JP2004346905A - エンジンのノック制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】点火時期の遅角による排気温度の上昇を的確に抑える。
【解決手段】エンジンの運転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段１５と、エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段１５と、ノッキングを検出するノッキングセンサ１１と、ノッキング発生時に点火時期を遅角する点火時期補正制御手段１５と、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、目標空燃比をリーン補正する目標空燃比補正手段１５とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジンの運転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段１５と、エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段１５と、ノッキングを検出するノッキングセンサ１１と、ノッキング発生時に点火時期を遅角する点火時期補正制御手段１５と、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、目標空燃比をリーン補正する目標空燃比補正手段１５とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンのノック制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料に用いるトラック車両等のエンジンがある。
【０００３】
このようなエンジンおいては、燃費等を改善するため、運転状態に基づき理論空燃比よりもリーン空燃比の希薄燃焼運転を行う。また、ＣＮＧはオクタン価が高く、ノッキングに有利であるが、ディーゼルエンジンと同等の出力、トルクを確保するよう、点火タイミングをＭＢＴ（トルク最大の最適進角時期）点まで進角するようになっている。したがって、ノッキングに対する制御を必要としている。
【０００４】
一方、ノッキング制御として、従来、ノッキング発生時に点火時期を遅角すると共に、点火時期の遅角量が設定値に達した場合、あるいは設定値以上の状態を所定時間続けた場合、エンジンの圧縮比を減少させて、最大燃焼圧力、温度を抑えるものや、過給機付きエンジンおいて、過給圧を低下させるものがある（特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７１６６４
【特許文献２】
特開２００２−３０３１６７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのノッキング制御は、エンジンの圧縮比を減少させる等のための機械的な装置を必要として、コスト増を招いていた。
【０００７】
一方、圧縮比を減少させる等のものは、滑らかに出力をダウンしにくい。また、
希薄燃焼運転時には、出力が大きくダウンしかねないのである。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決できるノック制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの運転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段と、ノッキングを検出するノッキングセンサと、ノッキング発生時に点火時期を遅角する点火時期補正制御手段と、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、目標空燃比をリーン補正する目標空燃比補正手段とを備える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記点火時期補正制御手段は、ノッキングがなくなると、点火時期を復帰するように制御する一方、前記目標空燃比補正手段は、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、ノッキング状態に関わらず、目標空燃比をリーン補正する。
【００１１】
第３の発明は、第１、第２の発明において、エンジンの運転状態に基づき理論空燃比よりもリーン空燃比の希薄燃焼運転を行うエンジンのノック制御装置であって、前記目標空燃比補正手段は、希薄燃焼運転時に前記制御を実行する。
【００１２】
【発明の効果】
第１〜第３の発明においては、ノッキングを回避でき、目標空燃比の補正によって排気温度の上昇を的確に抑制できる。したがって、排気温度の上昇による排気系への悪影響を防止でき、コスト増を招くことはない。また、希薄燃焼運転を行うエンジンに好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成図を示す。
【００１４】
