JP2004197577A - 筒内噴射式内燃機関におけるノッキング判定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴射時期を変更し得る筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射時期を変更した際に変更前のノッキング判定値によりノッキングの判定を行うと、ノッキングの発生を誤判定することがある。
【解決手段】複数気筒を有する筒内噴射式内燃機関がノッキングを検出するノック検出手段を有してなり、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定する。
【選択図】図４
【解決手段】複数気筒を有する筒内噴射式内燃機関がノッキングを検出するノック検出手段を有してなり、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定する。
【選択図】図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に搭載される、シリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関（以下、直噴エンジンと称する）におけるノッキング判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンにノッキング検出手段である振動センサを取り付け、その振動センサからの出力信号と判定値とを比較して、ノッキングの有無を判定するノッキング判定方法が知られている（例えば特許文献１）。このノッキング判定方法では、エンジンの負荷が低い場合は判定値を低く設定し、逆にエンジンの負荷が高い場合は判定値を高く設定するようにするとともに、エンジン回転数が変化する運転状態にあってはエンジンの負荷及び回転数に基づいて設定し、振動センサからの振動信号のピークホールド値が判定値以上となった場合にノッキングが発生したと判定するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−６８４８１号公報（段落００１９、段落００２１、図２及び図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、直噴エンジンでは、燃料を噴射するタイミングを、吸気行程の前半に設定するいわゆるトップ噴射時期と、吸気行程の後半から圧縮行程前半に設定するいわゆるボトム噴射時期とに設定している。このように燃料の噴射時期を設定すると、燃料噴射弁の開閉に伴って生じる振動が、ノッキングを判定するタイミングつまりノッキング判定期間に一致する場合に、実際にはノッキングが発生してないにもかかわらず前記振動によりノッキングが発生したと誤って判定することがある。すなわち直噴エンジンでは燃料圧力が、吸気ポートに燃料を噴射するエンジン（ポート噴射式エンジン）の場合より高いために、燃料噴射弁を開閉する動作に起因して発生する振動が、前述のポート噴射式エンジンより大きくなり、ノッキングの発生を誤認する要因となるものである。
【０００５】
ここで、ボトム噴射時期がノッキングを判定するための期間として設定されるノッキング判定期間と一致している場合を例にとると、ボトム噴射時期による燃料噴射のために、燃料噴射弁の開閉時の振動が振動センサにより検出されることになる。これにより、実際にはノッキングが発生していないのにもかかわらず、振動センサから出力される出力信号はトップ噴射時期に振動センサから出力される出力信号より大きな値となる。
【０００６】
したがって、例えばトップ噴射時期により燃料を噴射している運転状態からボトム噴射時期による運転状態に燃料噴射時期の変更がある場合に、トップ噴射時期に応じて設定されたノッキング判定値によりノッキングの判定を実施すると、燃料噴射弁の開閉に伴う不連続な振動の大きさ分、ノックセンサから出力される出力信号が大きくなっているため、ノッキングが発生していないのにもかかわらずノッキング判定値を上回る信号を検出したために、ノッキングが発生していると誤判定することになる。
【０００７】
トップ噴射時期とボトム噴射時期との切り替えは、一義的に負荷とエンジン回転数とで設定し得るものではないため、上記したノッキング判定方法を直噴エンジンに適用して負荷とエンジン回転数とに基づいてノッキング判定値を決定しても、上記の事情によりノッキングの発生を判定することは困難になる。
【０００８】
そこで本発明は、以上のような不具合を解消することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の筒内噴射式内燃機関におけるノッキング判定方法は、複数気筒を有し運転状態に応じて燃料噴射時期を変更して燃料を各気筒内に直接供給する筒内噴射式内燃機関がノッキングを検出するノック検出手段を有してなり、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては、設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定値を精度よく設定し得るとともに、ノッキングを誤って判定することを防止することが可能になる。
【００１１】
一方、燃料噴射時期を変更した際には、設定されたノッキング判定値ではなく、変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定期間内に不連続な振動が発生していても、その不連続な振動による出力信号の急激な変化に的確に対応することが可能になる。したがって、そのような不連続な振動をノッキングと判定することなく正確にノッキングの発生を判定することが可能になる。
【００１２】
なお、ノッキング判定値は、それぞれの燃料噴射時期における正常な運転状態の際にノック検出手段から出力される出力信号に基づいて設定するものであってよいし、また適合によりマップに設定するものであってもよい。
【００１３】
ノッキング判定値を最適化するためには、燃料噴射時期が、吸気行程の前半に設定される第一の噴射時期と、吸気行程の後半から圧縮行程において設定される第二の噴射時期とからなり、第一の噴射時期と第二の噴射時期とのいずれか一方の噴射時期がノッキング判定時期と重なり合う場合に、一方の噴射時期に応じて設定されるノッキング判定値を他方の噴射時期に応じて設定されるノッキング判定値より高くすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すこの実施の形態のエンジン１００は、ピストン３０が往復動するシリンダ（気筒）３１内に燃料であるガソリンを直接噴射する複数気筒例えば３気筒を有する筒内燃料噴射式のもので、その１気筒について示す構成説明図である。
【００１６】
エンジン１００は、自動車用のもので、シリンダ３１の側壁にノック検出手段であるノックセンサ２０が取り付けられているとともに、シリンダヘッド１の燃焼室１ａの上壁１ｂに燃料噴射弁２及びスパークプラグ３を設けるとともに、排気系４に三元触媒５を設けている。また、排気系４には、三元触媒５の上流側にＯ2センサ６を設けている。燃料噴射弁２は、図示しない一対の吸気弁間において燃焼室１ａ内に燃料を直接噴射し得るように噴射口を向けて取り付けてあり、後述する電子制御装置ＥＣＵにより制御される。加えて、吸気系８には、スロットルバルブ９が図示しないアクセルペダルに応動して開閉するように取り付けてあり、スロットルバルブ９の下流には吸気脈動を抑制するためのサージタンク１０が設けてある。このサージタンク１０には吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１１が取り付けてある。なお、燃料の燃料噴射弁２への供給機構については、この分野でよく知られたものを広く利用することができるので、説明を省略する。
