion is improved and the subsequent abnormal combustion suppression control is easily performed. .

また、第2の形態は、前記正常燃焼時点は、圧縮上死点後の膨張行程までの間に設定される。
このように異常燃焼の影響が少ない時期まで正常燃焼とみなすことでプリイグ抑制制御によるトルク低下を抑えることができる。
In the second mode, the normal combustion time is set between the compression top dead center and the expansion stroke.
Thus, the torque drop by the pre-ignition suppression control can be suppressed by assuming that the combustion is normal until the time when the influence of abnormal combustion is small.

また、第3の形態は、前記正常燃焼時点および異常燃焼時点での各所定の燃焼質量割合は、予め実験を行って得られたデータから構成されるマップとして記憶されている。このように正常燃焼時点と異常燃焼時点を予め実験により求めておくことで、所定燃焼質量割合となる燃焼開始時点での異常燃焼の予測精度を向上させることができる。   In the third embodiment, each predetermined combustion mass ratio at the normal combustion time point and the abnormal combustion time point is stored as a map composed of data obtained by conducting an experiment in advance. Thus, by obtaining the normal combustion point and the abnormal combustion point in advance through experiments, it is possible to improve the prediction accuracy of abnormal combustion at the start point of combustion at which the predetermined combustion mass ratio is obtained.

また、第4の形態は、火花点火式エンジンの制御方法であって、エンジンが所定回転数以下の低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより求められた点火後の正常燃焼における所定の燃焼割合に到達する正常燃焼時点と、前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して求められた所定の燃焼割合に到達する異常燃焼時点との差を求めて、異常燃焼の発生を、燃焼開始前に予測する工程と、前記予測結果に基づいて異常燃焼を抑制する方向に前記燃焼制御パラメータを補正する工程と、を有する。このように正常燃焼時点と異常燃焼時点との差に基づいてプリイグを予測するので、プリイグの予測精度が向上し、その後の異常燃焼抑制制御が実行し易くなる。
Further, the fourth embodiment is a spark ignition engine control method in which ignition is obtained by combustion control parameters set in advance for each engine load and speed in a low speed operation region where the engine is at a predetermined speed or less. Abnormal combustion is obtained by calculating a difference between a normal combustion time point that reaches a predetermined combustion rate in the subsequent normal combustion and an abnormal combustion time point that reaches a predetermined combustion rate obtained by excluding the ignition timing from the combustion control parameters. the generation, and a step of predicting before the start of combustion, and a step of correcting the combustion control parameter in the direction of suppressing the abnormal combustion on the basis of the prediction result. Thus, since the pre-ignition is predicted based on the difference between the normal combustion time and the abnormal combustion time, the prediction accuracy of the pre-ignition is improved and the subsequent abnormal combustion suppression control is easily performed.

また、第5の形態は、前記正常燃焼時点と異常燃焼時点との差が大きいほど、前記燃焼制御パラメータの補正量を拡大する。これにより異常燃焼をその度合に応じて効果的に抑制することができる。   In the fifth embodiment, the correction amount of the combustion control parameter is increased as the difference between the normal combustion time point and the abnormal combustion time point is larger. Thereby, abnormal combustion can be effectively suppressed according to the degree.

また、第6の形態は、火花点火式エンジンの制御装置において、エンジンが低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより、点火後の正常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する正常燃焼時点を求める第1の演算手段と、前記第1の演算手段により求められた正常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第1の記憶手段と、前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して異常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する異常燃焼時点を求める第2の演算手段と、前記第2の演算手段により求められた異常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第2の記憶手段と、前記異常燃焼時点を、現在の外部環境因子によって補正する第1の補正手段と、前記補正後の異常燃焼時点が、前記正常燃焼時点より以前にあって、両時点の差が所定値以上のときに、前記燃焼制御パラメータを補正すべき異常燃焼が発生すると、燃焼開始前に予測する予測手段と、前記予測手段による予測結果に基づいて、前記燃焼制御パラメータを補正する第2の補正手段と、を有する。このように正常燃焼時点と外部環境因子によって補正された異常燃焼時点との差に基づいて異常燃焼を予測するので、異常燃焼の予測精度が向上し、その後の異常燃焼抑制制御が実行し易くなる。
Further, according to a sixth aspect, in the spark ignition engine control device, when the engine is in a low speed operation region, a predetermined combustion mass is obtained in normal combustion after ignition by a combustion control parameter set in advance for each load and speed of the engine. A first computing means for obtaining a normal combustion time point that reaches the ratio, a first storage means for storing a parameter value at the normal combustion time obtained by the first computing means, and an ignition timing from the combustion control parameter. And a second computing means for obtaining an abnormal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in abnormal combustion, and a second parameter value for storing the parameter value at the abnormal combustion time obtained by the second computing means. Storage means; first correction means for correcting the abnormal combustion time point according to a current external environmental factor; and the corrected abnormal combustion time point is the normal combustion time. And before a the time point, when the difference between the two time points is a predetermined value or more, when the combustion control parameter abnormal combustion to be corrected is generated, a prediction means for predicting prior to the start combustion, the prediction result of the predicting means And a second correction means for correcting the combustion control parameter based on the second correction means. As described above, the abnormal combustion is predicted based on the difference between the normal combustion time and the abnormal combustion time corrected by the external environmental factor, so that the prediction accuracy of the abnormal combustion is improved and the subsequent abnormal combustion suppression control is easily performed. .

また、第7の形態は、火花点火式エンジンの制御装置において、エンジンが低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより、点火後の正常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する正常燃焼時点を求める第1の演算手段と、前記第1の演算手段により求められた正常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第1の記憶手段と、前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して異常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する異常燃焼時点を求める第2の演算手段と、前記第2の演算手段により求められた異常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第2の記憶手段と、前記正常燃焼時点と異常燃焼時点との差に基づいて、異常燃焼の発生を、燃焼開始前に予測する予測手段と、前記予測手段による予測結果に基づいて、前記異常燃焼を抑制する方向に前記燃焼制御パラメータを補正する第2の補正手段と、を有する。このように正常燃焼時点と異常燃焼時点との差に基づいて異常燃焼を予測するので、異常燃焼の予測精度が向上し、その後の異常燃焼抑制制御が実行し易くなる。 Further, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided a spark ignition type engine control apparatus, wherein a predetermined combustion mass is obtained in normal combustion after ignition by a combustion control parameter set in advance for each engine load and speed when the engine is in a low speed operation region. A first computing means for obtaining a normal combustion time point that reaches the ratio, a first storage means for storing a parameter value at the normal combustion time obtained by the first computing means, and an ignition timing from the combustion control parameter. And a second computing means for obtaining an abnormal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in abnormal combustion, and a second parameter value for storing the parameter value at the abnormal combustion time obtained by the second computing means. storage means, based on a difference between the normal combustion time and abnormal combustion time, the occurrence of abnormal combustion, a prediction means for predicting prior to start of combustion, the prediction means Based on the prediction result by, having a second correcting means for correcting the combustion control parameter in the direction of suppressing the abnormal combustion. Thus, abnormal combustion is predicted based on the difference between the normal combustion time point and the abnormal combustion time point, so that the prediction accuracy of the abnormal combustion is improved and the subsequent abnormal combustion suppression control is easily performed.

また、第8の形態は、前記正常燃焼時点および異常燃焼時点での各所定の燃焼質量割合は、予め実験を行って得られたデータから構成されるマップとして記憶されている。このように正常燃焼時点と異常燃焼時点を予め実験により求めておくことで、所定燃焼質量割合となる燃焼開始時点での異常燃焼の予測精度を向上させることができる。   In the eighth embodiment, each predetermined combustion mass ratio at the normal combustion time point and the abnormal combustion time point is stored as a map composed of data obtained by conducting an experiment in advance. Thus, by obtaining the normal combustion point and the abnormal combustion point in advance through experiments, it is possible to improve the prediction accuracy of abnormal combustion at the start point of combustion at which the predetermined combustion mass ratio is obtained.

また、第9の形態は、吸気湿度が低いほど、前記第1の補正手段による補正量を拡大する。このように異常燃焼が発生し易い環境において抑制効果を高めて、エンジンの信頼性を向上させることができる。   In the ninth embodiment, the correction amount by the first correction unit is increased as the intake air humidity is lower. Thus, the suppression effect can be enhanced in an environment where abnormal combustion is likely to occur, and the reliability of the engine can be improved.

また、第10の形態は、吸気温度が高いほど、前記第1の補正手段による補正量を拡大する。このように異常燃焼が発生し易い環境において抑制効果を高めて、エンジンの信頼性を向上させることができる。   In the tenth mode, the correction amount by the first correction unit is increased as the intake air temperature is higher. Thus, the suppression effect can be enhanced in an environment where abnormal combustion is likely to occur, and the reliability of the engine can be improved.

本発明によれば、正常燃焼時点と外部環境因子によって補正された異常燃焼時点との差に基づいて異常燃焼を予測するので、異常燃焼の予測精度が向上し、その後の異常燃焼抑制制御が実行し易くなる。   According to the present invention, the abnormal combustion is predicted based on the difference between the normal combustion time point and the abnormal combustion time point corrected by the external environmental factor, so that the prediction accuracy of the abnormal combustion is improved and the subsequent abnormal combustion suppression control is executed. It becomes easy to do.

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。   The embodiment described below is an example as means for realizing the present invention, and the present invention can be applied to a modified or modified embodiment described below without departing from the spirit of the present invention.

[エンジンの制御装置]
図1は、本発明に係る実施形態のエンジン制御系を示す概略構成図である。図2は、本発明に係る実施形態のエンジン制御系のブロック図である。
[Engine control unit]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine control system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of an engine control system according to the embodiment of the present invention.