図１において、１は圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とするエンジンであり、エンジン１の吸気通路２には、図示しないアクセルペダルに連動して、吸気（混合気）量を制御するスロットル弁３が設けられる。
【００１５】
スロットル弁３の上流には、ＣＮＧの噴射装置４の噴射ノズル５が配設される。噴射装置４には、図示しないガスボンベから所定圧のＣＮＧが導かれ、噴射装置４の開弁制御に対応した量のＣＮＧが噴射ノズル５から噴射される。
【００１６】
スロットル弁３をバイパスするバイパス通路６には、アイドル制御弁７が配置される。
【００１７】
エンジン１の燃焼室８には、混合気に点火する点火栓１０が設けられる。
【００１８】
エンジン１のシリンダブロック等には、エンジン１のノッキングを検出するノッキングセンサ１１が取り付けられる。
【００１９】
噴射装置４の噴射ノズル５からのＣＮＧ噴射量、点火栓１０の点火時期等を制御するエンジンコントロールユニット１５が備えられ、エンジンコントロールユニット１５には、エンジン１の運転状態を検出する手段として、エンジン回転速度、クランク角度を検出するクランク角センサ１６、スロットル弁３下流の吸気管圧力（エンジン負荷）を検出する吸気管圧力センサ１７等からの信号、およびノッキングセンサ１１からの信号が入力される。
【００２０】
エンジンコントロールユニット１５は、クランク角センサ１６からのエンジン回転速度信号と吸気管圧力センサ１７からの吸気管圧力信号等に基づいて、所定のマップを基に目標空燃比（目標λ）および点火時期（ＭＢＴ：トルク最大の最適進角時期）を設定し、エンジン１に供給する混合気の空燃比が目標λになるように、噴射装置４の噴射ノズル５からのＣＮＧの噴射量を制御すると共に、点火時期がＭＢＴ点火時期になるように、図示しない点火回路を介して点火栓１０の点火時期を制御する。
【００２１】
この場合、エンジン１は、目標λを理論空燃比よりも希薄なリーン空燃比に設定している。
【００２２】
一方、エンジンコントロールユニット１５は、ノッキングセンサ１１の信号より、ノッキング強度が所定以上のとき、ノッキング有り（ノッキング発生）と判定して、ノック制御を行う。
【００２３】
次に、エンジンコントロールユニット１５によるノック制御を説明する。
【００２４】
図２はノック制御のフローチャートを表しており、Ｓ１においては、ノッキングセンサ１１の信号より、ノッキングの有無を判定する。
【００２５】
ノッキングが無いときは、Ｓ８において点火時期をＭＢＴ点火時期まで進角する。
【００２６】
ノッキングが有るときは、Ｓ２において点火時期を遅角していく。この場合、実行周期毎に所定量ずつ遅角していく。
【００２７】
Ｓ３においては、その点火時期の遅角量が設定値ＮＫＲＴＲＭＤを越え、その状態を所定時間ＴＮＫＲＴＲＭＤ継続したかどうかを見る。Ｙｅｓの場合、Ｓ４以降に進む。
【００２８】
Ｓ４においては、目標λのリーン補正制御を実施する。
【００２９】
このリーン補正制御は、図３（左部分）のように、目標λを実行周期毎に所定値ずつ増加（リーン）補正して、所定のリーン空燃比にシフトする。これは、ノッキングが無くなっても、行う。
【００３０】
Ｓ５においては、ノッキングが無くなった場合、遅角した点火時期を進角していく。この場合、実行周期毎に所定量ずつ進角していく。
【００３１】
Ｓ６においては、点火時期の遅角量が設定値（遅角時のＮＫＲＴＲＭＤよりヒステリヒスを考慮した分、小さくした値）以下になったかを判定して、設定値以下になったときに、Ｓ７に進む。
【００３２】
Ｓ７においては、目標λのリーン補正制御を解除する。これは、図３（右部分）のように、シフトした目標λを実行周期毎に所定値ずつ減少（リッチ）補正して、行う。
【００３３】
このような構成により、図４のように、何らかの要因によりエンジンの燃焼状態がノック限界線を越え、ノッキングが発生すると、点火時期が遅角されていき、ノッキングが抑制されていくが、点火時期の遅角量が設定値ＮＫＲＴＲＭＤを越え、その状態が所定時間ＴＮＫＲＴＲＭＤ継続された場合、目標λが所定のリーン空燃比にシフトされる。
【００３４】
このため、ノッキングが回避されると共に、点火時期の遅角による排気温度の上昇が抑えられる。この場合、ノッキングが無くなっても、目標λがリーン空燃比にシフトされることによって、排気温度の上昇が的確に抑えられる。
【００３５】
そして、この後、遅角した点火時期が進角されていく。この場合、点火時期が遅角時のＮＫＲＴＲＭＤよりヒステリヒスを考慮した分、小さくした設定値に達すると、目標λが元に戻されていく。このため、出力が速やかに復帰される。
【００３６】
一方、点火時期の遅角量が設定値ＮＫＲＴＲＭＤを越え、その状態が所定時間ＴＮＫＲＴＲＭＤ継続された場合、目標λが徐々に増加（リーン）補正されるため、トルク変動が抑えられる。
【００３７】
このように、ノッキングを回避でき、目標λの補正によって排気温度の上昇を抑制できる。したがって、排気温度の上昇による排気系への悪影響を防止でき、コスト増を招くことはなく、また、ＣＮＧを燃料として、ノック限界付近で運転するトラック車両等のエンジンに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すシステム構成図である。