【００１７】
電子制御装置ＥＣＵは、アナログ−デジタル変換回路を内蔵する中央演算処理装置ＣＰＵと、記憶装置ＭＥＭと、入力インターフェースＩＩＦと、出力インターフェースＯＩＦとを備えたマイクロコンピュータシステム、及びピークホールド回路ＰＨを備えている。中央演算処理装置ＣＰＵは、記憶装置ＭＥＭに格納された後述する制御プログラムとノッキングの判定のための各種データとにより、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを演算するとともに、得られたノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとノックセンサ２０から出力される出力信号ｂのピーク値を保持するピークホールド回路ＰＨから出力されるピークホールド値とを比較して、ノッキング発生を判定するものである。なお、各センサから電子制御装置ＥＣＵに入力されるアナログ信号は、アナログ−デジタル変換回路においてデジタルデータに変換された後一時的に記憶され、各種の処理に利用されるものである。
【００１８】
入力インターフェースＩＩＦには、Ｏ2センサ６から出力される酸素濃度信号ａ、ノックセンサ２０の出力信号ｂをサンプリングするピークホールド回路ＰＨから出力されるピーク信号、吸気圧センサ１１から出力される吸気圧信号ｃ、エンジン回転数を検出するためのカムポジションセンサ１２から出力される回転数信号ｄと気筒判別信号ｅとクランク角基準位置信号ｆ、スロットルバルブ９の開閉状態を検出するためのスロットル開度センサ１３から出力されるスロットル開度信号ｇ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１４から出力される水温信号ｈなどが入力される。これらの各センサが電子制御装置ＥＣＵと協働して、運転状態を検出するものである。一方、出力インターフェースＯＩＦからは、燃料噴射弁２に対して燃料噴射信号ｋが、スパークプラグ３に対してイグニッションパルスｍが出力されるようになっている。
【００１９】
電子制御装置ＥＣＵの記憶装置ＭＥＭには、吸気圧センサ１１から出力される吸気圧信号ｃとカムポジションセンサ１２から出力される回転数信号ｄと水温センサ１４から出力される水温信号ｈを主な情報とし、各種の補正係数で基本燃料噴射時間（基本燃料噴射量）を補正して有効通電時間（燃料噴射量）を決定し、その決定された有効通電時間に基づいて決定した最終通電時間により燃料噴射弁２を制御するプログラムが内蔵してある。また、記憶装置ＭＥＭには、ノッキングの発生を判定するために、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するようにプログラミングしてある。なお、この実施の形態にあっては、第一の噴射時期であるトップ噴射時期と第二の噴射時期であるボトム噴射時期との少なくとも一方における正常な運転状態の際にノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づいてノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを設定している。
【００２０】
この実施の形態にあって、燃料噴射を開始する時期である燃料噴射時期は、図２に示すように、吸気行程において、燃焼（膨張）行程から遠い側となるピストン３０が上死点近傍にある場合と、燃焼行程に近い側となるピストン３０が下死点近傍にある場合とで設定される。すなわち、ピストン３０が上死点近傍にある場合の燃料噴射時期であるトップ噴射時期は、吸気行程が開始されて、ピストン３０が上死点から降下し、上死点から例えばクランク角度で約４０°ＣＡとなる位置から燃料噴射が開始されるように設定される。これに対し、ピストン３０が下死点近傍にある場合のボトム噴射時期は、吸気行程において、ピストン３０が下死点に達する前の例えばクランク角度で３０°ＣＡ程度の位置から燃料噴射が開始されるように設定される。また、ノッキング判定期間が、例えば圧縮行程の上死点後のクランク角度に換算して１５°ＣＡ〜７０°ＣＡの期間に設定されるものである。
【００２１】
このノッキング判定プログラムによるノッキング判定の手順の概要を、図３及び図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
このノッキング判定プログラムにおいて、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤは、ノッキングの発生していない正常な運転状態においてノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づいて設定される。具体的には、ノックセンサ２０からの出力信号ｂのピークホールド値を所定数サンプリングして、サンプリングしたピークホールド値を統計処理して平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを演算する。そして、得られた平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを下式に代入して、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを演算する。
ＫＮＴＨＲＬＤ ＝ ＶＭＥＤ ＋ ３＊ＳＧＭ ・・・式１
【００２３】
このようにノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを設定することにより、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを上回るピークホールド値を検出した場合には、ノッキングが発生したと判定するものである。
【００２４】
平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとについては、以下に説明する。
【００２５】
まずステップＳ１において、ノックセンサ２０から出力される出力信号ｂを、ピークホールド回路ＰＨを介してそのピークホールド値を中央演算処理装置ＣＰＵに取り込む。中央演算処理装置ＣＰＵは、取り込んだピークホールド値をデジタルデータに変換して、デジタルデータを一時保存する。ステップＳ２では、取り込んだピークホールド値のサンプリング数が所定個数に達した段階でピークホールド値に基づいて、その平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを計算する。平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとの計算は、統計の分野でよく知られたものを用いるものであってよい。ステップＳ３では、計算にて得られた平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを記憶装置ＭＥＭに一時保存する。平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとは、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤが確定された時点で、今回の値としてそれまでに保存されていたものに代わって更新保存されるので、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤが確定されるごとに学習されるものである。
【００２６】