図1に示すように、エンジン4は火花点火式直噴エンジンであって、4つのシリンダ11を有し、クランクシャフト14から自動変速機5に駆動力が伝達される。   As shown in FIG. 1, the engine 4 is a spark ignition direct injection engine, has four cylinders 11, and driving force is transmitted from the crankshaft 14 to the automatic transmission 5.

エンジン4は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えており、ブロック12の内部にシリンダ11が形成されている。シリンダブロック12にはクランクシャフト14が回転自在に軸支されており、このクランクシャフト14が、コネクティングロッド16を介してピストン15に連結されている。   The engine 4 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 mounted thereon, and a cylinder 11 is formed inside the block 12. A crankshaft 14 is rotatably supported on the cylinder block 12, and the crankshaft 14 is connected to a piston 15 via a connecting rod 16.

ピストン15は、各シリンダ11内に摺動自在に嵌挿されており、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室17を区画している。各シリンダ11に対して2つの吸気ポート18がシリンダヘッド13に形成され、それぞれが燃焼室17に連通している。同様に、各シリンダ11に対して2つの排気ポート19がシリンダヘッド13に形成され、それぞれが燃焼室17に連通している。   The piston 15 is slidably inserted into each cylinder 11, and defines a combustion chamber 17 together with the cylinder 11 and the cylinder head 13. Two intake ports 18 for each cylinder 11 are formed in the cylinder head 13 and communicate with the combustion chamber 17. Similarly, two exhaust ports 19 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11, and each communicates with the combustion chamber 17.

吸気弁21及び排気弁22は、それぞれ吸気ポート18及び排気ポート19を燃焼室17から遮断(閉)することができるように配設されている。吸気弁21は吸気弁駆動機構30により、排気弁22は排気弁駆動機構40により、それぞれ駆動され、それによって所定のタイミングで往復動して、吸気ポート18及び排気ポート19を開閉する。   The intake valve 21 and the exhaust valve 22 are arranged so that the intake port 18 and the exhaust port 19 can be shut off (closed) from the combustion chamber 17, respectively. The intake valve 21 is driven by the intake valve drive mechanism 30 and the exhaust valve 22 is driven by the exhaust valve drive mechanism 40, thereby reciprocating at a predetermined timing to open and close the intake port 18 and the exhaust port 19.

吸気弁駆動機構30及び排気弁駆動機構40は、それぞれ吸気カムシャフト31及び排気カムシャフト41を有する。カムシャフト31,41は、チェーンやスプロケット等の動力伝達機構を介してクランクシャフト14に連結されている。   The intake valve drive mechanism 30 and the exhaust valve drive mechanism 40 have an intake camshaft 31 and an exhaust camshaft 41, respectively. The camshafts 31 and 41 are connected to the crankshaft 14 via a power transmission mechanism such as a chain or a sprocket.

吸気弁駆動機構30は、吸気カムシャフト31の位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な位相可変機構(Variable Valve Timing:VVT)32を含んでいる。VVT32は、動力伝達機構と吸気カムシャフト31との間に設けられている。このVVT32は、クランクシャフト14により直接駆動され且つ吸気カムシャフト31と同軸に配置された被駆動軸(不図示)と吸気カムシャフト31との間に、エンジン制御器100からの制御信号(バルブ位相角)VVTDに応じた位相差を設けるように構成されている。これにより、空気量(有効圧縮比)の調整が行われる。   The intake valve drive mechanism 30 includes a variable valve timing (VVT) 32 that can continuously change the phase of the intake camshaft 31 within a predetermined angle range. The VVT 32 is provided between the power transmission mechanism and the intake camshaft 31. The VVT 32 is directly driven by the crankshaft 14 and is connected to a driven shaft (not shown) coaxially arranged with the intake camshaft 31 and the intake camshaft 31 with a control signal (valve phase) from the engine controller 100. Angle) It is configured to provide a phase difference according to VVTD. Thereby, adjustment of air quantity (effective compression ratio) is performed.

VVT32は、例えば液圧式や電磁式等の位相可変機構とすることができる。液圧式の場合、被駆動軸と吸気カムシャフト31との間に周方向に並ぶ複数の液室を設け、それらの液室間に圧力差を設けることによって、上記位相差を作り出すことができる。電磁式の場合、被駆動軸と吸気カムシャフト31との間に電磁石と一方向に位相差を設けるような付勢力を生じるスプリングとを有する構成とし、その電磁石に電力を付与することによって前記位相差を作り出すことができる。   The VVT 32 can be a phase variable mechanism such as a hydraulic type or an electromagnetic type. In the case of the hydraulic type, a plurality of liquid chambers arranged in the circumferential direction are provided between the driven shaft and the intake camshaft 31, and the above-described phase difference can be created by providing a pressure difference between these liquid chambers. In the case of the electromagnetic type, the electromagnet and the intake camshaft 31 are provided with a spring that generates an urging force that provides a phase difference in one direction between the driven shaft and the intake camshaft 31. A phase difference can be created.

吸気カムシャフト31の位相角は、カム角センサ35により検出され、その出力信号VVTAがエンジン制御器100に入力される。   The phase angle of intake camshaft 31 is detected by cam angle sensor 35, and its output signal VVTA is input to engine controller 100.

点火プラグ51は、シリンダヘッド13に取り付けられている。点火機構52は、エンジン制御器100からの制御信号(点火時期)SAを受けて、点火プラグ51が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。これにより、点火時期の調整が行われる。   The spark plug 51 is attached to the cylinder head 13. The ignition mechanism 52 receives a control signal (ignition timing) SA from the engine controller 100 and energizes the ignition plug 51 so that a spark is generated at a desired ignition timing. As a result, the ignition timing is adjusted.

燃料噴射弁53は、周知の構造でシリンダヘッド13の一側(図では吸気側)に取り付けられている。燃料噴射弁53の先端は、上下方向については2つの吸気ポート18の下方に、また、水平方向については2つの吸気ポート18の中間に位置して、燃焼室17内に臨んでいる。   The fuel injection valve 53 is attached to one side (intake side in the figure) of the cylinder head 13 with a known structure. The tip of the fuel injection valve 53 faces the combustion chamber 17 so as to be positioned below the two intake ports 18 in the vertical direction and in the middle of the two intake ports 18 in the horizontal direction.

燃料供給機構54は、燃料噴射弁53に燃料を昇圧して供給する高圧ポンプ(不図示)と、この高圧ポンプに対して燃料タンクからの燃料を送る配管やホース等と、燃料噴射弁53を駆動する電気回路と、を備えている。この電気回路は、エンジン制御器100からの制御パルス信号(燃料噴射量FPおよび噴射時期FT)を受けて燃料噴射弁53のソレノイドを作動させ、所定量の燃料を所定の噴射タイミングで燃焼室17内に噴射させる。   The fuel supply mechanism 54 includes a high-pressure pump (not shown) that boosts and supplies fuel to the fuel injection valve 53, piping and hoses that supply fuel from the fuel tank to the high-pressure pump, and the fuel injection valve 53. And an electric circuit to be driven. This electric circuit receives a control pulse signal (fuel injection amount FP and injection timing FT) from the engine controller 100 to actuate a solenoid of the fuel injection valve 53, and a predetermined amount of fuel is injected into the combustion chamber 17 at a predetermined injection timing. Inject into.

吸気ポート18は、吸気マニホルド55内の吸気通路55bによってサージタンク55aに連通している。図示しないエアクリーナからの吸気流は、スロットルボデー56を通過してサージタンク55aに供給される。スロットルボデー56にはスロットル弁57が配置されており、このスロットル弁57は、サージタンク55aに向かう吸気流を絞って、その流量を調整する。スロットル・アクチュエータ58が、エンジン制御器100からの制御信号(スロットル開度)TVOを受けて、スロットル弁57の開度を調整する。これにより、空気量(吸気管圧力)の調整が行われる。   The intake port 18 communicates with the surge tank 55 a through an intake passage 55 b in the intake manifold 55. An intake air flow from an air cleaner (not shown) passes through the throttle body 56 and is supplied to the surge tank 55a. A throttle valve 57 is disposed on the throttle body 56. The throttle valve 57 throttles the intake air flow toward the surge tank 55a and adjusts the flow rate thereof. The throttle actuator 58 receives the control signal (throttle opening) TVO from the engine controller 100 and adjusts the opening of the throttle valve 57. Thereby, the amount of air (intake pipe pressure) is adjusted.

排気ポート19は、排気マニホルド60内の排気通路を介して排気管内の通路に連通している。排気マニホルド60内よりも下流の排気通路には、1つ以上の触媒コンバータ61を有する排気ガス浄化システムが配置されている。   The exhaust port 19 communicates with a passage in the exhaust pipe via an exhaust passage in the exhaust manifold 60. An exhaust gas purification system having one or more catalytic converters 61 is arranged in the exhaust passage downstream of the inside of the exhaust manifold 60.

また、排気ガスの一部を吸気系に循環させる(以下、EGR)ために、吸気マニホルド55(スロットル弁57よりも下流側)と排気マニホルド60との間がEGRパイプ62によって接続されている。排気側の圧力は吸入側よりも高いので、排気ガスの一部は吸気マニホルド55に流れ込むようになり(EGRガス)、この吸気マニホルド55から燃焼室17に吸入される新気と混ざることになる。EGRパイプ62にはEGRバルブ63が配設され、このバルブ63によってEGRガスの流量を調整する。EGRバルブ・アクチュエータ64は、エンジン制御器100からの制御信号EGRを受けて、EGRバルブ63の開度を調整する。   Further, in order to circulate a part of the exhaust gas to the intake system (hereinafter referred to as EGR), the intake manifold 55 (downstream of the throttle valve 57) and the exhaust manifold 60 are connected by an EGR pipe 62. Since the pressure on the exhaust side is higher than that on the intake side, a part of the exhaust gas flows into the intake manifold 55 (EGR gas), and is mixed with fresh air drawn from the intake manifold 55 into the combustion chamber 17. . An EGR valve 63 is disposed in the EGR pipe 62, and the flow rate of EGR gas is adjusted by the valve 63. The EGR valve / actuator 64 receives the control signal EGR from the engine controller 100 and adjusts the opening degree of the EGR valve 63.