【図２】ノック制御のフローチャートである。
【図３】目標空燃比の補正特性図である。
【図４】出力特性および制御状態を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ スロットル弁
４ 噴射装置
８ 燃焼室
１０ 点火栓
１１ ノッキングセンサ
１５ エンジンコントロールユニット
１６ クランク角センサ
１７ 吸気管圧力センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンのノック制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料に用いるトラック車両等のエンジンがある。
【０００３】
このようなエンジンおいては、燃費等を改善するため、運転状態に基づき理論空燃比よりもリーン空燃比の希薄燃焼運転を行う。また、ＣＮＧはオクタン価が高く、ノッキングに有利であるが、ディーゼルエンジンと同等の出力、トルクを確保するよう、点火タイミングをＭＢＴ（トルク最大の最適進角時期）点まで進角するようになっている。したがって、ノッキングに対する制御を必要としている。
【０００４】
一方、ノッキング制御として、従来、ノッキング発生時に点火時期を遅角すると共に、点火時期の遅角量が設定値に達した場合、あるいは設定値以上の状態を所定時間続けた場合、エンジンの圧縮比を減少させて、最大燃焼圧力、温度を抑えるものや、過給機付きエンジンおいて、過給圧を低下させるものがある（特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７１６６４
【特許文献２】
特開２００２−３０３１６７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのノッキング制御は、エンジンの圧縮比を減少させる等のための機械的な装置を必要として、コスト増を招いていた。
【０００７】
一方、圧縮比を減少させる等のものは、滑らかに出力をダウンしにくい。また、
希薄燃焼運転時には、出力が大きくダウンしかねないのである。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決できるノック制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの運転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段と、ノッキングを検出するノッキングセンサと、ノッキング発生時に点火時期を遅角する点火時期補正制御手段と、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、目標空燃比をリーン補正する目標空燃比補正手段とを備える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記点火時期補正制御手段は、ノッキングがなくなると、点火時期を復帰するように制御する一方、前記目標空燃比補正手段は、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、ノッキング状態に関わらず、目標空燃比をリーン補正する。
【００１１】
第３の発明は、第１、第２の発明において、エンジンの運転状態に基づき理論空燃比よりもリーン空燃比の希薄燃焼運転を行うエンジンのノック制御装置であって、前記目標空燃比補正手段は、希薄燃焼運転時に前記制御を実行する。
【００１２】
【発明の効果】
第１〜第３の発明においては、ノッキングを回避でき、目標空燃比の補正によって排気温度の上昇を的確に抑制できる。したがって、排気温度の上昇による排気系への悪影響を防止でき、コスト増を招くことはない。また、希薄燃焼運転を行うエンジンに好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成図を示す。
【００１４】
図１において、１は圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とするエンジンであり、エンジン１の吸気通路２には、図示しないアクセルペダルに連動して、吸気（混合気）量を制御するスロットル弁３が設けられる。
【００１５】
スロットル弁３の上流には、ＣＮＧの噴射装置４の噴射ノズル５が配設される。噴射装置４には、図示しないガスボンベから所定圧のＣＮＧが導かれ、噴射装置４の開弁制御に対応した量のＣＮＧが噴射ノズル５から噴射される。
【００１６】
スロットル弁３をバイパスするバイパス通路６には、アイドル制御弁７が配置される。
【００１７】
エンジン１の燃焼室８には、混合気に点火する点火栓１０が設けられる。
【００１８】
エンジン１のシリンダブロック等には、エンジン１のノッキングを検出するノッキングセンサ１１が取り付けられる。
【００１９】