次に、ステップＳ１１では、燃料噴射時期がトップ噴射時期からボトム噴射時期に変更されたか否かを判定する。この判定は、噴射時期判定フラグによりおこなうもので、例えば噴射時期判定フラグがリセット（＝０）されている場合にトップ噴射時期を、セット（＝１）されている場合にボトム噴射時期を判定するものである。噴射時期判定フラグは、例えば吸気管圧力、エンジン回転数、冷却水温、始動時や完全暖気後などの別などに基づいてセットされ、またリセットされる。なお、燃料噴射時期の変更は、基本的にはエンジン回転数と吸気管圧力とに基づいて実行されるもので、吸気管圧力が例えば５００ｍｍＨｇより低く、かつエンジン回転数ＮＥが例えば３０００ｒ．ｐ．ｍ．より低い低負荷低回転時では吸気トップ噴射時期に設定し、吸気管圧力が５００ｍｍＨｇより高く、かつエンジン回転数ＮＥが３０００ｒ．ｐ．ｍ．より低い高負荷低回転時では吸気ボトム噴射時期を設定するものである。
【００２７】
ステップＳ１２では、燃料噴射時期がボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更されたか否かを、ステップＳ１１と同様に噴射時期判定フラグにより判定する。ステップＳ１３では、記憶装置ＭＥＭに保存された平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを読み込む。
【００２８】
ステップＳ１４では、前回保存した平均値ＶＭＥＤi − 1から燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭを減算して今回の平均値ＶＭＥＤiを決定するとともに、前回保存した標準偏差ＳＧＭi − 1と燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭを減算して今回の標準偏差ＳＧＭiを決定する。ステップＳ１５では、前回保存した平均値ＶＭＥＤi − 1に燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰを加算して今回の平均値ＶＭＥＤｉを決定するとともに、前回保存した標準偏差ＳＧＭi − 1に燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰを加算して今回の標準偏差ＳＧＭiを決定する。このように、この実施の形態においては、変更された燃料噴射時期に応じて、前回の平均値ＶＭＥＤi − 1と標準偏差ＳＧＭi − 1と各補正値ＶＭＥＤＯＦＭ，ＳＧＭＯＦＭ，ＶＭＥＤＯＦＰ，ＳＧＭＯＦＰとにより平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを設定し、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを決定するものである。
【００２９】
第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭ及び第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰは、トップ噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる平均値ＶＭＥＤとボトム噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる平均値ＶＭＥＤとの差に基づいて、また第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭ及び第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰは、トップ噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる標準偏差ＳＧＭとボトム噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる標準偏差ＳＧＭとの差に基づいてそれぞれ、設定するものである。なお、この実施の形態にあっては、第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰを第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭより大きく設定して、ボトム噴射時期におけるノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを高くしてノッキングの判定を容易にしているが、同一値であってもよく、また第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭ及び第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰについても異なる値ではなく同一値であってもよい。
【００３０】
このような構成において、この実施の形態は３気筒エンジンであるので、図２に示すように、燃料を噴射する気筒が第一気筒＃１とすると、第一気筒＃１のボトム噴射時期と第三気筒＃３のノッキング判定期間とがほぼ同じタイミングとなる。つまり第一気筒＃１でボトム噴射時期により燃料噴射を行う際に第三気筒＃３ではノッキングの判定を行うノッキング判定期間となる。このため、ボトム噴射時期による燃料噴射を実行する時は、燃料噴射弁２の開閉による振動が、ノッキングの発生していない正常な運転状態においてもノックセンサ２０により検出されることになり、ボトム噴射時期による燃料噴射の場合にサンプリングされたピークホールド値は、トップ噴射時期による燃料噴射の場合にサンプリングされたピークホールド値よりも大きな値をとる。
【００３１】
いま、トップ噴射時期のタイミングで燃料を噴射しているものとすると、ステップＳ１〜ステップＳ３を実行し、トップ噴射時期における平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとが記憶装置ＭＥＭに保存される。このトップ噴射時期による燃料噴射での運転状態が継続する場合は、ステップＳ１１〜ステップＳ１３を実行し、ステップＳ３において保存された平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを記憶装置ＭＥＭから読み出し、上記式１によりノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを計算する。この場合、平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとはトップ噴射時期におけるものであるので、燃料噴射弁２の開閉時の振動はどの気筒のノッキング判定期間とも重なり合わない。それ故、トップ噴射時期における平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとは、図５に示すように、ボトム噴射時期による運転の場合の平均値ＶＥＭＤと標準偏差ＳＧＭとより低い値を示す。
【００３２】
次に、トップ噴射時期からボトム噴射時期に燃料噴射時期が変更されると、ステップＳ１１、ステップＳ１５を実行し、燃料噴射時期が切り替わる前のトップ噴射時期における、平均値ＶＭＥＤi − 1に第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰを加算し、かつ標準偏差ＳＧＭi − 1に第二偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰを加算して、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを得る。このようにして得られた平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとについても、記憶装置ＭＥＭに一時的に記憶される。そして、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを上記式１に代入することにより、燃料噴射時期が変更されたボトム噴射時期に対応したノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとなる。つまり、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤは、トップ噴射時期の平均値ＶＭＥＤi − 1と標準偏差ＳＧＭi − 1とのそれぞれに、補正値ＶＭＥＤＯＦＰ，ＳＧＭＯＦＰを加算することにより、トップ噴射時期のノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤより高い値になっている。したがって、ボトム噴射時期がノッキング判定期間に重なり合っている気筒にあっても、燃料噴射弁２の開閉に伴う振動を考慮した値となるので、燃料噴射弁２の開閉に伴う振動をノッキングと誤って判定することが防止できる。
