JP2004011569A - Knock control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a knock control device that suppresses knocking of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A knock control device that suppresses knocking (also simply referred to as knock) of an internal combustion engine for a vehicle is disclosed in, for example, JP-A-2000-145530. This device detects knocking by comparing the output of a knock sensor with a knock determination level.When knocking is detected, the ignition timing is retarded to suppress the occurrence of knocking, and the ignition timing is reduced to the extent that weak knock occurs. Is gradually advanced, and a kind of feedback control of maintaining an optimal ignition timing is performed. Further, when a predetermined period elapses under the high-load operation condition, the knock determination level is modified to be low in order to suppress a local temperature rise due to the occurrence of knocking.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Knocking is pressure vibration generated in the combustion chamber due to self-ignition of end gas in the cylinder, and as the name implies, is recognized by passengers in the vehicle cabin as an abnormal tapping sound like hitting a metal with a hammer. Excessive knocking causes discomfort to the occupant as noise, while excessive suppression of knocking accompanied by retardation of the ignition timing or the like causes a reduction in fuel consumption and engine output.
[0004]
Whether or not the knocking noise, that is, the knocking sound gives the occupant an unpleasant sensation, depends on the noise figure which is the degree of the noise in the vehicle interior other than the knocking sound. For example, a knock sound of the same level may cause discomfort to the occupant in a situation where the noise figure is low, while the knock sound may be inaudible to the occupant in a situation where the noise figure is high and may cause discomfort. There may not be. The present invention has been made on the basis of the unique viewpoint that the level of the knocking noise that is allowed varies depending on the noise index.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A knock control device for an internal combustion engine according to the present invention performs knock control for suppressing knock based on a detection signal of a knock detection unit and a knock determination level set based on an engine speed or the like. Typically, the ignition timing is feedback-controlled based on a comparison between a detection signal of the knock detection means and a knock determination level (intensity or frequency). Then, the knock determination level is changed based on the degree of noise in the vehicle interior that does not include the knock sound, that is, the noise index.
[0006]
【The invention's effect】
According to the present invention, by changing the knock determination level based on the noise index, it is possible to improve fuel efficiency and output performance without giving a passenger an unpleasant knock sound. That is, by allowing knocking as much as possible within a range that does not generate an unpleasant knocking sound, it is possible to sufficiently suppress a decrease in fuel efficiency and output performance due to suppression of knocking.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a knock control device for an internal combustion engine according to the present invention. A
[0009]
Knock determination level setting means 14 sets a knock determination level based on the engine speed. The engine speed described above is detected by, for example, a well-known
[0010]
Knock control means 22 performs knock control for suppressing occurrence of excessive knock based on the detection signal of
[0011]
FIG. 2 is a flowchart schematically showing the process of setting and changing the knock determination level by knock determination level setting means 14 and changing
[0012]
In S (step) 1, it is determined whether the vehicle speed VSP detected by the
[0013]
As shown in FIG. 3, the high vehicle speed knock determination strength threshold value table KSLhi () is set to a higher level than the low vehicle speed knock determination strength threshold value table KSLlow (). As shown in FIG. 4, the knock determination strength threshold may be a knock strength or a knock frequency. In any case, the high vehicle speed knock determination strength threshold value KSLhi (Ne) is set to a higher level than the low vehicle speed knock determination strength threshold value KSLlow (Ne). Therefore, stronger knocking is allowed at a high vehicle speed than at a low vehicle speed. In addition, as shown in FIG. 5, the knock retard amount at the time of high vehicle speed is suppressed to be lower than the knock retard amount at the time of low vehicle speed.
[0014]
Referring to the time chart of FIG. 6, as the vehicle speed increases, the noise in the vehicle interior also increases. When the vehicle speed VSP reaches the predetermined threshold value VSPksl, the knock determination strength threshold value (knock determination level) KSL is changed from the low vehicle speed knock determination strength threshold value KSLlow (Ne) to the high vehicle speed as described above. It is changed to the hour knock determination intensity threshold value KSLhi (Ne) to increase the level and to suppress the knock retard amount to a low value. These changes are reflected in the above-described trace knock control (feedback control of the ignition timing), and the ignition timing is relatively advanced. Therefore, the ignition timing approaches the advance limit MBT, the fuel consumption rate is reduced, the shaft torque is increased, and the fuel consumption and output performance are improved. By increasing the knock determination strength threshold value KSL, the knock sound increases, but when the vehicle speed corresponding to the noise index in the vehicle compartment is equal to or higher than the threshold value VSPksl, the noise in the vehicle compartment is originally large. The sound does not cause discomfort to the occupants. That is, the knock sound level (S / N) is maintained at a value lower than a predetermined knock sound level allowable upper limit that does not cause discomfort to the passengers in the vehicle compartment.
[0015]
As described above, in the present embodiment, the knocking determination level is changed according to the vehicle speed which is a parameter corresponding to the noise index in the vehicle compartment. Specifically, when the vehicle speed is high and the noise is high, the knock determination strength threshold value KSL is increased, and knocking is positively allowed within a range that does not cause discomfort to the passenger, and excessive knocking is suppressed. The reduction in fuel consumption and output caused by the
[0016]
When a human distinguishes an arbitrary sound (S) under a certain noise (N), the human has sensitivity represented by S / N. For example, if N is large while S is constant, the S becomes difficult to hear. Assuming that the knock sound is S and the noise other than the knock sound is N, if the S / N is equal to or lower than a predetermined level, even if the knock sound S is large, the passenger does not feel uncomfortable. Since the noise N changes due to various factors, it is difficult to accurately change and control the noise, even if soundproofing can be performed. Therefore, in this embodiment, by changing and controlling the knock sound S, the S / N, The knocking sound level is kept lower than a predetermined allowable upper limit (see FIG. 6).
[0017]
The vehicle speed is substantially proportional to the road surface and road noise of tires, vibration, wind noise, and the like, and is closely related to the noise index in the vehicle compartment. Specifically, as shown in FIG. 7, the noise index increases as the vehicle speed increases. Further, the vehicle is generally equipped with a
[0018]
Noise figure does not depend only on vehicle speed, but also on road surface conditions. Therefore, when only the vehicle speed is given as a parameter of the noise index as in the above-described embodiment, even if the knock determination level KSL is excessively finely changed and controlled according to the vehicle speed, there is not much effect. In the above embodiment, a simple configuration is employed in which the noise determination level is switched between KSLhi (Ne) and KSLlow (Ne) at the vehicle speed noise threshold VSPksl corresponding to the inflection point of the noise level. However, even with this, the above-described effects can be sufficiently obtained.
[0019]
As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the gist of the present invention. . For example, when the noise index parameter can be detected with high accuracy, the knock determination level may be changed and controlled steplessly (continuously) according to the parameter. The knock control means 22 may be configured to temporarily increase the fuel injection amount when knocking is detected and reduce the temperature in the combustion chamber to suppress knocking.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a knock control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically showing a process of setting a knock determination level according to the embodiment.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a difference between knock determination levels at a low vehicle speed and at a high vehicle speed.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between knock intensity and knock frequency at low vehicle speed and at high vehicle speed.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a difference in knock retard amount between a low vehicle speed and a high vehicle speed.
FIG. 6 is a time chart illustrating the operation of the present embodiment.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a vehicle speed and a noise index in a vehicle cabin.
[Explanation of symbols]
10
Claims (3)
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。Knock determination level setting means for setting a knock determination level based on at least the engine speed,
Knock detection means,
Knock control means for suppressing knocking based on a detection signal of the knock detection means and a knock determination level,
Changing means for changing the knock determination level based on a parameter corresponding to a vehicle interior noise index;
A knock control device for an internal combustion engine having the same.
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。A parameter corresponding to the noise index in the vehicle compartment is a vehicle speed,
2. The knock control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the changing means increases the knock determination level when the vehicle speed is high, and lowers the knock determination level when the vehicle speed is low.
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