噴射装置４の噴射ノズル５からのＣＮＧ噴射量、点火栓１０の点火時期等を制御するエンジンコントロールユニット１５が備えられ、エンジンコントロールユニット１５には、エンジン１の運転状態を検出する手段として、エンジン回転速度、クランク角度を検出するクランク角センサ１６、スロットル弁３下流の吸気管圧力（エンジン負荷）を検出する吸気管圧力センサ１７等からの信号、およびノッキングセンサ１１からの信号が入力される。
【００２０】
エンジンコントロールユニット１５は、クランク角センサ１６からのエンジン回転速度信号と吸気管圧力センサ１７からの吸気管圧力信号等に基づいて、所定のマップを基に目標空燃比（目標λ）および点火時期（ＭＢＴ：トルク最大の最適進角時期）を設定し、エンジン１に供給する混合気の空燃比が目標λになるように、噴射装置４の噴射ノズル５からのＣＮＧの噴射量を制御すると共に、点火時期がＭＢＴ点火時期になるように、図示しない点火回路を介して点火栓１０の点火時期を制御する。
【００２１】
この場合、エンジン１は、目標λを理論空燃比よりも希薄なリーン空燃比に設定している。
【００２２】
一方、エンジンコントロールユニット１５は、ノッキングセンサ１１の信号より、ノッキング強度が所定以上のとき、ノッキング有り（ノッキング発生）と判定して、ノック制御を行う。
【００２３】
次に、エンジンコントロールユニット１５によるノック制御を説明する。
【００２４】
図２はノック制御のフローチャートを表しており、Ｓ１においては、ノッキングセンサ１１の信号より、ノッキングの有無を判定する。
【００２５】
ノッキングが無いときは、Ｓ８において点火時期をＭＢＴ点火時期まで進角する。
【００２６】
ノッキングが有るときは、Ｓ２において点火時期を遅角していく。この場合、実行周期毎に所定量ずつ遅角していく。
【００２７】
Ｓ３においては、その点火時期の遅角量が設定値ＮＫＲＴＲＭＤを越え、その状態を所定時間ＴＮＫＲＴＲＭＤ継続したかどうかを見る。Ｙｅｓの場合、Ｓ４以降に進む。
【００２８】
Ｓ４においては、目標λのリーン補正制御を実施する。
【００２９】
このリーン補正制御は、図３（左部分）のように、目標λを実行周期毎に所定値ずつ増加（リーン）補正して、所定のリーン空燃比にシフトする。これは、ノッキングが無くなっても、行う。
【００３０】
Ｓ５においては、ノッキングが無くなった場合、遅角した点火時期を進角していく。この場合、実行周期毎に所定量ずつ進角していく。
【００３１】
Ｓ６においては、点火時期の遅角量が設定値（遅角時のＮＫＲＴＲＭＤよりヒステリヒスを考慮した分、小さくした値）以下になったかを判定して、設定値以下になったときに、Ｓ７に進む。
【００３２】
Ｓ７においては、目標λのリーン補正制御を解除する。これは、図３（右部分）のように、シフトした目標λを実行周期毎に所定値ずつ減少（リッチ）補正して、行う。
【００３３】
このような構成により、図４のように、何らかの要因によりエンジンの燃焼状態がノック限界線を越え、ノッキングが発生すると、点火時期が遅角されていき、ノッキングが抑制されていくが、点火時期の遅角量が設定値ＮＫＲＴＲＭＤを越え、その状態が所定時間ＴＮＫＲＴＲＭＤ継続された場合、目標λが所定のリーン空燃比にシフトされる。
【００３４】
このため、ノッキングが回避されると共に、点火時期の遅角による排気温度の上昇が抑えられる。この場合、ノッキングが無くなっても、目標λがリーン空燃比にシフトされることによって、排気温度の上昇が的確に抑えられる。
【００３５】
そして、この後、遅角した点火時期が進角されていく。この場合、点火時期が遅角時のＮＫＲＴＲＭＤよりヒステリヒスを考慮した分、小さくした設定値に達すると、目標λが元に戻されていく。このため、出力が速やかに復帰される。
【００３６】
一方、点火時期の遅角量が設定値ＮＫＲＴＲＭＤを越え、その状態が所定時間ＴＮＫＲＴＲＭＤ継続された場合、目標λが徐々に増加（リーン）補正されるため、トルク変動が抑えられる。
【００３７】
このように、ノッキングを回避でき、目標λの補正によって排気温度の上昇を抑制できる。したがって、排気温度の上昇による排気系への悪影響を防止でき、コスト増を招くことはなく、また、ＣＮＧを燃料として、ノック限界付近で運転するトラック車両等のエンジンに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すシステム構成図である。
【図２】ノック制御のフローチャートである。
【図３】目標空燃比の補正特性図である。
【図４】出力特性および制御状態を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ スロットル弁
４ 噴射装置
８ 燃焼室
１０ 点火栓
１１ ノッキングセンサ
１５ エンジンコントロールユニット
１６ クランク角センサ
１７ 吸気管圧力センサ
Claims (3)
- エンジンの運転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
エンジンに供給される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段と、
ノッキングを検出するノッキングセンサと、