【００３３】
この後、燃料噴射時期が、ボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更された場合は、ステップＳ１１、ステップＳ１２及びステップＳ１４を実行し、燃料噴射時期が切り替わる前のボトム噴射時期における平均値ＶＭＥＤi − 1から第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭを減算し、かつ標準偏差ＳＧＭi − 1から第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭを減算して、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを得る。このようにして得られた平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとについても、記憶装置ＭＥＭに一時的に記憶される。そして、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを上記式１に代入することにより、燃料噴射時期が変更されたトップ噴射時期に対応したノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとなる。つまり、得られたノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤは、ボトム噴射時期の平均値ＶＭＥＤi − 1と標準偏差ＳＧＭi − 1とのそれぞれから、各補正値ＶＭＥＤＯＦＭ，ＳＧＭＯＦＭを減算することにより、ボトム噴射時期のノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤより低い値になっている。したがって、ノッキングが発生していても、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを下回ってノッキングの発生を判定できないと言う不具合を解消することができ、確実にノッキングの発生を判定することができる。
【００３４】
また、ノッキングの発生を確実に判定することができるので、ノッキングが発生していると誤判定して点火時期を遅角し、トルクが低下すると言った不具合や、あるいは実際にはノッキングが発生しているのに誤判定をすることにより、点火時期を遅角しないためにノッキングが継続し燃費が低下してしまうと言った不具合を確実に防止することができる。
【００３５】
なお、上記の実施の形態では、３気筒エンジンに適用した場合を説明したが、４気筒エンジンの場合についても適用することができる。すなわち、４気筒エンジンの場合、図６に示すように、３気筒エンジンの場合とは異なり、ある気筒におけるノッキング判定期間に他の気筒でトップ噴射時期での燃料噴射が実行されるものである。つまり、トップ噴射時期がノッキング判定期間と重なり合うものである。したがって、トップ噴射時期にて燃料噴射を実行している運転状態においてノックセンサ２０から出力される出力信号ｂは、ボトム噴射時期による運転状態においてノックセンサ２０から出力される出力信号ｂより大きくなるので、得られる平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとが、ボトム噴射時期にて燃料噴射を実行している運転状態で得られる平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとに比較して大きな値となる。
【００３６】
このような上記の実施の形態との相違点に対応して、平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭと決定するプログラムにおいて、条件が以下のように変更されるものである。
【００３７】
すなわち、図４のステップＳ１１におけるトップ噴射時期からボトム噴射時期に変更されたか否かの判定を、この４気筒エンジンの実施の形態では、ボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更されたか否かの判定に変更する。同様にして、図４のステップＳ１２におけるボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更されたか否かの判定を、トップ噴射時期からボトム噴射時期に変更されたか否かの判定に変更する。
【００３８】
このように、条件を変更することにより、４気筒エンジンの場合であっても、上気した３気筒エンジンの場合と同様にノッキングを精度よく判定することができる。
【００３９】
なお、燃料噴射時期に応じてノッキング判定値をそれぞれに例えばマップにより設定するものであってもよい。この場合にあって、上述の例と同様に、ノッキング判定期間が重なり合う燃料噴射時期に対応するノッキング判定値を、重なり合わない燃料噴射時期のものよりも高く設定するものである。
【００４０】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような構成であるので、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては、設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定値を精度よく設定し得るとともに、ノッキングを誤って判定することを防止することができる。
【００４２】
一方、燃料噴射時期を変更した際には、設定されたノッキング判定値ではなく、変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定期間内に不連続な振動が発生していても、その不連続な振動による出力信号の急激な変化に的確に対応することができる。したがって、そのような不連続な振動をノッキングと判定することなく正確にノッキングの発生を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が適用される直噴エンジンの概略構成説明図。
【図２】本発明の実施の形態におけるトップ噴射時期とボトム噴射時期とノッキング判定期間との関係を示すタイムチャート。
【図３】同実施の形態の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施の形態の制御手順を示すフローチャート。
【図５】同実施の形態におけるトップ噴射時期とボトム噴射時期との平均値と標準偏差との関係を示すグラフ。
【図６】本発明の他の実施の形態におけるトップ噴射時期とボトム噴射時期とノッキング判定期間との関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
２０…ノックセンサ
ＥＣＵ…電子制御装置
ＣＰＵ…中央演算処理装置
ＭＥＭ…記憶装置
ＩＩＦ…入力インターフェース
ＯＩＦ…出力インターフェース