図2にも示すように、エンジン制御器100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プリイグ予測部101aやプリイグ抑制部101bとして、後述するエンジン制御手順を記憶したプログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)101と、例えばRAMやROMにより構成されてエンジン制御プログラムおよび燃焼制御パラメータテーブル102aなどのデータを格納するメモリ102と、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バス103と、を備えている。   As shown also in FIG. 2, the engine controller 100 is a controller based on a well-known microcomputer, and executes a program storing engine control procedures to be described later as the pre-ignition prediction unit 101a and the pre-ignition suppression unit 101b. A central processing unit (CPU) 101, a memory 102 configured by, for example, a RAM or a ROM and storing data such as an engine control program and a combustion control parameter table 102a, and an input / output (I / O) for inputting / outputting electric signals ) Bus 103.

エンジン制御器100は、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ75からのアクセル開度信号α、自動変速機5の出力軸の回転速度を検出する車速センサ76からの車速信号VSP、吸気温度センサ77からの吸気温度TA、吸気湿度センサ78からの吸気湿度TM、エンジン水温センサ79からの冷却水温度TE、ノックセンサ80からのノッキング検出信号NK、燃圧センサ81からの燃料圧力P、エアフローセンサ71からの吸気流量AF、吸気圧センサ72からの吸気マニホルド圧MAP、クランク角センサ73からのクランク角パルス信号CA、酸素濃度センサ74からの排気ガスの酸素濃度O2等の種々の入力を受ける。エンジン制御器100は、クランク角パルス信号CAに基づいて、エンジン回転数neを演算する。   The engine controller 100 includes an accelerator opening signal α from an accelerator opening sensor 75 that detects the amount of depression of an accelerator pedal, a vehicle speed signal VSP from a vehicle speed sensor 76 that detects the rotational speed of the output shaft of the automatic transmission 5, Intake air temperature TA from intake air temperature sensor 77, intake air humidity TM from intake air humidity sensor 78, cooling water temperature TE from engine water temperature sensor 79, knocking detection signal NK from knock sensor 80, fuel pressure P from fuel pressure sensor 81, Various inputs such as an intake air flow rate AF from the air flow sensor 71, an intake manifold pressure MAP from the intake pressure sensor 72, a crank angle pulse signal CA from the crank angle sensor 73, and an oxygen concentration O2 of the exhaust gas from the oxygen concentration sensor 74 are received. receive. The engine controller 100 calculates the engine speed ne based on the crank angle pulse signal CA.

また、エンジン制御器100は、上述の種々の入力に基づいて、例えば、所定のスロットル開度TVO、燃料噴射量FPおよび噴射時期FT、点火時期SA、バルブ位相角VVTD等のエンジン4の制御パラメータを演算し、それらの信号を、スロットル・アクチュエータ58、燃料供給機構54、点火機構52、VVT32等に出力する。   Further, the engine controller 100 controls the engine 4 control parameters such as a predetermined throttle opening TVO, a fuel injection amount FP and an injection timing FT, an ignition timing SA, a valve phase angle VVTD, and the like based on the various inputs described above. And outputs these signals to the throttle actuator 58, the fuel supply mechanism 54, the ignition mechanism 52, the VVT 32, and the like.

また、エンジン制御器100は、オルタネータ82への発電制御信号Ge、自動変速機5の変速機構6への変速制御信号AT、ロックアップ機構7へのロックアップ制御信号L/Uを出力する。   The engine controller 100 also outputs a power generation control signal Ge to the alternator 82, a shift control signal AT to the transmission mechanism 6 of the automatic transmission 5, and a lockup control signal L / U to the lockup mechanism 7.

[プリイグの予測・抑制方法]
図4は、本実施形態により予測されるプリイグを説明する図である。
[Preig prediction / suppression method]
FIG. 4 is a diagram for explaining the pre-ignition predicted according to the present embodiment.

図4(a)に示すように、本実施形態では、点火(イグニッション)後の正常燃焼におけるMB(Mass Burn:燃焼質量割合)10%に到達するCA(Crank Angle:クランク角度)より前で発生する初期プリイグ、および点火前に発生する暴走プリイグが予測可能であるが、以下では主に初期プリイグの予測方法について説明する。   As shown in FIG. 4A, in the present embodiment, it occurs before CA (Crank Angle) reaching MB (Mass Burn: combustion mass ratio) 10% in normal combustion after ignition (ignition). The initial pre-ignition to be performed and the runaway pre-ignition that occurs before ignition can be predicted. In the following, a method for predicting the initial pre-ig will be mainly described.

また、図4(b)に示すように、初期プリイグは、エンジンが低速回転(750〜2000rpm程度)で運転されている領域において、牽引での発進時、坂道発進時、オーバーシフト時などのエンジン負荷が急激に上昇する高負荷時において発生する。これは高圧縮比の下で高負荷がかかることによって空燃比が理論空燃比よりリッチ側にふれて、自己着火し易い環境となることが一因と考えられる。   Further, as shown in FIG. 4B, the initial pre-ignition is performed when the engine is operated at a low speed (about 750 to 2000 rpm) when starting at traction, when starting on a slope, when overshifting, or the like. Occurs at high load when the load increases rapidly. This is thought to be due to the fact that when a high load is applied under a high compression ratio, the air-fuel ratio is brought to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio, resulting in an environment in which self-ignition tends to occur.

図3は、本実施形態のエンジン制御器が実行するプリイグ予測・抑制手順を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a pre-ig prediction / suppression procedure executed by the engine controller of the present embodiment.

図3において、先ず、エンジン制御器100のプリイグ予測部101aは、後で詳述するプリイグ予測ルーチンを実行する(S1)。その結果、プリイグの発生が予測されると判定されたならば(S2でYES)、プリイグ抑制部101bは、後で詳述するプリイグ抑制ルーチンを実行する(S3)。その後、エンジン制御器100は、メモリ102に記憶されたエンジン制御プログラムおよび予め設定された燃焼制御パラメータテーブル102aに基づいてエンジン制御を実行する(S4)。   In FIG. 3, first, the pre-ignition prediction unit 101a of the engine controller 100 executes a pre-ignition prediction routine, which will be described in detail later (S1). As a result, if it is determined that the occurrence of the pre-ignition is predicted (YES in S2), the pre-ignition suppression unit 101b executes a pre-ignition suppression routine described in detail later (S3). Thereafter, the engine controller 100 executes engine control based on the engine control program stored in the memory 102 and the preset combustion control parameter table 102a (S4).

また、プリイグの発生が予測されないと判定されたならば(S2でNO)、プリイグ抑制ルーチンを実行しないで、エンジン制御器100は、メモリ102に記憶されたエンジン制御プログラムおよび燃焼制御パラメータテーブル102aに基づいてエンジン制御を実行する(S4)。   If it is determined that the occurrence of the pre-ignition is not predicted (NO in S2), the engine controller 100 does not execute the pre-ignition suppression routine, and stores the engine control program and the combustion control parameter table 102a stored in the memory 102. Based on this, engine control is executed (S4).

ここで、図3のS1でのプリイグ予測ルーチンについて詳細に説明する。   Here, the pre-ignition prediction routine in S1 of FIG. 3 will be described in detail.

図3において、プリイグ予測部101aは、エンジン負荷(ce:吸気充填量)および回転数neごとに予め設定された燃焼制御パラメータテーブル(空燃比(A/F)、吸気弁閉時期(VVTD)、燃料噴射時期(FT)、点火時期(SA)、EGR率等からなるテーブル:図7参照)を参照して、先ず、点火後の正常燃焼MB10%CAに到達する時点を演算もしくは実験により求め、そのデータを正常燃焼マップとして記憶する(S11、図7(a))。   In FIG. 3, the pre-ignition prediction unit 101a includes a combustion control parameter table (air / fuel ratio (A / F), intake valve closing timing (VVTD)) set in advance for each engine load (ce: intake charge amount) and rotation speed ne. Referring to a table including fuel injection timing (FT), ignition timing (SA), EGR rate, etc .: see FIG. 7), first, a time point at which normal combustion MB10% CA after ignition is reached is obtained by calculation or experiment. The data is stored as a normal combustion map (S11, FIG. 7 (a)).

次に、プリイグ予測部101aは、上記燃焼制御パラメータテーブル102aから点火時期SAを除外してプリイグMB10%CAに到達する時点を演算もしくは実験により求め、そのデータをプリイグマップとして記憶する(S12、図7(b))。   Next, the pre-ignition prediction unit 101a excludes the ignition timing SA from the combustion control parameter table 102a, obtains a time point at which the pre-ig MB 10% CA is reached by calculation or experiment, and stores the data as a pre-ig map (S12, FIG. 7). (B)).

次に、プリイグ予測部101aは、上記プリイグマップを、現在のエンジンの運転状態などの外部環境因子によって補正する(S13)。   Next, the pre-ig prediction unit 101a corrects the pre-ig map according to external environmental factors such as the current engine operating state (S13).