ノッキング発生時に点火時期を遅角する点火時期補正制御手段と、
点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、目標空燃比をリーン補正する目標空燃比補正手段とを備えることを特徴とするエンジンのノック制御装置。 - 前記点火時期補正制御手段は、ノッキングがなくなると、点火時期を復帰するように制御する一方、
前記目標空燃比補正手段は、点火時期の遅角量が設定値を越え、その状態が所定時間継続された場合、ノッキング状態に関わらず、目標空燃比をリーン補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのノック制御装置。 - エンジンの運転状態に基づき理論空燃比よりもリーン空燃比の希薄燃焼運転を行うエンジンのノック制御装置であって、
前記目標空燃比補正手段は、希薄燃焼運転時に前記制御を実行することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのノック制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003147678A JP2004346905A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | エンジンのノック制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003147678A JP2004346905A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | エンジンのノック制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004346905A true JP2004346905A (ja) | 2004-12-09 |
Family
ID=33534143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003147678A Pending JP2004346905A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | エンジンのノック制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004346905A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009191652A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | 排気浄化装置及び排気浄化方法 |
| CN104832310A (zh) * | 2014-02-07 | 2015-08-12 | 福特环球技术公司 | 在单个汽缸爆震控制期间控制组与组之间部件温度保护的方法和系统 |
| CN106481468A (zh) * | 2015-08-27 | 2017-03-08 | 长城汽车股份有限公司 | 发动机的控制方法、系统及车辆 |
| CN114483342A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-13 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种燃气发动机的保护方法及燃气发动机 |
-
2003
- 2003-05-26 JP JP2003147678A patent/JP2004346905A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009191652A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | 排気浄化装置及び排気浄化方法 |
| CN104832310A (zh) * | 2014-02-07 | 2015-08-12 | 福特环球技术公司 | 在单个汽缸爆震控制期间控制组与组之间部件温度保护的方法和系统 |
| CN104832310B (zh) * | 2014-02-07 | 2019-10-18 | 福特环球技术公司 | 在单个汽缸爆震控制期间控制组与组之间部件温度保护的方法和系统 |
| CN106481468A (zh) * | 2015-08-27 | 2017-03-08 | 长城汽车股份有限公司 | 发动机的控制方法、系统及车辆 |
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| CN114483342B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-08-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种燃气发动机的保护方法及燃气发动机 |
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