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に搭載される、シリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関（以下、直噴エンジンと称する）におけるノッキング判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンにノッキング検出手段である振動センサを取り付け、その振動センサからの出力信号と判定値とを比較して、ノッキングの有無を判定するノッキング判定方法が知られている（例えば特許文献１）。このノッキング判定方法では、エンジンの負荷が低い場合は判定値を低く設定し、逆にエンジンの負荷が高い場合は判定値を高く設定するようにするとともに、エンジン回転数が変化する運転状態にあってはエンジンの負荷及び回転数に基づいて設定し、振動センサからの振動信号のピークホールド値が判定値以上となった場合にノッキングが発生したと判定するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−６８４８１号公報（段落００１９、段落００２１、図２及び図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、直噴エンジンでは、燃料を噴射するタイミングを、吸気行程の前半に設定するいわゆるトップ噴射時期と、吸気行程の後半から圧縮行程前半に設定するいわゆるボトム噴射時期とに設定している。このように燃料の噴射時期を設定すると、燃料噴射弁の開閉に伴って生じる振動が、ノッキングを判定するタイミングつまりノッキング判定期間に一致する場合に、実際にはノッキングが発生してないにもかかわらず前記振動によりノッキングが発生したと誤って判定することがある。すなわち直噴エンジンでは燃料圧力が、吸気ポートに燃料を噴射するエンジン（ポート噴射式エンジン）の場合より高いために、燃料噴射弁を開閉する動作に起因して発生する振動が、前述のポート噴射式エンジンより大きくなり、ノッキングの発生を誤認する要因となるものである。
【０００５】
ここで、ボトム噴射時期がノッキングを判定するための期間として設定されるノッキング判定期間と一致している場合を例にとると、ボトム噴射時期による燃料噴射のために、燃料噴射弁の開閉時の振動が振動センサにより検出されることになる。これにより、実際にはノッキングが発生していないのにもかかわらず、振動センサから出力される出力信号はトップ噴射時期に振動センサから出力される出力信号より大きな値となる。
【０００６】
したがって、例えばトップ噴射時期により燃料を噴射している運転状態からボトム噴射時期による運転状態に燃料噴射時期の変更がある場合に、トップ噴射時期に応じて設定されたノッキング判定値によりノッキングの判定を実施すると、燃料噴射弁の開閉に伴う不連続な振動の大きさ分、ノックセンサから出力される出力信号が大きくなっているため、ノッキングが発生していないのにもかかわらずノッキング判定値を上回る信号を検出したために、ノッキングが発生していると誤判定することになる。
【０００７】
トップ噴射時期とボトム噴射時期との切り替えは、一義的に負荷とエンジン回転数とで設定し得るものではないため、上記したノッキング判定方法を直噴エンジンに適用して負荷とエンジン回転数とに基づいてノッキング判定値を決定しても、上記の事情によりノッキングの発生を判定することは困難になる。
【０００８】
そこで本発明は、以上のような不具合を解消することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の筒内噴射式内燃機関におけるノッキング判定方法は、複数気筒を有し運転状態に応じて燃料噴射時期を変更して燃料を各気筒内に直接供給する筒内噴射式内燃機関がノッキングを検出するノック検出手段を有してなり、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては、設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定値を精度よく設定し得るとともに、ノッキングを誤って判定することを防止することが可能になる。
【００１１】
一方、燃料噴射時期を変更した際には、設定されたノッキング判定値ではなく、変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定期間内に不連続な振動が発生していても、その不連続な振動による出力信号の急激な変化に的確に対応することが可能になる。したがって、そのような不連続な振動をノッキングと判定することなく正確にノッキングの発生を判定することが可能になる。
【００１２】
なお、ノッキング判定値は、それぞれの燃料噴射時期における正常な運転状態の際にノック検出手段から出力される出力信号に基づいて設定するものであってよいし、また適合によりマップに設定するものであってもよい。
【００１３】
ノッキング判定値を最適化するためには、燃料噴射時期が、吸気行程の前半に設定される第一の噴射時期と、吸気行程の後半から圧縮行程において設定される第二の噴射時期とからなり、第一の噴射時期と第二の噴射時期とのいずれか一方の噴射時期がノッキング判定時期と重なり合う場合に、一方の噴射時期に応じて設定されるノッキング判定値を他方の噴射時期に応じて設定されるノッキング判定値より高くすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すこの実施の形態のエンジン１００は、ピストン３０が往復動するシリンダ（気筒）３１内に燃料であるガソリンを直接噴射する複数気筒例えば３気筒を有する筒内燃料噴射式のもので、その１気筒について示す構成説明図である。
【００１６】
エンジン１００は、自動車用のもので、シリンダ３１の側壁にノック検出手段であるノックセンサ２０が取り付けられているとともに、シリンダヘッド１の燃焼室１ａの上壁１ｂに燃料噴射弁２及びスパークプラグ３を設けるとともに、排気系４に三元触媒５を設けている。また、排気系４には、三元触媒５の上流側にＯ2センサ６を設けている。燃料噴射弁２は、図示しない一対の吸気弁間において燃焼室１ａ内に燃料を直接噴射し得るように噴射口を向けて取り付けてあり、後述する電子制御装置ＥＣＵにより制御される。加えて、吸気系８には、スロットルバルブ９が図示しないアクセルペダルに応動して開閉するように取り付けてあり、スロットルバルブ９の下流には吸気脈動を抑制するためのサージタンク１０が設けてある。このサージタンク１０には吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１１が取り付けてある。なお、燃料の燃料噴射弁２への供給機構については、この分野でよく知られたものを広く利用することができるので、説明を省略する。
【００１７】
電子制御装置ＥＣＵは、アナログ−デジタル変換回路を内蔵する中央演算処理装置ＣＰＵと、記憶装置ＭＥＭと、入力インターフェースＩＩＦと、出力インターフェースＯＩＦとを備えたマイクロコンピュータシステム、及びピークホールド回路ＰＨを備えている。中央演算処理装置ＣＰＵは、記憶装置ＭＥＭに格納された後述する制御プログラムとノッキングの判定のための各種データとにより、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを演算するとともに、得られたノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとノックセンサ２０から出力される出力信号ｂのピーク値を保持するピークホールド回路ＰＨから出力されるピークホールド値とを比較して、ノッキング発生を判定するものである。なお、各センサから電子制御装置ＥＣＵに入力されるアナログ信号は、アナログ−デジタル変換回路においてデジタルデータに変換された後一時的に記憶され、各種の処理に利用されるものである。
【００１８】