ここでは、図6(a)〜(d)に示すように、上記外部環境因子として、燃焼状態に影響を及ぼす吸気温度、吸気湿度、オクタン価、有効圧縮比に応じて補正する。例えば、図6(a)に示すように、吸気温度が高いほど高温なほど自己着火し易くなるので補正量を拡大し、25℃を境に吸気温度が高く、エンジン回転数が高いほど補正量が増加する傾きを大きくし、反対に25℃より吸気温度が低く、エンジン回転数が低いほど補正量の減少の傾きが小さくなる。また、図6(b)に示すように、吸気湿度(絶対湿度)が高いほど自己着火し難くなるので補正量を減少させ、エンジン回転数が高いほど補正量の減少の傾きが大きくなる。また、図6(c)に示すように、オクタン価が高いほど自己着火し難くなるので補正量を減少させる。なお、このオクタン価は、例えば点火時期のリタード量から判定できる。また、図6(d)に示すように、生産ばらつきやカーボン付着による実圧縮比が高いほど自己着火し易くなるので補正量を拡大させる。なお、実圧縮比は吸気弁閉時期や筒内圧をセンサなどにより検出することで判定できる。   Here, as shown in FIGS. 6A to 6D, correction is made according to the intake air temperature, intake air humidity, octane number, and effective compression ratio that affect the combustion state as the external environmental factors. For example, as shown in FIG. 6 (a), the higher the intake air temperature, the easier the self-ignition, the higher the correction amount, and the correction amount is expanded. The correction amount increases as the intake air temperature increases at 25 ° C and the engine speed increases. On the contrary, as the intake air temperature is lower than 25 ° C. and the engine speed is lower, the inclination of decrease in the correction amount becomes smaller. Further, as shown in FIG. 6B, the higher the intake humidity (absolute humidity), the more difficult the self-ignition, so the correction amount is decreased. The higher the engine speed, the greater the inclination of the decrease in the correction amount. Further, as shown in FIG. 6C, the higher the octane number, the more difficult the self-ignition, and thus the correction amount is decreased. The octane number can be determined from, for example, the retard amount of the ignition timing. Further, as shown in FIG. 6D, the higher the actual compression ratio due to production variation and carbon adhesion, the easier the self-ignition, and thus the correction amount is increased. The actual compression ratio can be determined by detecting the intake valve closing timing and the in-cylinder pressure with a sensor or the like.

そして、プリイグ予測部101aは、上記補正後のプリイグMB10%CAが、上記正常燃焼MB10%CAより前側であって、両時期の差が所定値以上のときに、上記燃焼制御パラメータテーブルを補正すべきプリイグが発生することを予測する(S2)。ここで、所定値は、例えば5°CA/750rpmとし、正常燃焼MB10%CAの範囲は点火時期が膨張行程にまでリタードされている場合を含むものとする。このようにプリイグの影響が少ない時期まで正常燃焼とみなすことでプリイグ抑制制御によるトルク低下を抑えることができる。   Then, the pre-IG prediction unit 101a corrects the combustion control parameter table when the corrected pre-IG MB 10% CA is in front of the normal combustion MB 10% CA and the difference between the two timings is a predetermined value or more. It is predicted that a power pre-ignition will occur (S2). Here, the predetermined value is, for example, 5 ° CA / 750 rpm, and the range of normal combustion MB 10% CA includes the case where the ignition timing is retarded to the expansion stroke. In this way, it is possible to suppress a decrease in torque due to the pre-ignition suppression control by regarding the combustion as normal combustion until the time when the influence of the pre-ig is small.

図7〜図9は、図3のプリイグ予測手順の具体例を示している。   7 to 9 show specific examples of the pre-ig prediction procedure of FIG.

ここで、図5に示すように、プリイグの特性として、正常燃焼MB10%CAより前側であるほど燃焼による熱発生量が多くなり、プリイグ強度が大きくなっていく。このプリイグ強度は、正常燃焼MB10%CAに対してどのくらい前でプリイグが発生するかを示す指標を表し、下記式により定義する。   Here, as shown in FIG. 5, as the pre-ignition characteristic, the heat generation amount due to combustion increases and the pre-ig strength increases as it is in front of the normal combustion MB 10% CA. This pre-ignition intensity represents an index indicating how long the pre-ignition occurs with respect to normal combustion MB 10% CA, and is defined by the following equation.

プリイグ強度=MB10%CA正常燃焼マップ−MB10%CAプリイグマップ
また、本実施形態では、後述するように下記Livengood−Wu積分式を用いて点火後の自己着火時間t1を求めてプリイグの発生を予測する。
Pre-ignition intensity = MB10% CA normal combustion map-MB 10% CA pre-ignition map In addition, in this embodiment, the occurrence of pre-ignition is predicted by obtaining the self-ignition time t1 after ignition using the following Livengood-Wu integral formula as will be described later. .

Figure 0005287103
Figure 0005287103


また、MB10%CAは、下記式により定義する。

MB10% CA is defined by the following equation.

Figure 0005287103
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例えば、図7(a)の1000rpm/ce0.9の条件でのプリイグ強度は、補正前の初期条件ではX10(正常燃焼マップ)−X10(プリイグマップ)=15−25=−10となり、プリイグ発生タイミングが正常燃焼MB10%CAより後になるため、プリイグは発生しないと予測できる。

For example, the preig intensity under the condition of 1000 rpm / ce0.9 in FIG. 7A is X10 (normal combustion map) −X10 (preig map) = 15−25 = −10 in the initial condition before correction, and the preig occurrence timing Since it is after normal combustion MB10% CA, it can be predicted that pre-ignition will not occur.

これに対して、エンジンの運転状態が変化した場合(吸気温度TAが25℃→70℃、オクタン価RONが96→91RON、実圧縮比εが14→15)、先ず、図8(a)のように、上記Livengood−Wu積分式を用いてプリイグ強度を演算すると、X10(プリイグマップ)=+4となる。よって、図8(b)のように、X10(正常燃焼マップ)−X10(プリイグマップ)=15−4=+11となり、プリイグの発生が予測される。   On the other hand, when the engine operating state changes (intake air temperature TA is 25 ° C. → 70 ° C., octane number RON is 96 → 91 RON, actual compression ratio ε is 14 → 15), first, as shown in FIG. Further, when the preig intensity is calculated using the above-mentioned Livengood-Wu integral formula, X10 (preigmap) = + 4. Therefore, as shown in FIG. 8B, X10 (normal combustion map) −X10 (preig map) = 15−4 = + 11, and the occurrence of preig is predicted.

一方で、図9(a)〜(c)に示すように各補正パラメータを用いてプリイグ強度を演算する方法もある。この場合、X10(プリイグマップ)=+25(プリイグマップ初期条件)−6.0(吸気温度補正量)−7.5(オクタン価補正量)−7.5(圧縮比ε補正量)=+4となる。このように各補正量を加算することでもプリイグ強度が演算できる。   On the other hand, as shown in FIGS. 9A to 9C, there is a method of calculating the pre-ignition intensity using each correction parameter. In this case, X10 (preig map) = + 25 (preig map initial condition) −6.0 (intake air temperature correction amount) −7.5 (octane number correction amount) −7.5 (compression ratio ε correction amount) = + 4. Thus, the pre-ig intensity can also be calculated by adding the respective correction amounts.

次に、図3のS3でのプリイグ抑制手順について説明する。   Next, the preig suppression procedure in S3 of FIG. 3 will be described.

図10(a)〜(e)は、プリイグ抑制制御に用いる補正パラメータを例示している。   FIGS. 10A to 10E illustrate the correction parameters used for the preig suppression control.

ここでは、図10(a)〜(e)に示すように、EGR率、吸気弁閉時期、燃料噴射時期、分割噴射比(後期噴射量/全噴射量×100)、空燃比などの補正パラメータが予め設定されている。例えば、図10(a)のようにEGR率が高くなるほど空燃比が高くなり自己着火し難くなるので補正量を減少させ、図10(b)のように吸気弁閉時期が遅いほど(有効圧縮比が低くなるほど)自己着火し難くなるので補正量を減少させ、図10(c)のように燃料噴射時期がリタードされているほど正常燃焼MB10%CA近くで着火し易くなるので補正量を増加させ、図10(d)のように分割噴射比が大きいほど(後期噴射量が多いほど)正常燃焼MB10%CA近くで着火し易くなるので補正量を減少させる。また、図10(e)のように最も着火し易い理論空燃比14.7を境にして空燃比が小さい(リッチ側)、あるいは空燃比が大きい(リーン側)ほど自己着火し難くなるので補正量を減少させる。   Here, as shown in FIGS. 10A to 10E, correction parameters such as EGR rate, intake valve closing timing, fuel injection timing, split injection ratio (late injection amount / total injection amount × 100), air-fuel ratio, and the like. Is preset. For example, as the EGR rate becomes higher as shown in FIG. 10 (a), the air-fuel ratio becomes higher and the self-ignition becomes difficult. Therefore, the correction amount is decreased, and as the intake valve closing timing becomes later as shown in FIG. 10 (b) (effective compression). The lower the ratio), the more difficult it is to self-ignite, so the correction amount is reduced, and as the fuel injection timing is retarded as shown in FIG. 10 (c), it becomes easier to ignite near normal combustion MB10% CA, so the correction amount is increased. As shown in FIG. 10D, the greater the split injection ratio (the greater the late injection amount), the easier it is to ignite near normal combustion MB10% CA, so the correction amount is reduced. Further, as shown in FIG. 10E, the self-ignition becomes harder as the air-fuel ratio becomes smaller (rich side) or the air-fuel ratio becomes larger (lean side) at the stoichiometric air-fuel ratio of 14.7 which is the easiest to ignite. Reduce the amount.

なお、補正に係る優先順位としては、制御の応答性を考慮して、燃料噴射時期、分割噴射比、吸気弁閉時期、空燃比、EGR率の順にプリイグ抑制制御を実行することが好ましい。   As a priority order for correction, it is preferable to execute the pre-ignition suppression control in the order of the fuel injection timing, the split injection ratio, the intake valve closing timing, the air-fuel ratio, and the EGR rate in consideration of control responsiveness.

具体的には、プリイグ抑制制御として、例えば図10(c)の燃料噴射時期を280°CA(X10=0)から20°CA(X10=−15)に変更するようにプリイグマップを補正すると、X10(正常燃焼MB10%CA)−X10(プリイグMB10%CA)=15−15=±0となる。   Specifically, as the preig suppression control, for example, if the preig map is corrected so that the fuel injection timing in FIG. 10C is changed from 280 ° CA (X10 = 0) to 20 ° CA (X10 = −15), X10 (Normal combustion MB 10% CA) −X10 (pre-IG MB 10% CA) = 15−15 = ± 0.

このように、図3のS4では、プリイグ強度が大きいほど補正量を拡大するように燃焼制御パラメータを補正して、補正後の燃焼制御パラメータに基づいてプリイグの発生を抑制しつつエンジンを制御する。   As described above, in S4 of FIG. 3, the combustion control parameter is corrected so as to increase the correction amount as the pre-ignition intensity increases, and the engine is controlled while suppressing the occurrence of the pre-ignition based on the corrected combustion control parameter. .

以上のように、本実施形態によれば、プリイグ強度を求めることでプリイグの予測精度が向上し、その後のプリイグ抑制制御が実行し易くなる。また、点火後の正常燃焼MB10%CAおよびプリイグMB10%CAに到達する時点を予め実験により求めておくことで、MB10%CAとなる燃焼開始時点でのプリイグの予測精度を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the preig prediction accuracy is improved by obtaining the preig intensity, and the subsequent preig suppression control is easily performed. Further, by preliminarily obtaining the time points at which normal combustion MB10% CA and pre-IG MB 10% CA after ignition are reached by experiments, it is possible to improve the prediction accuracy of the pre-ignition at the time when combustion starts to be MB 10% CA.

<1.プリイグ強度に応じた空燃比によるプリイグ抑制制御>
次に、空燃比によるプリイグ抑制制御について説明する。
<1. Preig suppression control by air-fuel ratio according to preig intensity>
Next, the preig suppression control by the air-fuel ratio will be described.

なお、以下の実施形態では、上述のプリイグを予測する手法に限らず、例えばノックセンサ80からのノッキング検出信号NKや従来の燃焼イオン電流を用いて実際に発生したプリイグを検出する構成としても良い。   The following embodiment is not limited to the above-described method of predicting the pre-ignition, and may be configured to detect the pre-ignition actually generated using, for example, a knock detection signal NK from the knock sensor 80 or a conventional combustion ion current. .

図11(a)は、エンジン回転数および燃料噴射時期ごとのプリイグ限界を空燃比と有効圧縮比との関係で示す図である。   FIG. 11A is a diagram showing the pre-ignition limit for each engine speed and fuel injection timing in relation to the air-fuel ratio and the effective compression ratio.

図11(a)から、低速高負荷運転領域(換言すると、プリイグが発生し易い空燃比が均質な状態)において、理論空燃比を境にして空燃比をリッチ側に変更すると、プリイグを抑制できることがわかる。例えば、750rpm/噴射時期280°を例にとると、時点Aにおいて空燃比13/有効圧縮率9.5になりプリイグ限界を超えていた場合、時点Bのように空燃比をリッチ側に変更することで、プリイグ限界を超えなくなるため、プリイグを抑制することができる。   From FIG. 11A, in the low-speed and high-load operation region (in other words, in a state where the air-fuel ratio in which pre-ignition is likely to occur is homogeneous), the pre-ig can be suppressed by changing the air-fuel ratio to the rich side with the theoretical air-fuel ratio as a boundary. I understand. For example, taking 750 rpm / injection timing 280 ° as an example, if the air-fuel ratio is 13 / effective compression ratio 9.5 at time A and exceeds the pre-ignition limit, the air-fuel ratio is changed to the rich side as at time B. Thus, since the pre-ignition limit is not exceeded, the pre-ignition can be suppressed.

これは、特に直噴エンジンは燃料を気筒内に直接噴射するので、空燃比をリッチにすると、噴射される燃料が増え、気筒内の温度が低下するため、燃料が燃焼し難くなる状態になるからである。   This is because, in particular, a direct injection engine injects fuel directly into the cylinder. Therefore, if the air-fuel ratio is made rich, the amount of injected fuel increases and the temperature in the cylinder decreases, making it difficult for the fuel to burn. Because.

さらに、図11(b)にも示すように、エンジンが低速領域で運転されている場合には、変更前の空燃比が理論空燃比に近いほど、リッチ側への変化量を大きくすることで、プリイグ抑制効果を高めることができることがわかる。   Further, as shown in FIG. 11B, when the engine is operated in a low speed region, the amount of change to the rich side is increased as the air-fuel ratio before the change is closer to the theoretical air-fuel ratio. It can be seen that the pre-ignition suppressing effect can be enhanced.

また、図11(c)にも示すように、750rpm/噴射時期20°の場合、750rpm/噴射時期280°よりもプリイグ限界が高くなる。これにより、燃料噴射時期をリタードさせることで、プリイグが発生し難くなることがわかる。   Further, as shown in FIG. 11C, in the case of 750 rpm / injection timing 20 °, the pre-ignition limit becomes higher than 750 rpm / injection timing 280 °. Thereby, it turns out that it becomes difficult to generate a pre-ignition by retarding the fuel injection timing.

よって、本実施形態では、エンジンが低速運転領域においてプリイグが予測または検出された場合、空燃比をリッチ側に変更するとともに、変更前の空燃比が理論空燃比に近いほど、空燃比の変更幅を大きくして、プリイグを抑制する。これにより、トルクが必要な低速高負荷運転領域でトルクを低下させずに、プリイグを抑制することができる。つまり、図11(a)、(b)から空燃比をリーン側に変更することでも、プリイグ抑制効果が得られるものの、これでは燃料が少なくなるのでトルクが低下してしまう。   Therefore, in the present embodiment, when pre-ignition is predicted or detected in the low-speed operation region of the engine, the air-fuel ratio is changed to the rich side, and the air-fuel ratio change width becomes closer to the stoichiometric air-fuel ratio as the air-fuel ratio before the change is closer. To prevent pre-ig. Thereby, it is possible to suppress the pre-ignition without reducing the torque in the low speed and high load operation region where the torque is required. That is, even if the air-fuel ratio is changed to the lean side from FIGS. 11 (a) and 11 (b), the pre-ig suppression effect can be obtained, but with this, the fuel is reduced and the torque is reduced.

一方、リッチ側への空燃比の変化量に規制値(すすが発生する可能性が出てくる空燃比=10)が設けてあり、空燃比の変更量が規制値を超える場合には燃料噴射時期をリタードするようにしている。ここで、燃料噴射時期をリタードさせるとともに、圧縮行程噴射を伴う分割噴射を行うことで、更なるリッチ化に伴うスモークの増大を抑制しつつプリイグを抑制することができる。また、直噴エンジンの場合、燃料噴射圧力を高くすることでも同様の効果が得られる。ここで、燃料噴射圧力は、燃圧センサ81によって検出される。   On the other hand, a restriction value (air-fuel ratio = 10 at which soot may be generated) is provided for the amount of change in the air-fuel ratio to the rich side, and if the change amount of the air-fuel ratio exceeds the restriction value, fuel injection is performed. I try to retard the time. Here, while retarding the fuel injection timing and performing split injection with compression stroke injection, it is possible to suppress pre-ignition while suppressing an increase in smoke associated with further enrichment. In the case of a direct injection engine, the same effect can be obtained by increasing the fuel injection pressure. Here, the fuel injection pressure is detected by the fuel pressure sensor 81.

本実施形態によれば、低速高負荷運転領域での有効圧縮比が、低速低負荷運転領域での有効圧縮比に比べて高く設定されたエンジンではプリイグが発生し易くなるところを、プリイグを抑制できる空燃比に設定することで、効果的にプリイグを抑制することができる。ここで、有効圧縮比は吸気閉弁時期の変更によって変化させる。   According to the present embodiment, the pre-ignition is suppressed in the engine where the effective compression ratio in the low speed and high load operation region is set higher than the effective compression ratio in the low speed and low load operation region. By setting the air / fuel ratio to be able to be performed, the pre-ignition can be effectively suppressed. Here, the effective compression ratio is changed by changing the intake valve closing timing.

また、低速高負荷運転領域での混合気の均質性を高めてスモークの発生を低減しつつトルクを確保し、この領域で効果的にプリイグを抑制することができる。   Further, it is possible to increase the homogeneity of the air-fuel mixture in the low-speed and high-load operation region to secure the torque while reducing the generation of smoke, and to effectively suppress the pre-ignition in this region.

<2.プリイグ強度に応じた燃料噴射時期によるプリイグ抑制制御>
次に、燃料噴射時期によるプリイグ抑制制御について説明する。
<2. Preig suppression control by fuel injection timing according to preig intensity>
Next, the pre-ignition suppression control based on the fuel injection timing will be described.

なお、以下の実施形態では、上述のプリイグを予測する手法に限らず、例えばノックセンサ80からのノッキング検出信号NKや従来の燃焼イオン電流を用いて実際に発生したプリイグを検出する構成としても良い。   The following embodiment is not limited to the above-described method of predicting the pre-ignition, and may be configured to detect the pre-ignition actually generated using, for example, a knock detection signal NK from the knock sensor 80 or a conventional combustion ion current. .

図11(a)から、750rpm/噴射時期20°(リタード側)と750rpm/噴射時期280°とを比較すると、噴射時期をリタードさせた方がプリイグ限界が高くなることがわかる。また、図12から燃料噴射時期をリタードさせる前の燃料噴射時期が遅いほど(圧縮上死点に近いほど)、プリイグ限界は高くなっている。   From FIG. 11 (a), it can be seen that comparing the 750 rpm / injection timing 20 ° (retard side) with the 750 rpm / injection timing 280 ° increases the pre-ignition limit when the injection timing is retarded. From FIG. 12, the pre-ignition limit is higher as the fuel injection timing before retarding the fuel injection timing is later (closer to the compression top dead center).

そこで、本実施形態では、エンジンの低速高負荷運転領域では、空燃比が均質な状態となりスモークの発生を抑える吸気行程から圧縮行程前半にかけての期間内で燃料噴射(一括噴射または分割噴射)を実行することを前提として、プリイグが予測または検出されたときには、燃料噴射時期をリタードさせるとともに、リタード制御前の燃料噴射時期が早いほど、燃料噴射時期のリタード量を大きくする。   Therefore, in the present embodiment, in the low-speed and high-load operation region of the engine, fuel injection (batch injection or split injection) is executed within the period from the intake stroke to the first half of the compression stroke where the air-fuel ratio is in a homogeneous state and smoke is suppressed. If the pre-ignition is predicted or detected, the fuel injection timing is retarded and the retard amount of the fuel injection timing is increased as the fuel injection timing before the retard control is earlier.

なお、一括噴射時期のリタード限界は、図13に示すように、噴射終了時期で圧縮上死点前160°CAであり、これ以上のリタードは燃焼安定性が著しく悪化する。即ち、一括噴射の噴射終了時期をリタードしていくと、急激に燃焼変動率が大きくなる(燃焼安定性が悪化)タイミング(圧縮上死点前160°CA)が現れ、このタイミングよりリタードさせることは燃焼面から不可能となる。このため、一括噴射の場合のリタード許容時期は圧縮行程前半に設定することが好ましい。なお、圧縮上死点前160°CAよりリタードさせると、燃焼性が悪化するため、当然ながらプリイグも発生し難くなる。   Note that, as shown in FIG. 13, the retard limit of the batch injection timing is 160 ° CA before the compression top dead center at the injection end timing, and the retard beyond this causes the combustion stability to deteriorate significantly. That is, when retarding the injection end timing of batch injection, a timing (160 ° CA before compression top dead center) at which the combustion fluctuation rate suddenly increases (combustion stability deteriorates) appears, and retarded from this timing. Is impossible from the combustion side. For this reason, it is preferable to set the retard allowable time in the case of batch injection in the first half of the compression stroke. In addition, when retarding from 160 ° CA before compression top dead center, combustibility deteriorates, and naturally, pre-ignition hardly occurs.

また、前述したように、噴射時期をリタードさせるとともに、空燃比を理論空燃比以下のリッチ側へ変化させることで、有効圧縮比の低下を抑制しつつ応答性良くプリイグを抑制することができる。   Further, as described above, the injection timing is retarded and the air-fuel ratio is changed to the rich side below the stoichiometric air-fuel ratio, so that the pre-ignition can be suppressed with good responsiveness while suppressing the decrease in the effective compression ratio.

本実施形態によれば、低速高負荷運転領域での有効圧縮比が、低速低負荷運転領域での有効圧縮比に比べて高く設定されたエンジンではプリイグが発生し易くなるところを、プリイグを抑制できる空燃比に設定することで、効果的にプリイグを抑制することができる。ここで、有効圧縮比は吸気閉弁時期の変更によって変化させる。   According to the present embodiment, the pre-ignition is suppressed in the engine where the effective compression ratio in the low speed and high load operation region is set higher than the effective compression ratio in the low speed and low load operation region. By setting the air / fuel ratio to be able to be performed, the pre-ignition can be effectively suppressed. Here, the effective compression ratio is changed by changing the intake valve closing timing.

<3.プリイグ強度に応じたエンジン回転数によるプリイグ抑制制御>
次に、エンジン回転数によるプリイグ抑制制御について説明する。
<3. Preig suppression control by engine speed according to preig intensity>
Next, the preig suppression control based on the engine speed will be described.

なお、以下の実施形態では、上述のプリイグを予測する手法に限らず、例えばノックセンサ80からのノッキング検出信号NKや従来の燃焼イオン電流を用いて実際に発生したプリイグを検出する構成としても良い。   The following embodiment is not limited to the above-described method of predicting the pre-ignition, and may be configured to detect the pre-ignition actually generated using, for example, a knock detection signal NK from the knock sensor 80 or a conventional combustion ion current. .

図14は、有効圧縮比の異なるエンジンごとのプリイグ限界をエンジン回転数と有効圧縮比との関係で示す図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating the pre-ignition limit for each engine having a different effective compression ratio in relation to the engine speed and the effective compression ratio.

図14から、低速高負荷運転領域(換言すると、プリイグが発生し易い空燃比が均質な状態)において、エンジンの固有の有効圧縮比にかかわらず、エンジン回転数を上昇すると、プリイグ限界が高くなることがわかる。また、エンジン回転数が高いほど、回転数の上昇量を大きくすることで、プリイグ限界を高くすることができる。   From FIG. 14, in the low-speed and high-load operation region (in other words, the air-fuel ratio in which pre-ignition is likely to occur is uniform), the pre-ignition limit increases when the engine speed is increased regardless of the engine's inherent effective compression ratio. I understand that. In addition, the pre-ignition limit can be increased by increasing the amount of increase in the rotational speed as the engine rotational speed is higher.

そこで、本実施形態では、エンジンの低速高負荷運転領域において、プリイグが予測または検出されたときには、エンジンの回転数を上昇させるとともに、プリイグの予測または検出に伴うエンジン回転数制御前の回転数が高いほど、回転数の上昇量を大きくする。   Therefore, in the present embodiment, when the pre-ignition is predicted or detected in the low-speed and high-load operation region of the engine, the engine speed is increased, and the engine speed before the engine speed control associated with the pre-ignition prediction or detection is increased. The higher the value, the larger the increase in the rotational speed.

具体的には、エンジン回転数は、図15に示すプリイグ予測領域において、図2で説明した自動変速機5のロックアップ機構7がロックアップオンであった場合、ロックアップを解除(完全解除または半分解除(半クラッチ状態))するようにロックアップ制御信号L/Uを出力することによって上昇させる。図16は、ロックアップ時からロックアップが解除されたときのエンジン回転数の変化を示す図である。図16のI〜IIIに示すように、ロックアップが解除されるとエンジン回転数が瞬間的に上昇することがわかる。   Specifically, the engine speed is released when the lockup mechanism 7 of the automatic transmission 5 described with reference to FIG. 2 is locked up in the pre-ig prediction region shown in FIG. The lockup control signal L / U is raised so as to release half (half clutch state)). FIG. 16 is a diagram showing a change in the engine speed when the lockup is released from the lockup. As shown in I to III of FIG. 16, it can be seen that the engine speed increases instantaneously when the lock-up is released.

また、エンジン回転数は、エンジンで駆動されるオルタネータなどの補機の抵抗を低下させる、つまり図2で説明したオルタネータ82に発電量を低下させるように発電制御信号Geを出力することによっても瞬間的に上昇させることができる。   Further, the engine speed can be instantaneously reduced by reducing the resistance of an auxiliary machine such as an alternator driven by the engine, that is, by outputting the power generation control signal Ge to the alternator 82 described in FIG. Can be raised.

また、前述したように、エンジン回転数を上昇させるとともに、空燃比を理論空燃比以下のリッチ側へ変化させることで、有効圧縮比の低下を抑制しつつ応答性良くプリイグを抑制することができる。   Further, as described above, by increasing the engine speed and changing the air-fuel ratio to the rich side below the stoichiometric air-fuel ratio, it is possible to suppress priming with good responsiveness while suppressing a decrease in the effective compression ratio. .

本実施形態によれば、低速高負荷運転領域での有効圧縮比が、低速低負荷運転領域での有効圧縮比に比べて高く設定されたエンジンではプリイグが発生し易くなるところを、プリイグを抑制できる空燃比に設定することで、効果的にプリイグを抑制することができる。ここで、有効圧縮比は吸気閉弁時期の変更によって変化させる。     According to the present embodiment, the pre-ignition is suppressed in the engine where the effective compression ratio in the low speed and high load operation region is set higher than the effective compression ratio in the low speed and low load operation region. By setting the air / fuel ratio to be able to be performed, the pre-ignition can be effectively suppressed. Here, the effective compression ratio is changed by changing the intake valve closing timing.

<燃料噴射、エンジン回転数、有効圧縮比を組み合わせたプリイグ抑制制御>
次に、上記燃料噴射、エンジン回転数、有効圧縮比を各制御を組み合わせたプリイグ抑制制御について説明する。
<Preig suppression control that combines fuel injection, engine speed, and effective compression ratio>
Next, the pre-ignition suppression control that combines the fuel injection, the engine speed, and the effective compression ratio will be described.

なお、以下の実施形態では、上述のプリイグを予測する手法に限らず、例えばノックセンサ80からのノッキング検出信号NKや従来の燃焼イオン電流を用いて実際に発生したプリイグを検出する構成としても良い。   The following embodiment is not limited to the above-described method of predicting the pre-ignition, and may be configured to detect the pre-ignition actually generated using, for example, a knock detection signal NK from the knock sensor 80 or a conventional combustion ion current. .

図17は、本実施形態のプリイグ抑制制御を模式的に示す図である。   FIG. 17 is a diagram schematically illustrating the pre-ignition suppression control according to the present embodiment.

本実施形態では、エンジンの低速運転領域においてプリイグが予測又は検出されたときは、先ず、第1のプリイグ抑制制御として(図17(a))、エンジン回転数を上昇させ、その後もプリイグニッションが予測又は検出されたときは、第2のプリイグ抑制制御として(図17(c))、吸気弁閉時期により強制的に有効圧縮比を低下させる制御を実行する。   In this embodiment, when the pre-ignition is predicted or detected in the low-speed operation region of the engine, first, as the first pre-ignition suppression control (FIG. 17A), the engine speed is increased, and then the pre-ignition is continued. When predicted or detected, as the second pre-ignition suppression control (FIG. 17 (c)), a control for forcibly reducing the effective compression ratio by the intake valve closing timing is executed.

ここで、エンジン回転数がプリイグ抑制回転数に到達するまでは、第3のプリイグ抑制制御として(図17(b))、上述した燃料噴射(空燃比や噴射時期)をプリイグ抑制方向に制御し、エンジンの回転数を上昇させた後もプリイグが予測または検出されたときには、第2のプリイグ抑制制御として(図17(c))、吸気弁閉時期により強制的に有効圧縮比を低下させる制御を実行する。   Here, until the engine speed reaches the pre-ignition suppression speed, as the third pre-ignition suppression control (FIG. 17B), the above-described fuel injection (air-fuel ratio or injection timing) is controlled in the pre-ignition suppression direction. When the pre-ignition is predicted or detected even after the engine speed is increased, as the second pre-ig suppression control (FIG. 17C), the effective compression ratio is forcibly decreased by the intake valve closing timing. Execute.

上記第3のプリイグ抑制制御(図17(b))は、プリイグが予測又は検出されてから、エンジン回転数を上昇させる前に実行し、エンジン回転数がプリイグ抑制回転数に到達した後もプリイグが抑制されるまで維持される(図17(d))。   The third pre-ignition suppression control (FIG. 17B) is executed before the engine speed is increased after the pre-ignition is predicted or detected, and even after the engine speed reaches the pre-ig suppression speed. Until it is suppressed (FIG. 17D).

ここで、エンジン回転数は、上述したように自動変速機や補機を制御することによって上昇させる。   Here, the engine speed is increased by controlling the automatic transmission and the auxiliary machine as described above.

また、上記第3の抑制制御では、燃料噴射時期(一括または分割噴射)をリタードさせたり、空燃比を理論空燃比以下のリッチ側へ変化させることで、有効圧縮比の低下を抑制しつつプリイグを抑制することができる。   In the third suppression control, the pre-ignition is performed while retarding the effective compression ratio by retarding the fuel injection timing (collective or divided injection) or changing the air-fuel ratio to the rich side below the stoichiometric air-fuel ratio. Can be suppressed.

この実施形態によれば、エンジンが低速高負荷運転領域での有効圧縮比を、低速低負荷運転領域での有効圧縮比に比べて高く設定しながら、プリイグを抑制することができる。ここで、有効圧縮比は吸気閉弁時期の変更によって変化させる。   According to this embodiment, the pre-ignition can be suppressed while setting the effective compression ratio in the low speed and high load operation region to be higher than the effective compression ratio in the low speed and low load operation region. Here, the effective compression ratio is changed by changing the intake valve closing timing.

図18は、本実施形態のエンジン制御器が実行するプリイグ抑制制御を示すフローチャートである。   FIG. 18 is a flowchart showing the pre-ignition suppression control executed by the engine controller of the present embodiment.

図18において、先ず、S21では、上述したプリイグ予測手順を実行し、プリイグの発生が予測されるか判定する。S21でプリイグの発生が予測される場合、S22に移行する。   In FIG. 18, first, in S21, the above-described pre-ig prediction procedure is executed to determine whether or not the occurrence of the pre-ig is predicted. When the occurrence of the pre-ignition is predicted in S21, the process proceeds to S22.

S22では、上述した1.および2.プリイグ強度に応じた燃料噴射(空燃比(図10(e))、噴射時期(図10(c))、分割噴射比(図10(d)))によるプリイグ抑制制御を実行する。   In S22, the above-described 1. And 2. Pre-ignition suppression control is executed by fuel injection (air-fuel ratio (FIG. 10 (e)), injection timing (FIG. 10 (c)), and divided injection ratio (FIG. 10 (d))) according to the pre-ig intensity.

S23では、S22でのプリイグ抑制制御によりプリイグの発生を抑制できたか判定する。S23でプリイグの発生を抑制できないならば、S24に移行する。また、プリイグの発生を抑制できたならば、S24をスキップしてS25に移行する。   In S23, it is determined whether or not the occurrence of the pre-ig has been suppressed by the pre-ig suppression control in S22. If the occurrence of the pre-ignition cannot be suppressed in S23, the process proceeds to S24. If the occurrence of the pre-ignition can be suppressed, S24 is skipped and the process proceeds to S25.

S24では、上述した3.プリイグ強度に応じたエンジン回転数によるプリイグ抑制制御を実行する。   In S24, the above-mentioned 3. Pre-ignition suppression control based on the engine speed corresponding to the pre-ig intensity is executed.

S25では、S24によりエンジン回転数がプリイグを抑制するための回転数に到達したか判定する。S25でプリイグ抑制回転数に到達したならば、S26に移行する。また、プリイグ抑制回転数に到達していないならば、S22にリターンして燃料噴射によるプリイグ抑制制御を継続する。   In S25, it is determined whether or not the engine speed has reached a speed for suppressing pre-ignition in S24. If the pre-ignition suppression rotational speed is reached in S25, the process proceeds to S26. If the pre-ignition suppression rotational speed has not been reached, the process returns to S22 to continue the pre-ignition suppression control by fuel injection.

S26では、S24でのプリイグ抑制制御によりプリイグの発生を抑制できたか判定する。S26でプリイグの発生を抑制できないならば、S27に移行する。また、プリイグの発生を抑制できたならば、S21にリターンしプリイグ予測手順を実行する。   In S26, it is determined whether or not the occurrence of the pre-ignition can be suppressed by the pre-ignition suppression control in S24. If the occurrence of the pre-ignition cannot be suppressed in S26, the process proceeds to S27. If the occurrence of the pre-ignition can be suppressed, the process returns to S21 and the pre-ignition prediction procedure is executed.

S27では、上述したプリイグ強度に応じた有効圧縮比(吸気弁閉時期(図10(b)))によるプリイグ抑制制御を実行する。   In S27, the pre-ignition suppression control based on the effective compression ratio (the intake valve closing timing (FIG. 10B)) corresponding to the pre-ig intensity described above is executed.

S28では、S27でのプリイグ抑制制御によりプリイグの発生を抑制できたか判定する。S28でプリイグの発生を抑制できないならば、S22にリターンして燃料噴射によるプリイグ抑制制御を継続する。また、プリイグの発生を抑制できたならば、S29に移行する。   In S28, it is determined whether or not the occurrence of the pre-ignition can be suppressed by the pre-ignition suppression control in S27. If the generation of the pre-ignition cannot be suppressed in S28, the process returns to S22 and the pre-ignition suppression control by the fuel injection is continued. If the occurrence of pre-ignition can be suppressed, the process proceeds to S29.

S29では、プリイグが抑制できたので、正常燃焼時の燃焼制御マップに応じた通常のエンジン制御に移行する。   In S29, since the pre-ignition can be suppressed, the routine proceeds to normal engine control according to the combustion control map during normal combustion.

以上のように、本実施形態によれば、プリイグが発生し易い低速高負荷運転領域での有効圧縮比が低速低負荷運転領域での有効圧縮比に比べて高く設定されたエンジンにおいてプリイグの発生が予測される場合、先ず、燃料噴射およびエンジン回転数によるプリイグ抑制制御を実行して、エンジントルクを低下させずかつ制御の応答性を良くできる。   As described above, according to the present embodiment, pre-ignition occurs in an engine in which the effective compression ratio in the low-speed and high-load operation region where pre-ignition is likely to occur is set higher than the effective compression ratio in the low-speed and low-load operation region. Is predicted, first, the pre-ignition suppression control based on the fuel injection and the engine speed is executed to improve the control responsiveness without reducing the engine torque.

本発明に係る実施形態のエンジン制御系を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an engine control system of an embodiment concerning the present invention. 本発明に係る実施形態のエンジン制御系のブロック図である。It is a block diagram of the engine control system of the embodiment according to the present invention. 本実施形態のエンジン制御器が実行するプリイグ予測・抑制手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the pre-ig prediction / suppression procedure which the engine controller of this embodiment performs. 本実施形態により予測されるプリイグを説明する図(a)およびプリイグが発生し易い運転状態を示す図(b)である。It is a figure (a) explaining the pre-ignition estimated by this embodiment, and a figure (b) showing the driving state where pre-ignition is easy to occur. MB10%CAと熱発生量とプリイグ強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between MB10% CA, the amount of heat generation, and pre-ig intensity. MB10%CAプリイグマップを補正するための各補正パラメータを例示する図である。It is a figure which illustrates each correction parameter for correcting an MB10% CA preig map. 図3のプリイグ予測手順の具体例を示している。A specific example of the pre-ig prediction procedure of FIG. 3 is shown. 図3のプリイグ予測手順の具体例を示している。A specific example of the pre-ig prediction procedure of FIG. 3 is shown. 図3のプリイグ予測手順の具体例を示している。A specific example of the pre-ig prediction procedure of FIG. 3 is shown. プリイグ抑制制御に用いる補正パラメータを例示する図である。It is a figure which illustrates the correction parameter used for preig suppression control. プリイグ限界を空燃比と有効圧縮比との関係で示す図(a)、(a)において空燃比の変化量を示す図(b)および(a)において噴射時期リタード量を示す図(c)である。The figure which shows a pre-ignition limit by the relationship between an air fuel ratio and an effective compression ratio (a), the figure (b) which shows the variation | change_quantity of an air fuel ratio in (a), and the figure (c) which shows the injection timing retard amount in (a). is there. プリイグ限界を燃料噴射時期と有効圧縮比との関係で示す図である。It is a figure which shows a pre-ignition limit by the relationship between a fuel-injection timing and an effective compression ratio. プリイグ限界を燃料噴射時期と燃焼変動率との関係で示す図である。It is a figure which shows a pre-ignition limit by the relationship between fuel-injection timing and a combustion fluctuation rate. 有効圧縮比の異なるエンジンごとのプリイグ限界をエンジン回転数と有効圧縮比との関係で示す図である。It is a figure which shows the pre-ignition limit for every engine from which an effective compression ratio differs with the relationship between an engine speed and an effective compression ratio. プリイグ予測領域におけるロックアップのオン/オフマップをエンジン回転数とエンジン負荷との関係で示す図である。It is a figure which shows the on / off map of the lockup in a pre-IG prediction area | region by the relationship between an engine speed and an engine load. ロックアップが解除されたときのエンジン回転数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of an engine speed when lockup is cancelled | released. 本実施形態のプリイグ抑制制御を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the preig suppression control of this embodiment. 本実施形態のエンジン制御器が実行するプリイグ抑制制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the pre-ignition suppression control which the engine controller of this embodiment performs.

符号の説明Explanation of symbols

4 エンジン
5 自動変速機
6 変速機構
7 ロックアップ機構
11 シリンダ
32 VVT
51 点火プラグ
52 点火機構
53 燃料噴射弁
54 燃料供給機構
71 エアフローセンサ
72 吸気圧センサ
73 クランク角センサ
74 酸素濃度センサ
75 アクセル開度センサ
76 車速センサ
77 吸気温度センサ
78 吸気湿度センサ
79 水温センサ
80 ノックセンサ
81 燃圧センサ
82 オルタネータ
100 エンジン制御器
4 Engine 5 Automatic transmission 6 Transmission mechanism 7 Lock-up mechanism 11 Cylinder 32 VVT
51 Spark Plug 52 Ignition Mechanism 53 Fuel Injection Valve 54 Fuel Supply Mechanism 71 Air Flow Sensor 72 Intake Pressure Sensor 73 Crank Angle Sensor 74 Oxygen Concentration Sensor 75 Accelerator Opening Sensor 76 Vehicle Speed Sensor 77 Intake Temperature Sensor 78 Intake Humidity Sensor 79 Water Temperature Sensor 80 Knock Sensor 81 Fuel pressure sensor 82 Alternator 100 Engine controller

Claims (10)

火花点火式エンジンにおいて、
エンジンが低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより、点火後の正常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する正常燃焼時点を求めてその値を記憶する工程と、
前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して異常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する異常燃焼時点を求めてその値を記憶する工程と、
前記異常燃焼時点を、現在の外部環境因子によって補正する工程と、
前記補正後の異常燃焼時点が前記正常燃焼時点より以前にあって、両時点間の差が所定値以上のときに、前記燃焼制御パラメータを補正すべき異常燃焼発生を、燃焼開始前に予測する工程と、を有することを特徴とする異常燃焼予測方法。
In a spark ignition engine,
Obtaining a normal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in normal combustion after ignition, and storing the value in accordance with combustion control parameters set in advance for each engine load and speed in a low-speed operation region; ,
Determining the abnormal combustion time point at which the predetermined combustion mass ratio is reached in the abnormal combustion by excluding the ignition timing from the combustion control parameter, and storing the value;
Correcting the abnormal combustion time point according to a current external environmental factor;
When the corrected abnormal combustion time point is before the normal combustion time point and the difference between the two time points is greater than or equal to a predetermined value , occurrence of abnormal combustion for which the combustion control parameter should be corrected is predicted before the start of combustion. And an abnormal combustion prediction method comprising the steps of:
前記正常燃焼時点は、圧縮上死点後の膨張行程までの間に設定されることを特徴とする請求項1に記載の異常燃焼予測方法。   The abnormal combustion prediction method according to claim 1, wherein the normal combustion time point is set before an expansion stroke after compression top dead center. 前記正常燃焼時点および異常燃焼時点での各所定の燃焼質量割合は、予め実験を行って得られたデータから構成されるマップとして記憶されていることを特徴とする請求項1に記載の異常燃焼予測方法。   2. The abnormal combustion according to claim 1, wherein each predetermined combustion mass ratio at the time of normal combustion and the time of abnormal combustion is stored as a map composed of data obtained by conducting an experiment in advance. Prediction method. 火花点火式エンジンの制御方法であって、
エンジンが所定回転数以下の低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより求められた点火後の正常燃焼における所定の燃焼割合に到達する正常燃焼時点と、前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して求められた所定の燃焼割合に到達する異常燃焼時点との差を求めて、異常燃焼の発生を、燃焼開始前に予測する工程と、
前記予測結果に基づいて異常燃焼を抑制する方向に前記燃焼制御パラメータを補正する工程と、を有することを特徴とするエンジンの制御方法。
A control method for a spark ignition engine,
A normal combustion point in time when the engine reaches a predetermined combustion rate in normal combustion after ignition determined by a combustion control parameter set in advance for each load and speed of the engine in a low speed operation region where the engine speed is equal to or less than a predetermined number of revolutions; Obtaining a difference from the abnormal combustion time point that reaches a predetermined combustion rate obtained by excluding the ignition timing from the control parameters, and predicting the occurrence of abnormal combustion before the start of combustion ;
And a step of correcting the combustion control parameter in a direction to suppress abnormal combustion based on the prediction result.
前記正常燃焼時点と異常燃焼時点との差が大きいほど、前記燃焼制御パラメータの補正量を拡大することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御方法。   The engine control method according to claim 4, wherein the correction amount of the combustion control parameter is increased as the difference between the normal combustion time point and the abnormal combustion time point is larger. 火花点火式エンジンの制御装置において、
エンジンが低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより、点火後の正常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する正常燃焼時点を求める第1の演算手段と、
前記第1の演算手段により求められた正常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第1の記憶手段と、
前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して異常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する異常燃焼時点を求める第2の演算手段と、
前記第2の演算手段により求められた異常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第2の記憶手段と、
前記異常燃焼時点を、現在の外部環境因子によって補正する第1の補正手段と、
前記補正後の異常燃焼時点が、前記正常燃焼時点より以前にあって、両時点の差が所定値以上のときに、前記燃焼制御パラメータを補正すべき異常燃焼が発生すると、燃焼開始前に予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果に基づいて、前記燃焼制御パラメータを補正する第2の補正手段と、を有することを特徴とするエンジンの制御装置。
In the control device of the spark ignition engine,
First calculation means for obtaining a normal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in normal combustion after ignition according to a combustion control parameter set in advance for each load and speed of the engine in a low speed operation region;
First storage means for storing a parameter value at the time of normal combustion determined by the first calculation means;
Second computing means for obtaining an abnormal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in the abnormal combustion by excluding the ignition timing from the combustion control parameter;
Second storage means for storing a parameter value at the time of abnormal combustion determined by the second calculation means;
First correcting means for correcting the abnormal combustion time point according to a current external environmental factor;
When the abnormal combustion time point after the correction is before the normal combustion time point and the difference between the two time points is equal to or greater than a predetermined value, an abnormal combustion that should correct the combustion control parameter occurs is predicted before the start of combustion. Prediction means to
An engine control device comprising: a second correction unit that corrects the combustion control parameter based on a prediction result by the prediction unit.
火花点火式エンジンの制御装置において、
エンジンが低速運転領域において、エンジンの負荷および速度ごとに予め設定された燃焼制御パラメータにより、点火後の正常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する正常燃焼時点を求める第1の演算手段と、
前記第1の演算手段により求められた正常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第1の記憶手段と、
前記燃焼制御パラメータから点火時期を除外して異常燃焼において所定の燃焼質量割合に到達する異常燃焼時点を求める第2の演算手段と、
前記第2の演算手段により求められた異常燃焼時点でのパラメータ値を記憶する第2の記憶手段と、
前記正常燃焼時点と異常燃焼時点との差に基づいて、異常燃焼の発生を、燃焼開始前に予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果に基づいて、前記異常燃焼を抑制する方向に前記燃焼制御パラメータを補正する第2の補正手段と、を有することを特徴とするエンジンの制御装置。
In the control device of the spark ignition engine,
First calculation means for obtaining a normal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in normal combustion after ignition according to a combustion control parameter set in advance for each load and speed of the engine in a low speed operation region;
First storage means for storing a parameter value at the time of normal combustion determined by the first calculation means;
Second computing means for obtaining an abnormal combustion time point at which a predetermined combustion mass ratio is reached in the abnormal combustion by excluding the ignition timing from the combustion control parameter;
Second storage means for storing a parameter value at the time of abnormal combustion determined by the second calculation means;
Predicting means for predicting the occurrence of abnormal combustion before the start of combustion based on the difference between the normal combustion time and the abnormal combustion time;
An engine control apparatus comprising: a second correction unit that corrects the combustion control parameter in a direction to suppress the abnormal combustion based on a prediction result by the prediction unit.
前記正常燃焼時点および異常燃焼時点での各所定の燃焼質量割合は、予め実験を行って得られたデータから構成されるマップとして記憶されていることを特徴とする請求項6または7に記載のエンジンの制御装置。   The predetermined combustion mass ratio at the time of normal combustion and the time of abnormal combustion is stored as a map composed of data obtained by performing an experiment in advance. Engine control device. 吸気湿度が低いほど、前記第1の補正手段による補正量を拡大することを特徴とする請求項6に記載のエンジンの制御装置。   The engine control apparatus according to claim 6, wherein the correction amount by the first correction unit is increased as the intake air humidity is lower. 吸気温度が高いほど、前記第1の補正手段による補正量を拡大することを特徴とする請求項6に記載のエンジンの制御装置。   The engine control apparatus according to claim 6, wherein the correction amount by the first correction unit is increased as the intake air temperature is higher.
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