入力インターフェースＩＩＦには、Ｏ2センサ６から出力される酸素濃度信号ａ、ノックセンサ２０の出力信号ｂをサンプリングするピークホールド回路ＰＨから出力されるピーク信号、吸気圧センサ１１から出力される吸気圧信号ｃ、エンジン回転数を検出するためのカムポジションセンサ１２から出力される回転数信号ｄと気筒判別信号ｅとクランク角基準位置信号ｆ、スロットルバルブ９の開閉状態を検出するためのスロットル開度センサ１３から出力されるスロットル開度信号ｇ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１４から出力される水温信号ｈなどが入力される。これらの各センサが電子制御装置ＥＣＵと協働して、運転状態を検出するものである。一方、出力インターフェースＯＩＦからは、燃料噴射弁２に対して燃料噴射信号ｋが、スパークプラグ３に対してイグニッションパルスｍが出力されるようになっている。
【００１９】
電子制御装置ＥＣＵの記憶装置ＭＥＭには、吸気圧センサ１１から出力される吸気圧信号ｃとカムポジションセンサ１２から出力される回転数信号ｄと水温センサ１４から出力される水温信号ｈを主な情報とし、各種の補正係数で基本燃料噴射時間（基本燃料噴射量）を補正して有効通電時間（燃料噴射量）を決定し、その決定された有効通電時間に基づいて決定した最終通電時間により燃料噴射弁２を制御するプログラムが内蔵してある。また、記憶装置ＭＥＭには、ノッキングの発生を判定するために、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するようにプログラミングしてある。なお、この実施の形態にあっては、第一の噴射時期であるトップ噴射時期と第二の噴射時期であるボトム噴射時期との少なくとも一方における正常な運転状態の際にノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づいてノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを設定している。
【００２０】
この実施の形態にあって、燃料噴射を開始する時期である燃料噴射時期は、図２に示すように、吸気行程において、燃焼（膨張）行程から遠い側となるピストン３０が上死点近傍にある場合と、燃焼行程に近い側となるピストン３０が下死点近傍にある場合とで設定される。すなわち、ピストン３０が上死点近傍にある場合の燃料噴射時期であるトップ噴射時期は、吸気行程が開始されて、ピストン３０が上死点から降下し、上死点から例えばクランク角度で約４０°ＣＡとなる位置から燃料噴射が開始されるように設定される。これに対し、ピストン３０が下死点近傍にある場合のボトム噴射時期は、吸気行程において、ピストン３０が下死点に達する前の例えばクランク角度で３０°ＣＡ程度の位置から燃料噴射が開始されるように設定される。また、ノッキング判定期間が、例えば圧縮行程の上死点後のクランク角度に換算して１５°ＣＡ〜７０°ＣＡの期間に設定されるものである。
【００２１】
このノッキング判定プログラムによるノッキング判定の手順の概要を、図３及び図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
このノッキング判定プログラムにおいて、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤは、ノッキングの発生していない正常な運転状態においてノックセンサ２０から出力される出力信号ｂに基づいて設定される。具体的には、ノックセンサ２０からの出力信号ｂのピークホールド値を所定数サンプリングして、サンプリングしたピークホールド値を統計処理して平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを演算する。そして、得られた平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを下式に代入して、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを演算する。
ＫＮＴＨＲＬＤ ＝ ＶＭＥＤ ＋ ３＊ＳＧＭ ・・・式１
【００２３】
このようにノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを設定することにより、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを上回るピークホールド値を検出した場合には、ノッキングが発生したと判定するものである。
【００２４】
平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとについては、以下に説明する。
【００２５】
まずステップＳ１において、ノックセンサ２０から出力される出力信号ｂを、ピークホールド回路ＰＨを介してそのピークホールド値を中央演算処理装置ＣＰＵに取り込む。中央演算処理装置ＣＰＵは、取り込んだピークホールド値をデジタルデータに変換して、デジタルデータを一時保存する。ステップＳ２では、取り込んだピークホールド値のサンプリング数が所定個数に達した段階でピークホールド値に基づいて、その平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを計算する。平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとの計算は、統計の分野でよく知られたものを用いるものであってよい。ステップＳ３では、計算にて得られた平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを記憶装置ＭＥＭに一時保存する。平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとは、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤが確定された時点で、今回の値としてそれまでに保存されていたものに代わって更新保存されるので、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤが確定されるごとに学習されるものである。
【００２６】
次に、ステップＳ１１では、燃料噴射時期がトップ噴射時期からボトム噴射時期に変更されたか否かを判定する。この判定は、噴射時期判定フラグによりおこなうもので、例えば噴射時期判定フラグがリセット（＝０）されている場合にトップ噴射時期を、セット（＝１）されている場合にボトム噴射時期を判定するものである。噴射時期判定フラグは、例えば吸気管圧力、エンジン回転数、冷却水温、始動時や完全暖気後などの別などに基づいてセットされ、またリセットされる。なお、燃料噴射時期の変更は、基本的にはエンジン回転数と吸気管圧力とに基づいて実行されるもので、吸気管圧力が例えば５００ｍｍＨｇより低く、かつエンジン回転数ＮＥが例えば３０００ｒ．ｐ．ｍ．より低い低負荷低回転時では吸気トップ噴射時期に設定し、吸気管圧力が５００ｍｍＨｇより高く、かつエンジン回転数ＮＥが３０００ｒ．ｐ．ｍ．より低い高負荷低回転時では吸気ボトム噴射時期を設定するものである。
【００２７】
ステップＳ１２では、燃料噴射時期がボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更されたか否かを、ステップＳ１１と同様に噴射時期判定フラグにより判定する。ステップＳ１３では、記憶装置ＭＥＭに保存された平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを読み込む。
【００２８】
ステップＳ１４では、前回保存した平均値ＶＭＥＤi − 1から燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭを減算して今回の平均値ＶＭＥＤiを決定するとともに、前回保存した標準偏差ＳＧＭi − 1と燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭを減算して今回の標準偏差ＳＧＭiを決定する。ステップＳ１５では、前回保存した平均値ＶＭＥＤi − 1に燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰを加算して今回の平均値ＶＭＥＤｉを決定するとともに、前回保存した標準偏差ＳＧＭi − 1に燃料噴射時期に応じて設定された値すなわち第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰを加算して今回の標準偏差ＳＧＭiを決定する。このように、この実施の形態においては、変更された燃料噴射時期に応じて、前回の平均値ＶＭＥＤi − 1と標準偏差ＳＧＭi − 1と各補正値ＶＭＥＤＯＦＭ，ＳＧＭＯＦＭ，ＶＭＥＤＯＦＰ，ＳＧＭＯＦＰとにより平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを設定し、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを決定するものである。
【００２９】
第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭ及び第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰは、トップ噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる平均値ＶＭＥＤとボトム噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる平均値ＶＭＥＤとの差に基づいて、また第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭ及び第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰは、トップ噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる標準偏差ＳＧＭとボトム噴射時期にて燃料噴射を継続した場合に得られる標準偏差ＳＧＭとの差に基づいてそれぞれ、設定するものである。なお、この実施の形態にあっては、第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰを第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭより大きく設定して、ボトム噴射時期におけるノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを高くしてノッキングの判定を容易にしているが、同一値であってもよく、また第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭ及び第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰについても異なる値ではなく同一値であってもよい。
【００３０】
このような構成において、この実施の形態は３気筒エンジンであるので、図２に示すように、燃料を噴射する気筒が第一気筒＃１とすると、第一気筒＃１のボトム噴射時期と第三気筒＃３のノッキング判定期間とがほぼ同じタイミングとなる。つまり第一気筒＃１でボトム噴射時期により燃料噴射を行う際に第三気筒＃３ではノッキングの判定を行うノッキング判定期間となる。このため、ボトム噴射時期による燃料噴射を実行する時は、燃料噴射弁２の開閉による振動が、ノッキングの発生していない正常な運転状態においてもノックセンサ２０により検出されることになり、ボトム噴射時期による燃料噴射の場合にサンプリングされたピークホールド値は、トップ噴射時期による燃料噴射の場合にサンプリングされたピークホールド値よりも大きな値をとる。
【００３１】
いま、トップ噴射時期のタイミングで燃料を噴射しているものとすると、ステップＳ１〜ステップＳ３を実行し、トップ噴射時期における平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとが記憶装置ＭＥＭに保存される。このトップ噴射時期による燃料噴射での運転状態が継続する場合は、ステップＳ１１〜ステップＳ１３を実行し、ステップＳ３において保存された平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとを記憶装置ＭＥＭから読み出し、上記式１によりノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを計算する。この場合、平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとはトップ噴射時期におけるものであるので、燃料噴射弁２の開閉時の振動はどの気筒のノッキング判定期間とも重なり合わない。それ故、トップ噴射時期における平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとは、図５に示すように、ボトム噴射時期による運転の場合の平均値ＶＥＭＤと標準偏差ＳＧＭとより低い値を示す。
【００３２】
次に、トップ噴射時期からボトム噴射時期に燃料噴射時期が変更されると、ステップＳ１１、ステップＳ１５を実行し、燃料噴射時期が切り替わる前のトップ噴射時期における、平均値ＶＭＥＤi − 1に第二平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＰを加算し、かつ標準偏差ＳＧＭi − 1に第二偏差用補正値ＳＧＭＯＦＰを加算して、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを得る。このようにして得られた平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとについても、記憶装置ＭＥＭに一時的に記憶される。そして、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを上記式１に代入することにより、燃料噴射時期が変更されたボトム噴射時期に対応したノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとなる。つまり、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤは、トップ噴射時期の平均値ＶＭＥＤi − 1と標準偏差ＳＧＭi − 1とのそれぞれに、補正値ＶＭＥＤＯＦＰ，ＳＧＭＯＦＰを加算することにより、トップ噴射時期のノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤより高い値になっている。したがって、ボトム噴射時期がノッキング判定期間に重なり合っている気筒にあっても、燃料噴射弁２の開閉に伴う振動を考慮した値となるので、燃料噴射弁２の開閉に伴う振動をノッキングと誤って判定することが防止できる。
【００３３】
この後、燃料噴射時期が、ボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更された場合は、ステップＳ１１、ステップＳ１２及びステップＳ１４を実行し、燃料噴射時期が切り替わる前のボトム噴射時期における平均値ＶＭＥＤi − 1から第一平均値用補正値ＶＭＥＤＯＦＭを減算し、かつ標準偏差ＳＧＭi − 1から第一偏差用補正値ＳＧＭＯＦＭを減算して、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを得る。このようにして得られた平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとについても、記憶装置ＭＥＭに一時的に記憶される。そして、今回の平均値ＶＭＥＤiと標準偏差ＳＧＭiとを上記式１に代入することにより、燃料噴射時期が変更されたトップ噴射時期に対応したノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤとなる。つまり、得られたノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤは、ボトム噴射時期の平均値ＶＭＥＤi − 1と標準偏差ＳＧＭi − 1とのそれぞれから、各補正値ＶＭＥＤＯＦＭ，ＳＧＭＯＦＭを減算することにより、ボトム噴射時期のノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤより低い値になっている。したがって、ノッキングが発生していても、ノッキング判定値ＫＮＴＨＲＬＤを下回ってノッキングの発生を判定できないと言う不具合を解消することができ、確実にノッキングの発生を判定することができる。
【００３４】
また、ノッキングの発生を確実に判定することができるので、ノッキングが発生していると誤判定して点火時期を遅角し、トルクが低下すると言った不具合や、あるいは実際にはノッキングが発生しているのに誤判定をすることにより、点火時期を遅角しないためにノッキングが継続し燃費が低下してしまうと言った不具合を確実に防止することができる。
【００３５】
なお、上記の実施の形態では、３気筒エンジンに適用した場合を説明したが、４気筒エンジンの場合についても適用することができる。すなわち、４気筒エンジンの場合、図６に示すように、３気筒エンジンの場合とは異なり、ある気筒におけるノッキング判定期間に他の気筒でトップ噴射時期での燃料噴射が実行されるものである。つまり、トップ噴射時期がノッキング判定期間と重なり合うものである。したがって、トップ噴射時期にて燃料噴射を実行している運転状態においてノックセンサ２０から出力される出力信号ｂは、ボトム噴射時期による運転状態においてノックセンサ２０から出力される出力信号ｂより大きくなるので、得られる平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとが、ボトム噴射時期にて燃料噴射を実行している運転状態で得られる平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭとに比較して大きな値となる。
【００３６】
このような上記の実施の形態との相違点に対応して、平均値ＶＭＥＤと標準偏差ＳＧＭと決定するプログラムにおいて、条件が以下のように変更されるものである。
【００３７】
すなわち、図４のステップＳ１１におけるトップ噴射時期からボトム噴射時期に変更されたか否かの判定を、この４気筒エンジンの実施の形態では、ボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更されたか否かの判定に変更する。同様にして、図４のステップＳ１２におけるボトム噴射時期からトップ噴射時期に変更されたか否かの判定を、トップ噴射時期からボトム噴射時期に変更されたか否かの判定に変更する。
【００３８】
このように、条件を変更することにより、４気筒エンジンの場合であっても、上気した３気筒エンジンの場合と同様にノッキングを精度よく判定することができる。
【００３９】
なお、燃料噴射時期に応じてノッキング判定値をそれぞれに例えばマップにより設定するものであってもよい。この場合にあって、上述の例と同様に、ノッキング判定期間が重なり合う燃料噴射時期に対応するノッキング判定値を、重なり合わない燃料噴射時期のものよりも高く設定するものである。
【００４０】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような構成であるので、同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては、設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定値を精度よく設定し得るとともに、ノッキングを誤って判定することを防止することができる。
【００４２】
一方、燃料噴射時期を変更した際には、設定されたノッキング判定値ではなく、変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定するので、ノッキング判定期間内に不連続な振動が発生していても、その不連続な振動による出力信号の急激な変化に的確に対応することができる。したがって、そのような不連続な振動をノッキングと判定することなく正確にノッキングの発生を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が適用される直噴エンジンの概略構成説明図。
【図２】本発明の実施の形態におけるトップ噴射時期とボトム噴射時期とノッキング判定期間との関係を示すタイムチャート。
【図３】同実施の形態の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施の形態の制御手順を示すフローチャート。
【図５】同実施の形態におけるトップ噴射時期とボトム噴射時期との平均値と標準偏差との関係を示すグラフ。
【図６】本発明の他の実施の形態におけるトップ噴射時期とボトム噴射時期とノッキング判定期間との関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
２０…ノックセンサ
ＥＣＵ…電子制御装置
ＣＰＵ…中央演算処理装置
ＭＥＭ…記憶装置
ＩＩＦ…入力インターフェース
ＯＩＦ…出力インターフェース
Claims (2)
- 複数気筒を有し運転状態に応じて燃料噴射時期を変更して燃料を各気筒内に直接供給する筒内噴射式内燃機関がノッキングを検出するノック検出手段を有してなり、
同一の燃料噴射時期による運転状態にあっては設定されたノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定し、
燃料噴射時期を変更した際には変更された燃料噴射時期に応じて設定される値に基づいて決定するノッキング判定値とノック検出手段から出力される出力信号に基づく値とを設定されたノッキング判定期間において比較してノッキングの発生を判定することを特徴とする筒内噴射式内燃機関におけるノッキング判定方法。 - 燃料噴射時期が、吸気行程の前半に設定される第一の噴射時期と、吸気行程の後半から圧縮行程において設定される第二の噴射時期とからなり、第一の噴射時期と第二の噴射時期とのいずれか一方の噴射時期がノッキング判定時期と重なり合う場合に、一方の噴射時期に応じて設定されるノッキング判定値を他方の噴射時期に応じて設定されるノッキング判定値より高くすることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関におけるノッキング判定方法。
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Legal Events
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Effective date: 20050901 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Effective date: 20080125 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080610 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |