JP2005016446A - ノック判定装置付き内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制する。
【解決手段】エンジンはノック判定装置及び燃料供給装置を備える。ノック判定装置は、ノックセンサの検出信号をノック判定期間ＴＫ中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定する。また、燃料供給装置において、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設ける。高圧ポンプは、燃料を加圧するプランジャと、回転によりプランジャを往復動させるポンプカムとを備える。燃料圧力を最大にする上死点又はその近傍へプランジャをリフトさせるタイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように、ポンプカムの回転位相を設定する。
【選択図】 図３
【解決手段】エンジンはノック判定装置及び燃料供給装置を備える。ノック判定装置は、ノックセンサの検出信号をノック判定期間ＴＫ中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定する。また、燃料供給装置において、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設ける。高圧ポンプは、燃料を加圧するプランジャと、回転によりプランジャを往復動させるポンプカムとを備える。燃料圧力を最大にする上死点又はその近傍へプランジャをリフトさせるタイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように、ポンプカムの回転位相を設定する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えた内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、内燃機関の制御技術の１つとしてノッキング制御がある。このノッキング制御は、内燃機関の運転にともない発生する振動を検出するノックセンサの信号に基づいて行われる。すなわち、予め定められたノック判定期間中にノックセンサからの信号が取込まれ、所定のノック判定レベルとの比較によりノッキングが発生したか否かが判定される。ノッキング発生と判定された場合には点火時期が遅角されてノッキングが抑制される。ノッキングが発生していないと判定された場合には点火時期が進角され、機関出力や燃費の向上が図られる。
【０００３】
さらに、上記ノッキング制御に関連する技術として、例えば、特許文献１には、ノック判定期間中に吸気バルブ又は排気バルブが閉弁しないように、すなわち、吸気バルブ又は排気バルブの閉弁タイミングを避けてノック判定期間が設定されている。これは、閉弁時には各バルブが吸気ポート又は排気ポートに着座してノイズ（着座ノイズ）が発生するが、この着座ノイズがノック判定期間中に検出されてノッキング発生と誤判定されるのを抑制しようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２９９５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関において、高圧燃料配管（デリバリパイプ）にリリーフバルブを設けたものにあっては、次の現象が起るおそれがある。一般に筒内噴射式内燃機関では、噴射燃料の微粒化を目的として噴射圧力を高圧にするために、燃料タンク内の燃料をフィードポンプ（低圧ポンプ）で汲み上げ、その燃料を、内燃機関に駆動連結された高圧ポンプによって加圧し、デリバリパイプを介して燃料噴射弁に圧送するようにしている。リリーフバルブは、デリバリパイプ内の燃料圧力が一定値以上に上昇した場合に開弁することにより、燃料圧力が過度に高くなるのを抑制する。このリリーフバルブが開弁するときには振動を伴う。
【０００６】
この点、前述した特許文献１を含めた従来のノッキング制御にあっては、こうしたリリーフバルブの開弁に伴って発生する振動の影響を考慮することなくノック判定期間が設定される。そのため、ノック判定期間中にリリーフバルブの開弁に伴う振動が発生すると、この振動がノックセンサによって検出されることとなり、実際にはノッキングが発生していなくても、ノッキングが発生していると誤判定されるおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することのできるノック判定装置付き内燃機関を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１，４〜６に記載の発明にかかる内燃機関は、共通の構成として、ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えるとともに、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、前記高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設けている。
【０００９】
従って、上記の共通の構成によれば、ノック判定装置では、ノック判定期間中にノックセンサによって検出された信号が取込まれ、その検出信号に基づいてノッキングの発生が判定される。ノック判定期間以外の期間では、ノックセンサの検出信号に基づくノッキングの判定は行われない。一方、内燃機関では、高圧ポンプから吐出された高圧燃料が燃料供給路を通じて燃料噴射弁に導かれ、同燃料噴射弁から気筒に噴射される。燃料供給路内の燃料圧力は高圧ポンプの作動に伴い変化する。そして、燃料圧力がリリーフバルブの開弁圧を越えるとそのリリーフバルブが開弁し、燃料圧力が過大になることが抑制される。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記リリーフバルブの開弁タイミングが前記ノック判定期間に重複しないように前記高圧ポンプの作動タイミングが設定されているとする。
【００１１】
上記の構成によれば、高圧ポンプの作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。従って、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記高圧ポンプは燃料を加圧するプランジャを備えており、前記プランジャが前記燃料圧力を最大にする上死点又はその近傍へリフトするタイミングが前記ノック判定期間に重複しないように設定されているとする。
【００１３】
上記の構成によれば、リリーフバルブが開弁するタイミングは、燃料供給路内の燃料圧力が過大となったときである。このような状況が起るのは、高圧ポンプから吐出される燃料圧力が最大又はその近傍の値になったときと考えられる。プランジャをリフトさせて燃料を加圧するタイプの高圧ポンプの場合、プランジャが上死点又はその近傍へリフトするときである。従って、プランジャがこの位置へリフトするタイミングをノック判定期間と重複しないように設定することにより、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようにすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記高圧ポンプは、回転することにより前記プランジャをリフトさせるポンプカムを備えており、前記プランジャを上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングが前記ノック判定期間に重複しないように前記ポンプカムの回転位相が設定されているとする。
【００１５】
上記の構成によれば、高圧ポンプが、ポンプカムが回転することでプランジャをリフトさせるタイプの場合、ポンプカムの回転位相に応じてプランジャのリフト量が変化する。従って、プランジャを上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングがノック判定期間と重複しないようにポンプカムの回転位相を設定することにより、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようにすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記ノック判定期間は、前記リリーフバルブの開弁タイミングと重複しないタイミングに設定されているとする。
【００１７】
上記の構成によれば、ノック判定期間がリリーフバルブの開弁タイミングと重複しないため、高圧ポンプの作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。従って、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記リリーフバルブの開弁タイミングが前記ノック判定期間に重複しないように、前記ノック判定期間に応じて前記高圧ポンプの作動タイミングを設定するタイミング設定手段を備えているとする。
【００１９】
上記の構成によれば、タイミング設定手段により、高圧ポンプの作動タイミングをノック判定期間に応じて設定することで、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようにすることが可能である。そのため、高圧ポンプの作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その開弁に伴う振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。このようにして、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。また、高圧ポンプの作動タイミングがノック判定期間に応じて設定されることから、ノック判定期間が変更された場合にも対応することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記ノック判定期間が前記リリーフバルブの開弁タイミングと重複しないように、前記高圧ポンプの作動タイミングに応じて前記ノック判定期間を設定する期間設定手段を備えているとする。
【００２１】
上記の構成によれば、期間設定手段により、ノック判定期間を高圧ポンプの作動タイミングに応じて設定することで、ノック判定期間がリリーフバルブの開弁タイミングと重複しないようにすることが可能である。そのため、燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。従って、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。また、ノック判定期間が高圧ポンプの作動タイミングに応じて設定されることから、その作動タイミングが変更された場合にも対応することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより、同カムシャフトにより駆動される機関バルブの開閉タイミングを変更するようにしたバルブタイミング可変機構をさらに備え、前記高圧ポンプは、回転駆動されるポンプカムと、そのポンプカムの回転に伴いリフトして燃料を加圧するプランジャとを備え、前記ポンプカムは前記バルブタイミング可変機構により回転位相が変更されるカムシャフトに設けられているとする。
【００２３】
上記の構成によれば、バルブタイミング可変機構が作動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変更され、機関バルブの開閉タイミングが変更される。こうしたバルブタイミング可変機構を備え、しかもポンプカムが回転位相の変更されるカムシャフトに形成されている場合、バルブタイミング可変機構によりカムシャフトの回転位相が変更されると、それに伴ってポンプカムの回転位相も変化する。しかし、前記のように期間設定手段により高圧ポンプの作動タイミングに応じてノック判定期間を設定することで、ノック判定期間がリリーフバルブの開弁タイミングに重複しないようにすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２５】
図１に示すように、車両には、筒内に直接燃料噴射を行う筒内噴射ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されている。このエンジン１１は、ピストン１３が往復動可能に収容された複数の気筒（シリンダ）１２を有している。各ピストン１３は、コネクティングロッド１４を介し、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１５に連結されている。各ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド１４によって回転運動に変換された後、クランクシャフト１５に伝達される。
【００２６】
各シリンダ１２には、エンジン１１の外部の空気を燃焼室１６に導くための吸気通路１７が接続されている。また、各シリンダ１２には、燃焼室１６で生じた排気をエンジン１１の外部へ導くための排気通路１８が接続されている。エンジン１１には、吸気通路１７及び燃焼室１６間を開閉する吸気バルブ１９と、排気通路１８及び燃焼室１６間を開閉する排気バルブ２０とがそれぞれ往復動可能に設けられている。吸気バルブ１９は、クランクシャフト１５の回転が伝達される吸気カムシャフト２１等によって駆動される。また、排気バルブ２０は、クランクシャフト１５の回転が伝達される排気カムシャフト２２等によって駆動される。
【００２７】
吸気通路１７の途中にはスロットルバルブ２３が回動可能に設けられている。スロットルバルブ２３にはモータ等のアクチュエータ２４が駆動連結されている。吸気通路１７を流れる空気の量は、スロットルバルブ２３の回動角度（スロットル開度）に応じて変化する。なお、スロットル開度は、運転者によって操作されるアクセルペダル２５の踏込み量等に応じてアクチュエータ２４が駆動されることにより調整される。
【００２８】
エンジン１１には、電磁式の燃料噴射弁２６が各シリンダ１２に対応して取付けられている。各燃料噴射弁２６には、共通の高圧燃料配管であるデリバリパイプ２７が燃料供給路として接続されており、同デリバリパイプ２７内の燃料が各燃料噴射弁２６に分配供給される。各燃料噴射弁２６は開閉制御されることにより、対応する燃焼室１６に高圧燃料を直接噴射供給する。噴射された燃料は、燃焼室１６内の空気と混ざり合って混合気となる。そして、この混合気が燃焼されることにより、ピストン１３が往復移動してクランクシャフト１５が回転する。
【００２９】
図２に示すように、デリバリパイプ２７に高圧の燃料を供給するための燃料供給装置２８は、燃料タンク３２内に固定された電動式の低圧ポンプ２９と、エンジン１１に固定され、かつ低圧燃料通路３０を介して低圧ポンプ２９に接続された高圧ポンプ３１とを備えている。低圧ポンプ２９は燃料タンク３２内から燃料を吸上げ、低圧燃料通路３０を通じて高圧ポンプ３１に向けて燃料を吐出する。なお、図中の３３は、低圧燃料通路３０内の燃料圧力（フィード圧）を一定にするためのプレッシャレギュレータであり、３４は低圧燃料通路３０内の燃料の脈動を低減するためのパルセーションダンパである。
【００３０】
高圧ポンプ３１は、低圧燃料通路３０を通じて燃料が導入される加圧室３５、カムシャフトに設けられたポンプカム３６によって駆動されてシリンダ３７内を往復動し、加圧室３５内の燃料を高圧に加圧するプランジャ３８、加圧室３５から吐出される燃料の量を調節する電磁スピル弁３９等を備えている。ここでは、ポンプカム３６は吸気カムシャフト２１上に設けられている。加圧室３５は、高圧燃料通路４１を介してデリバリパイプ２７に接続されている。この高圧燃料通路４１には、デリバリパイプ２７から加圧室３５内に燃料が流れるのを規制するチェックバルブ４２が設けられている。電磁スピル弁３９は燃圧制御弁として用いられており、通電制御により開閉動作する。低圧燃料通路３０と加圧室３５との間は電磁スピル弁３９が開弁すると連通された状態になり、閉弁すると遮断された状態となる。
【００３１】
上記高圧ポンプ３１は次のようにして燃料圧送動作を行う。吸気カムシャフト２１の回転に伴ってプランジャ３８が下動する吸入行程においては、電磁スピル弁３９が開弁状態に保持されている。従って、低圧ポンプ２９から圧送された燃料は低圧燃料通路３０を通じて加圧室３５内に導入される。次に、プランジャ３８が上動する加圧行程においては、その上動に伴って加圧室３５の容積が減少する。この加圧行程中の所定時期に電磁スピル弁３９が開弁状態から閉弁状態に切り換えられると、低圧燃料通路３０と加圧室３５との間が遮断されるため、プランジャ３８によって加圧された加圧室３５内の燃料は高圧燃料通路４１を通じてデリバリパイプ２７に圧送される。
【００３２】
なお、高圧ポンプ３１における燃料吐出量の調整は、電磁スピル弁３９の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中における同電磁スピル弁３９の閉弁期間を調整することによって行われる。すなわち、本実施形態では、閉弁終了タイミングを常に一定（吐出行程の終期と略同じ）とし、閉弁開始タイミングを制御することで電磁スピル弁３９の閉弁期間を可変としている。そのため、電磁スピル弁３９の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少する。上記のように高圧ポンプ３１の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ２７内の燃料圧力（燃圧）が、燃焼室１６内の圧力に抗して燃料噴射を行うことのできる値（目標燃圧）に近づくように制御される。
【００３３】
デリバリパイプ２７にはリリーフバルブ４４が取付けられており、このリリーフバルブ４４がリリーフ通路４３を介して燃料タンク３２に接続されている。リリーフバルブ４４は、弁体４６と、その弁体４６を閉弁側（この場合、デリバリパイプ２７側）へ付勢するばね４７とを備えている。そして、デリバリパイプ２７内の燃圧が過度に高くなってリリーフバルブ４４の開弁圧を越えると、ばね４７に抗して弁体４６が弁座から離れてリリーフバルブ４４が開弁し、デリバリパイプ２７内の高圧燃料がリリーフ通路４３を通じて燃料タンク３２に戻される。このリリーフバルブ４４の開弁圧は、前述した目標燃圧よりも若干高い値に設定されている（図３参照）。なお、図２中の４８は、シリンダ３７とプランジャ３８との間隙を通過する燃料を燃料タンク３２に戻すためのリターン通路である。
【００３４】
図１に示すように、エンジン１１には点火プラグ４９が各シリンダ１２に対応して取付けられている。点火プラグ４９は、イグナイタ５１からの点火信号に基づいて駆動される。点火プラグ４９には、点火コイル５２から出力される高電圧が印加される。そして、前記混合気は点火プラグ４９の火花放電によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１３が往復動され、クランクシャフト１５が回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００３５】
車両には、エンジン１１の運転状態を検出するために各種センサが設けられている。例えば、クランクシャフト１５の近傍には、そのクランクシャフト１５が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ６１が設けられている。クランク角センサ６１の信号は、クランクシャフト１５の回転角度であるクランク角や、単位時間当たりのクランクシャフト１５の回転速度であるエンジン回転速度の算出等に用いられる。また、吸気カムシャフト２１の近傍にはその回転角度を検出するカム角センサ６２が設けられている。
【００３６】
吸気通路１７内のスロットルバルブ２３よりも下流には、吸入空気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ６３が設けられている。アクセルペダル２５又はその近傍には、運転者によるアクセルペダル２５の踏込み量を検出するアクセルセンサ６４が設けられている。スロットルバルブ２３の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ６５が設けられている。デリバリパイプ２７には、その内部の燃圧を検出する燃圧センサ６６が設けられている。
【００３７】
さらに、エンジン１１には、燃焼室１６からシリンダブロック等に伝わる振動を検出するためのノックセンサが取付けられている。ここでは、出力値の特性が、エンジン１１の振動の広い周波数範囲にわたって略フラットである非共振型のノックセンサ６７が用いられている。
【００３８】
前述した各種センサ６１〜６７の検出値に基づき、エンジン１１の各部を制御するために、マイクロコンピュータを中心として構成された電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ ：ＥＣＵ）７１が設けられている。ＥＣＵ７１では、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００３９】
ＥＣＵ７１は、例えば燃料噴射量制御に際し、エンジン負荷、エンジン回転速度等に基づき目標噴射量を算出し、この目標噴射量に対応した量の燃料が燃焼室１６内に噴射されるよう燃料噴射弁２６に対する通電を制御する。エンジン負荷は、例えばエンジン１１の吸入空気量に関係するパラメータ（例えばスロットル開度、アクセル踏込み量、吸気圧等）に基づき求められる。
【００４０】
また、ＥＣＵ７１はノックセンサ６７とともにノック判定装置として機能し、そのノックセンサ６７の検出結果に基づいてノッキング発生の有無を判定するノック判定を行う。このノック判定に際しては、図３に示すようにまずゲート信号のオン時期及びオフ時期を、例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて設定する。ゲート信号は、ノック判定に係るノックセンサ６７の出力信号のサンプリングを実施する期間を決定するための信号である。そして、ゲート信号がオンとなっている期間（ノック判定期間ＴＫ）中のノックセンサ６７の出力信号をノック判定に用いる。なお、ノック判定期間ＴＫとしては、基本的にはノッキングに伴い発生する振動を的確に検出することの可能な期間、例えば圧縮行程後期から膨張行程中期にかけての期間に設定される。
【００４１】
次に、上記ノック判定期間ＴＫ中におけるノックセンサ６７の出力信号のピーク値を求める。このピーク値の対数変換値が正規分布となることを前提に、その確率分布から求まる標準偏差や中央値に基づいてノック判定レベルを設定する。このノック判定レベルと上記対数変換値とを比較し、対数変換値がノック判定値以下であると、対象となる気筒での今回の燃焼に際しノッキングが発生していないと判定する。また対数変換値がノック判定値よりも大きいと、対象となる気筒での燃焼に際しノッキングが発生していると判定する。
【００４２】
ＥＣＵ７１は、ノッキングの発生有りと判定した場合にはエンジン負荷等に基づき算出した目標点火時期を遅角補正し、ノッキングの発生無しと判定した場合には目標点火時期を進角補正する。そして、補正後の目標点火時期により示される時期にオンとなる点火信号をイグナイタ５１に出力して点火を実施させることで、ノッキングの発生限界近傍に点火時期を調整する。
【００４３】
また、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、デリバリパイプ２７内の燃料圧力（燃圧）と燃料噴射時間とによって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには上記燃圧を適正な値に維持する必要がある。そこで、ＥＣＵ７１は、燃圧センサ６６による実際の燃圧がエンジン運転状態に応じて設定される目標燃圧に近づくよう、電磁スピル弁３９の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによって、高圧ポンプ３１の燃料吐出量をフィードバック制御する。
【００４４】
以上が、ノック判定装置を備えたエンジン１１の基本構成である。このエンジン１１では、ポンプカム３６が吸気カムシャフト２１と一体回転することにより、同ポンプカム３６がプランジャ３８を往復動させる。この往復動により、電磁スピル弁３９の開閉状態に応じて高圧に加圧された燃料が加圧室３５からデリバリパイプ２７に圧送される。
【００４５】
すなわち、プランジャ３８が下動することにより、加圧室３５内には低圧ポンプ２９から低圧燃料通路３０を通じて燃料が供給される。そして、ポンプカム３６の回転に伴ってプランジャ３８が上動している際にＥＣＵ７１によって電磁スピル弁３９が閉弁制御されると、加圧室３５内の燃料はプランジャ３８により加圧される。この加圧された加圧室３５内の燃料は高圧燃料通路４１を通じてデリバリパイプ２７に圧送される。この圧送により同デリバリパイプ２７内の燃圧が上昇して目標燃圧を上回り、さらにリリーフバルブ４４の開弁圧を越えようとすると、同リリーフバルブ４４が開弁する。この開弁によりデリバリパイプ２７内の燃圧が低下する反面、振動を発生する。この振動が前述したノック判定期間ＴＫ中に発生すると、その振動がノックセンサ６７によって検出されてノッキングの判定に用いられてしまう。
【００４６】
そこで、本実施形態では、高圧ポンプ３１の作動タイミングが、リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようなタイミングに設定されている。ここで、リリーフバルブ４４が開弁するタイミングは、デリバリパイプ２７内の燃圧が採り得る略最大の値となったとき、すなわち、プランジャ３８が加圧室３５の容積を略最小にする位置（上死点又はその近傍）にリフトしたときである。プランジャ３８のリフト量はポンプカム３６の回転に応じて変化する。この点を考慮して、図３に示すようにプランジャ３８を上死点にリフトさせるポンプカム３６の回転位相が、ノック判定期間ＴＫから外れるような回転位相に設定されている。
【００４７】
この設定により、ノック判定が行われない期間（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７以降）の一部（ｔ１〜ｔ２、ｔ５〜ｔ６）にプランジャ３８が上死点に至ってデリバリパイプ２７内の燃圧が略最大となる。そのため、デリバリパイプ２７内の燃圧が過大となってリリーフバルブ４４の開弁圧を越えるとしても、このノック判定が行われない期間（ｔ１〜ｔ２、ｔ５〜ｔ６）である。従って、この期間にリリーフバルブ４４が振動を伴いながら開弁して、その振動がノックセンサ６７によって検出されても、その検出信号はノック判定に用いられない。
【００４８】
なお、図３中、期間Ｔ１に燃圧が低下しているのは、リリーフバルブ４４の開弁に伴ってデリバリパイプ２７内の燃料の一部がリリーフ通路４３を通じて燃料タンク３２に戻されるうえに、燃料噴射弁２６の開弁に伴う燃料噴射によりデリバリパイプ２７内の燃料の一部が消費されるからである。また、期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５に燃圧が低下しているのは、燃料噴射弁２６の開弁に伴う燃料噴射によりデリバリパイプ２７内の燃料の一部が消費されるからである。さらに、期間Ｔ３で燃圧が上昇するのは、プランジャ３８の上昇過程で電磁スピル弁３９が閉弁されて、高圧ポンプ３１からデリバリパイプ２７に燃料が供給されるからである。
【００４９】
以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように高圧ポンプ３１の作動タイミングを設定している。このため、高圧ポンプ３１の作動に伴いデリバリパイプ２７内の燃圧が過度に高くなってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その開弁はノック判定期間ＴＫとは異なる期間に行われる。従って、リリーフバルブ４４の開弁に伴い振動が発生しても、その振動を検出したノックセンサ６７の出力信号はノック判定に用いられない。結果として、リリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００５０】
（２）リリーフバルブ４４が開弁するタイミングは、デリバリパイプ２７内の燃料圧力が過大となってリリーフバルブ４４の開弁圧を越えたときである。このような状況が起るのは、高圧ポンプ３１からの燃料圧力が最大又はその近傍の値になったときと考えられる。プランジャ３８をリフトさせて燃料を加圧するタイプの高圧ポンプ３１の場合、そのプランジャ３８が上死点又はその近傍へリフトするときである。この点、第１実施形態では、高圧ポンプ３１のプランジャ３８が燃圧を最大にする上死点又はその近傍へリフトするタイミングをノック判定期間ＴＫと重複しないように設定している。このため、上記（１）に記載したように、リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないようにすることができる。
【００５１】
（３）ポンプカム３６が回転することでプランジャ３８をリフトさせる高圧ポンプ３１の場合、ポンプカム３６の回転位相に応じてプランジャ３８のリフト量が変化する。この点、第１実施形態では、ポンプカム３６の回転位相が、プランジャ３８を上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングをノック判定期間ＴＫと重複しないように設定している。このため、上記（２）に記載したように、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないようにすることができる。
【００５２】
（４）リリーフバルブ４４の開弁に伴う振動に起因する誤判定を抑制する他の手段としては、リリーフバルブ４４の構成部品、例えばばね４７の製造ばらつきを小さくする等して振動自体を小さくすることが考えられるが、そのための管理が大変である。この点、第１実施形態では、ポンプカム３６の回転位相を設定することによりリリーフバルブ４４の開弁時期がノック判定期間ＴＫに重複しないようにしている。このため、前述した製造ばらつきを小さくしなくても簡単にかつ確実にノッキングの誤判定を抑制することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５４】
図１において二点鎖線で示すように、第２実施形態では、クランクシャフト１５に対するカムシャフト（ここでは吸気カムシャフト２１）の回転位相を調節して機関バルブ（ここでは吸気バルブ１９）のバルブタイミング（開閉期間）を進角又は遅角させるバルブタイミング可変機構７５が設けられている。また、高圧ポンプ３１を駆動するためのポンプカム３６が、回転位相の変更対象であるカムシャフト（この場合吸気カムシャフト２１）に形成されている。
【００５５】
これに対応して、ＥＣＵ７１では吸気バルブ１９のバルブタイミング制御が行われる。この制御に際しては、ＥＣＵ７１は例えばエンジン負荷、エンジン回転速度等のエンジン１１の運転状態に応じて、吸気バルブ１９のバルブタイミングの進角量を調整する。ここでの進角量とは、バルブタイミングが所定の状態（例えば最遅角状態）となったときを基準として、クランク角について同バルブタイミングがどの程度進角した状態にあるかを示す値である。そして、上記バルブタイミングの進角量の調整は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じて設定される基本の目標進角量に対し、カム角センサ６２の信号から求められる実進角量が近づくようバルブタイミング可変機構７５を制御することによって行われる。
【００５６】
ここで、ポンプカム３６が、バルブタイミング制御による回転位相の変更対象であるカムシャフト（吸気カムシャフト２１）に形成されている。一方、目標進角量とポンプカムの回転位相、ひいてはプランジャ３８のリフト量とは相互に対応している。このため、バルブタイミング制御に際し目標進角量が変更されて吸気カムシャフト２１の回転位相が変化すると、それに伴ってポンプカム３６の回転位相も変化し、プランジャ３８が上死点に至るタイミングが変化する。例えば、目標進角量が大きくなるに従い、すなわちバルブタイミングが基準の状態から進角するに従い、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフト２１及びポンプカム３６の回転位相が進角し、プランジャ３８が上死点に至るタイミングが早くなる。これとは逆に目標進角量が小さくなるに従い、すなわちバルブタイミングが遅角して基準の状態に近づくに従い回転位相が遅角し、プランジャ３８の上死点に至るタイミングが遅くなる。そして、このタイミングの変化に応じてリリーフバルブ４４の開弁するタイミングも変化する。
【００５７】
この点、第２実施形態では、リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように、そのノック判定期間ＴＫに応じて高圧ポンプ３１の作動タイミングを設定している。その実現のために、プランジャ３８を上死点にリフトさせるポンプカム３６の回転位相とノック判定期間ＴＫとが重複しないように、ノック判定期間ＴＫとの関係において目標進角量を設定（変更）するようにしている。
【００５８】
次に、この処理の詳細について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この処理は、エンジン１１の運転中、ノック判定の実行条件が成立する毎に実施される。
【００５９】
ＥＣＵ７１はまずステップ１１０において、予め設定されたノック判定期間ＴＫのノックセンサ６７の出力信号に基づきノック判定を行う。最初にノック判定が行われるときのノック判定期間ＴＫはポンプカム３６の回転位相とは無関係に設定されている。また、ポンプカム３６の回転位相もノック判定期間ＴＫとは無関係に設定されている。基礎となるノック判定期間ＴＫは、全てのエンジン運転条件で一律に一定の値に設定されている。また、基礎となるポンプカム３６の回転位相は、エンジン出力や排気性能等のエンジン運転性能の最適化が図られるようにエンジン負荷、エンジン回転速度等に応じて設定されている。
【００６０】
次に、ステップ１２０において、前記ステップ１１０の判定結果が「ノッキング有り」であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない（ノッキング無し）と、ノック判定期間ＴＫ中に振動が検出されていないことから、ステップ１３０においてその判定結果をそのまま確定し、その後、ノック判定処理ルーチンを終了する。これに対し、ステップ１２０の判定条件が満たされている（ノッキング有り）と、ノック判定期間ＴＫ中に振動が検出されるが、その振動がノッキングによるものかリリーフバルブ４４の開弁によるものかが不明である。そこで、この場合には、ステップ１４０において、バルブタイミングの実進角量をそのときの目標進角量に一致させた場合にプランジャ３８が上死点に至るタイミング（クランク角）を算出する。
【００６１】
続いて、ステップ１５０において、前記ステップ１４０で算出したタイミングと上記ノック判定期間ＴＫとが重複するかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと、ノック判定期間ＴＫとは異なる期間にプランジャ３８が上死点にリフトすることになる。従って、デリバリパイプ２７内の実際の燃圧が仮にリリーフバルブ４４の開弁圧を上回って同リリーフバルブ４４が振動を伴いながら開弁したとしても、その振動はノック判定に用いられることはない。一方、このノック判定期間ＴＫに振動が検出されている（ステップ１２０：ＹＥＳ）。このことから、その振動がリリーフバルブ４４の開弁に起因するものではなく、ノッキングによるものであると考えられる。そのため、ステップ１５０の判定条件が満たされていない場合には、ステップ１２０での「ノッキング有り」との判定結果を、ステップ１６０においてそのまま確定し、その後、ノック判定処理ルーチンを終了する。
【００６２】
これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていると、リリーフバルブ４４が開弁した場合、その開弁に伴い発生する振動が検出されて、ノック判定に用いられるおそれがある。そのため、この場合には、先の「ノッキング有り」との判定結果を確定せず、ステップ１７０において、前記上死点に至るタイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように目標進角量を変更及び設定する。その後、前述したステップ１１０に戻りノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複しないように目標進角量が変更された状態で行われる。そのため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。
【００６３】
上記ノック判定処理ルーチンでは、ステップ１７０の処理がタイミング設定手段に相当する。
従って、第２実施形態によれば前述した（２）〜（４）に加え、次の効果が得られる。
【００６４】
（５）バルブタイミング可変機構７５を備えたエンジン１１において、バルブタイミングの目標進角量をノック判定期間ＴＫに応じて変化させることにより、プランジャ３８を上死点にリフトさせるタイミングとノック判定期間ＴＫとが重複しないようにしている（ステップ１５０，１７０）。このため、プランジャ３８が上死点又はその近傍へリフトしてデリバリパイプ２７内の燃圧が過度に高くなってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その開弁はノック判定期間ＴＫとは異なる期間に行われる。従って、リリーフバルブ４４の開弁に伴い振動が発生しても、その振動を検出したノックセンサ６７の出力信号はノック判定に用いられない。結果として、第１実施形態と同様に、リリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００６５】
（６）ノック判定期間ＴＫ中にリリーフバルブ４４の開弁に伴う振動が発生するような状況でノッキング有りの判定がなされたときには、その判定結果を保留している。そして、ノック判定期間ＴＫと、プランジャ３８が上死点にリフトするタイミングとが重複しないように目標進角量を変更した後、再判定を行うようにしている（ステップ１２０→１４０→１５０→１７０→１１０）。そのため、リリーフバルブ４４の開弁に伴う振動に起因した誤判定をより確実に回避することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に説明する。第３実施形態では、プランジャ３８が上死点に至るタイミングとノック判定期間ＴＫとが重複している場合に変更する対象を、第２実施形態の目標進角量からノック判定期間ＴＫに代えている。
【００６７】
図５のフローチャートは、前述した図４に対応するノック判定処理を示している。この処理は、エンジン運転中、ノック判定の実行条件が成立する毎に実施される。なお、図５において図４と同様の処理については同一のステップ数を付して、説明を省略する。
【００６８】
ステップ１１０，１２０，１４０の処理を順に経た後、ステップ１５０においてノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複していると判定すると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、ステップ１７０に代わるステップ１８０に移行する。ステップ１８０では、上死点に至るタイミングと重複しないようにノック判定期間ＴＫを変更する。ここでは、ノック判定期間ＴＫの開始時期と終了時期とを同じ量だけ進角又は遅角させることにより、ノック判定期間ＴＫ自体の長さを変えることなく、その全体をシフトさせるようにしている。このステップ１８０の処理を経た後に、前述したステップ１１０に戻りノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複しないようにノック判定期間ＴＫが変更された状態で行われるため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。
【００６９】
上記ノック判定処理ルーチンでは、ステップ１８０の処理が期間設定手段に相当する。
従って、第３実施形態によれば次の効果が得られる。
【００７０】
（７）プランジャ３８が上死点又はその近傍にリフトするタイミングと重複しないように、ノック判定期間ＴＫを高圧ポンプ３１の作動タイミングに応じて設定している（ステップ１８０）。そのため、燃料圧力が過大となってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。このようにして、リリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００７１】
（８）バルブタイミング可変機構７５を備え、しかもその回転位相の変更対象である吸気カムシャフト２１にポンプカム３６が形成されている場合、バルブタイミング可変機構７５により吸気カムシャフト２１の回転位相が変更されると、それに伴ってポンプカム３６の回転位相も変化する。しかし、上記（７）に記載したように、高圧ポンプ３１の作動タイミングに応じてノック判定期間ＴＫを設定することで、ノック判定期間ＴＫがリリーフバルブ４４の開弁タイミングに重複しないようにすることができる。
【００７２】
（９）ノック判定期間ＴＫの変更に際し、その長さを変更するのではなく、ノック判定期間ＴＫの全体をシフトさせるようにしている。このため、各気筒のノック判定期間ＴＫを短縮しすぎるとノッキングの発生時期がノック判定期間ＴＫに入らなくなりノック判定を適切に行うことが困難となってノッキングの判定精度が低下するおそれがあるが、第３実施形態ではこういったおそれはない。
【００７３】
そのほかにも、第３実施形態では、前述した（４），（６）と同様の効果（４ａ），（６ａ）が得られる。
（４ａ）高圧ポンプ３１の作動タイミング（ポンプカム３６の回転位相が、プランジャ３８を上死点位置又はその近傍にリフトさせるための回転位相になるタイミング）に応じてノック判定期間ＴＫを変更及び設定している（ステップ１８０）。そして、この設定により、ノック判定期間ＴＫがリリーフバルブ４４の開弁タイミングと重複しないようにしている。このため、リリーフバルブ４４の構成部品、例えばばね４７の製造ばらつきを小さくする等して振動自体を小さくしなくても簡単にかつ確実にノッキングの誤判定を抑制することができる。
【００７４】
（６ａ）ノック判定期間ＴＫ中にリリーフバルブ４４の開弁に伴う振動が発生するような状況でノッキング有りの判定がなされたときには、その判定結果を保留している。そして、ノック判定期間ＴＫと、プランジャ３８が上死点にリフトするタイミングとが重複しないようにノック判定期間ＴＫを変更した後、再判定を行うようにしている（ステップ１２０→１４０→１５０→１８０→１１０）。そのため、リリーフバルブ４４の開弁に伴う振動に起因した誤判定をより確実に回避することができる。
【００７５】
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に説明する。第４実施形態では、プランジャ３８の上死点に至るタイミングとノック判定期間ＴＫとが重複している場合に変更する対象を、バルブタイミングの目標進角量及びノック判定期間ＴＫの両方としている。
【００７６】
図６のフローチャートは、前述した図５に対応するノック判定処理を示している。この処理は、エンジン運転中、ノック判定の実行条件が成立する毎に実施される。なお、図６において図５と同様の処理については同一のステップ数を付して、説明を省略する。
【００７７】
ステップ１１０，１２０，１４０の処理を順に経た後、ステップ１５０においてノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複していると判定すると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、ステップ１８０に代わるステップ１９０へ移行する。ステップ１９０では、許容される限りにおいて、上死点に至るタイミングと重複しないようにノック判定期間ＴＫを短縮する。
【００７８】
次に、ステップ２００において、前記の短縮によりノック判定期間ＴＫが予め定めた許容最小期間未満であるかどうかを判定する。ここで、許容最小期間は、通常起り得るノッキングの発生時期を含む期間の最小値、すなわち適切なノック判定を行うことのできる期間の最小値である。
【００７９】
この判定条件が満たされていない場合には、ステップ１１０へ戻ってノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫと上死点に至るタイミングとが重複しないようにノック判定期間ＴＫが変更された状態で行われるため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。一方、ステップ２００の判定条件が満たされている場合にはステップ２１０に移行し、前記許容最小期間をノック判定期間ＴＫとして設定する。そして、ステップ２２０において、その設定したノック判定期間ＴＫに上死点に至るタイミングが重複しないように、ポンプカム３６の回転位相、すなわちバルブタイミングの目標進角量を変更する。この処理を経た後に、ステップ１１０へ戻ってノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複しないように目標進角量が変更された状態で行われるため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。
【００８０】
従って、第４実施形態によれば、前述した（４ａ），（６ａ），（７）〜（９）に加え、次の効果が得られる。
（１０）ノック判定期間ＴＫやバルブタイミングの目標進角量の変更に際し、まず許容される限りはノック判定期間ＴＫのみを変更（短縮）し、その変更が許容できなくなったときに目標進角量を変更するようにしている（ステップ２００〜２２０）。すなわち、ノック判定期間ＴＫの変更を優先的に行い、その変更がそれ以上許容できなくなったときに目標進角量の変更を行うようにしている。そのため、目標進角量の変更を必要最小限に止めつつ、ノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００８１】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第１実施形態において、ノック判定期間ＴＫを常に一定にしてノック判定を行うようにしてもよい。この場合、ノック判定期間ＴＫを、リリーフバルブ４４の開弁タイミング（ポンプカム３６の回転位相がプランジャ３８を上死点又はその近傍にリフトさせるための回転位相になるタイミング）と重複しないタイミングに設定してもよい。こうすると、高圧ポンプ３１の作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その振動がノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定が行われない。従って、この場合にも第１実施形態と同様にリリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００８２】
・ノック判定やバルブタイミング制御の詳細は上述したものに限らず任意に変更可能である。
・第４実施形態では、バルブタイミングの目標進角量及びノック判定期間ＴＫの変更に際して、ノック判定期間ＴＫの変更を優先的に行い、そのノック判定期間ＴＫの変更がそれ以上許容できなくなったときに目標進角量の変更を行うようにしている。これは、ノック判定精度確保のための目標進角量の変更を極力行わないようにするためである。目標進角量の変更に対する制約が少なく、比較的自由に変更できるのであれば、そのような優先付けは行わずに、任意に目標進角量やノック判定期間ＴＫを変更するようにしてもよい。
【００８３】
・リリーフ通路４３を燃料タンク３２に代えて高圧ポンプ３１の加圧室３５に接続し、リリーフバルブ４４の開弁に伴いデリバリパイプ２７から流出した燃料を高圧ポンプ３１に戻すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるエンジンの構成を示す略図。
【図２】燃料供給装置の構成を示す略図。
【図３】ゲート信号、プランジャのリフト量、デリバリパイプ内の燃圧及びリリーフバルブによる振動の対応関係を示すタイミングチャート。
【図４】本発明の第２実施形態において、ＥＣＵによって実行されるノック判定処理の手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態において、ＥＣＵによって実行されるノック判定処理の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第４実施形態において、ＥＣＵによって実行されるノック判定処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１５…クランクシャフト、１９…吸気バルブ（機関バルブ）、２０…排気バルブ（機関バルブ）、２１…吸気カムシャフト、２２…排気カムシャフト、２６…燃料噴射弁、２７…デリバリパイプ（燃料供給路）、３１…高圧ポンプ、３６…ポンプカム、３８…プランジャ、４４…リリーフバルブ、６７…ノックセンサ、７１…ＥＣＵ（タイミング設定手段、期間設定手段）、７５…バルブタイミング可変機構、ＴＫ…ノック判定期間。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えた内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、内燃機関の制御技術の１つとしてノッキング制御がある。このノッキング制御は、内燃機関の運転にともない発生する振動を検出するノックセンサの信号に基づいて行われる。すなわち、予め定められたノック判定期間中にノックセンサからの信号が取込まれ、所定のノック判定レベルとの比較によりノッキングが発生したか否かが判定される。ノッキング発生と判定された場合には点火時期が遅角されてノッキングが抑制される。ノッキングが発生していないと判定された場合には点火時期が進角され、機関出力や燃費の向上が図られる。
【０００３】
さらに、上記ノッキング制御に関連する技術として、例えば、特許文献１には、ノック判定期間中に吸気バルブ又は排気バルブが閉弁しないように、すなわち、吸気バルブ又は排気バルブの閉弁タイミングを避けてノック判定期間が設定されている。これは、閉弁時には各バルブが吸気ポート又は排気ポートに着座してノイズ（着座ノイズ）が発生するが、この着座ノイズがノック判定期間中に検出されてノッキング発生と誤判定されるのを抑制しようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２９９５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関において、高圧燃料配管（デリバリパイプ）にリリーフバルブを設けたものにあっては、次の現象が起るおそれがある。一般に筒内噴射式内燃機関では、噴射燃料の微粒化を目的として噴射圧力を高圧にするために、燃料タンク内の燃料をフィードポンプ（低圧ポンプ）で汲み上げ、その燃料を、内燃機関に駆動連結された高圧ポンプによって加圧し、デリバリパイプを介して燃料噴射弁に圧送するようにしている。リリーフバルブは、デリバリパイプ内の燃料圧力が一定値以上に上昇した場合に開弁することにより、燃料圧力が過度に高くなるのを抑制する。このリリーフバルブが開弁するときには振動を伴う。
【０００６】
この点、前述した特許文献１を含めた従来のノッキング制御にあっては、こうしたリリーフバルブの開弁に伴って発生する振動の影響を考慮することなくノック判定期間が設定される。そのため、ノック判定期間中にリリーフバルブの開弁に伴う振動が発生すると、この振動がノックセンサによって検出されることとなり、実際にはノッキングが発生していなくても、ノッキングが発生していると誤判定されるおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することのできるノック判定装置付き内燃機関を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１，４〜６に記載の発明にかかる内燃機関は、共通の構成として、ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えるとともに、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、前記高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設けている。
【０００９】
従って、上記の共通の構成によれば、ノック判定装置では、ノック判定期間中にノックセンサによって検出された信号が取込まれ、その検出信号に基づいてノッキングの発生が判定される。ノック判定期間以外の期間では、ノックセンサの検出信号に基づくノッキングの判定は行われない。一方、内燃機関では、高圧ポンプから吐出された高圧燃料が燃料供給路を通じて燃料噴射弁に導かれ、同燃料噴射弁から気筒に噴射される。燃料供給路内の燃料圧力は高圧ポンプの作動に伴い変化する。そして、燃料圧力がリリーフバルブの開弁圧を越えるとそのリリーフバルブが開弁し、燃料圧力が過大になることが抑制される。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記リリーフバルブの開弁タイミングが前記ノック判定期間に重複しないように前記高圧ポンプの作動タイミングが設定されているとする。
【００１１】
上記の構成によれば、高圧ポンプの作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。従って、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記高圧ポンプは燃料を加圧するプランジャを備えており、前記プランジャが前記燃料圧力を最大にする上死点又はその近傍へリフトするタイミングが前記ノック判定期間に重複しないように設定されているとする。
【００１３】
上記の構成によれば、リリーフバルブが開弁するタイミングは、燃料供給路内の燃料圧力が過大となったときである。このような状況が起るのは、高圧ポンプから吐出される燃料圧力が最大又はその近傍の値になったときと考えられる。プランジャをリフトさせて燃料を加圧するタイプの高圧ポンプの場合、プランジャが上死点又はその近傍へリフトするときである。従って、プランジャがこの位置へリフトするタイミングをノック判定期間と重複しないように設定することにより、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようにすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記高圧ポンプは、回転することにより前記プランジャをリフトさせるポンプカムを備えており、前記プランジャを上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングが前記ノック判定期間に重複しないように前記ポンプカムの回転位相が設定されているとする。
【００１５】
上記の構成によれば、高圧ポンプが、ポンプカムが回転することでプランジャをリフトさせるタイプの場合、ポンプカムの回転位相に応じてプランジャのリフト量が変化する。従って、プランジャを上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングがノック判定期間と重複しないようにポンプカムの回転位相を設定することにより、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようにすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記ノック判定期間は、前記リリーフバルブの開弁タイミングと重複しないタイミングに設定されているとする。
【００１７】
上記の構成によれば、ノック判定期間がリリーフバルブの開弁タイミングと重複しないため、高圧ポンプの作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。従って、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記リリーフバルブの開弁タイミングが前記ノック判定期間に重複しないように、前記ノック判定期間に応じて前記高圧ポンプの作動タイミングを設定するタイミング設定手段を備えているとする。
【００１９】
上記の構成によれば、タイミング設定手段により、高圧ポンプの作動タイミングをノック判定期間に応じて設定することで、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようにすることが可能である。そのため、高圧ポンプの作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その開弁に伴う振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。このようにして、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。また、高圧ポンプの作動タイミングがノック判定期間に応じて設定されることから、ノック判定期間が変更された場合にも対応することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、上述した共通の構成に加え、前記ノック判定期間が前記リリーフバルブの開弁タイミングと重複しないように、前記高圧ポンプの作動タイミングに応じて前記ノック判定期間を設定する期間設定手段を備えているとする。
【００２１】
上記の構成によれば、期間設定手段により、ノック判定期間を高圧ポンプの作動タイミングに応じて設定することで、ノック判定期間がリリーフバルブの開弁タイミングと重複しないようにすることが可能である。そのため、燃料圧力が過大となってリリーフバルブが開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。従って、リリーフバルブの開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。また、ノック判定期間が高圧ポンプの作動タイミングに応じて設定されることから、その作動タイミングが変更された場合にも対応することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより、同カムシャフトにより駆動される機関バルブの開閉タイミングを変更するようにしたバルブタイミング可変機構をさらに備え、前記高圧ポンプは、回転駆動されるポンプカムと、そのポンプカムの回転に伴いリフトして燃料を加圧するプランジャとを備え、前記ポンプカムは前記バルブタイミング可変機構により回転位相が変更されるカムシャフトに設けられているとする。
【００２３】
上記の構成によれば、バルブタイミング可変機構が作動することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変更され、機関バルブの開閉タイミングが変更される。こうしたバルブタイミング可変機構を備え、しかもポンプカムが回転位相の変更されるカムシャフトに形成されている場合、バルブタイミング可変機構によりカムシャフトの回転位相が変更されると、それに伴ってポンプカムの回転位相も変化する。しかし、前記のように期間設定手段により高圧ポンプの作動タイミングに応じてノック判定期間を設定することで、ノック判定期間がリリーフバルブの開弁タイミングに重複しないようにすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２５】
図１に示すように、車両には、筒内に直接燃料噴射を行う筒内噴射ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されている。このエンジン１１は、ピストン１３が往復動可能に収容された複数の気筒（シリンダ）１２を有している。各ピストン１３は、コネクティングロッド１４を介し、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１５に連結されている。各ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド１４によって回転運動に変換された後、クランクシャフト１５に伝達される。
【００２６】
各シリンダ１２には、エンジン１１の外部の空気を燃焼室１６に導くための吸気通路１７が接続されている。また、各シリンダ１２には、燃焼室１６で生じた排気をエンジン１１の外部へ導くための排気通路１８が接続されている。エンジン１１には、吸気通路１７及び燃焼室１６間を開閉する吸気バルブ１９と、排気通路１８及び燃焼室１６間を開閉する排気バルブ２０とがそれぞれ往復動可能に設けられている。吸気バルブ１９は、クランクシャフト１５の回転が伝達される吸気カムシャフト２１等によって駆動される。また、排気バルブ２０は、クランクシャフト１５の回転が伝達される排気カムシャフト２２等によって駆動される。
【００２７】
吸気通路１７の途中にはスロットルバルブ２３が回動可能に設けられている。スロットルバルブ２３にはモータ等のアクチュエータ２４が駆動連結されている。吸気通路１７を流れる空気の量は、スロットルバルブ２３の回動角度（スロットル開度）に応じて変化する。なお、スロットル開度は、運転者によって操作されるアクセルペダル２５の踏込み量等に応じてアクチュエータ２４が駆動されることにより調整される。
【００２８】
エンジン１１には、電磁式の燃料噴射弁２６が各シリンダ１２に対応して取付けられている。各燃料噴射弁２６には、共通の高圧燃料配管であるデリバリパイプ２７が燃料供給路として接続されており、同デリバリパイプ２７内の燃料が各燃料噴射弁２６に分配供給される。各燃料噴射弁２６は開閉制御されることにより、対応する燃焼室１６に高圧燃料を直接噴射供給する。噴射された燃料は、燃焼室１６内の空気と混ざり合って混合気となる。そして、この混合気が燃焼されることにより、ピストン１３が往復移動してクランクシャフト１５が回転する。
【００２９】
図２に示すように、デリバリパイプ２７に高圧の燃料を供給するための燃料供給装置２８は、燃料タンク３２内に固定された電動式の低圧ポンプ２９と、エンジン１１に固定され、かつ低圧燃料通路３０を介して低圧ポンプ２９に接続された高圧ポンプ３１とを備えている。低圧ポンプ２９は燃料タンク３２内から燃料を吸上げ、低圧燃料通路３０を通じて高圧ポンプ３１に向けて燃料を吐出する。なお、図中の３３は、低圧燃料通路３０内の燃料圧力（フィード圧）を一定にするためのプレッシャレギュレータであり、３４は低圧燃料通路３０内の燃料の脈動を低減するためのパルセーションダンパである。
【００３０】
高圧ポンプ３１は、低圧燃料通路３０を通じて燃料が導入される加圧室３５、カムシャフトに設けられたポンプカム３６によって駆動されてシリンダ３７内を往復動し、加圧室３５内の燃料を高圧に加圧するプランジャ３８、加圧室３５から吐出される燃料の量を調節する電磁スピル弁３９等を備えている。ここでは、ポンプカム３６は吸気カムシャフト２１上に設けられている。加圧室３５は、高圧燃料通路４１を介してデリバリパイプ２７に接続されている。この高圧燃料通路４１には、デリバリパイプ２７から加圧室３５内に燃料が流れるのを規制するチェックバルブ４２が設けられている。電磁スピル弁３９は燃圧制御弁として用いられており、通電制御により開閉動作する。低圧燃料通路３０と加圧室３５との間は電磁スピル弁３９が開弁すると連通された状態になり、閉弁すると遮断された状態となる。
【００３１】
上記高圧ポンプ３１は次のようにして燃料圧送動作を行う。吸気カムシャフト２１の回転に伴ってプランジャ３８が下動する吸入行程においては、電磁スピル弁３９が開弁状態に保持されている。従って、低圧ポンプ２９から圧送された燃料は低圧燃料通路３０を通じて加圧室３５内に導入される。次に、プランジャ３８が上動する加圧行程においては、その上動に伴って加圧室３５の容積が減少する。この加圧行程中の所定時期に電磁スピル弁３９が開弁状態から閉弁状態に切り換えられると、低圧燃料通路３０と加圧室３５との間が遮断されるため、プランジャ３８によって加圧された加圧室３５内の燃料は高圧燃料通路４１を通じてデリバリパイプ２７に圧送される。
【００３２】
なお、高圧ポンプ３１における燃料吐出量の調整は、電磁スピル弁３９の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中における同電磁スピル弁３９の閉弁期間を調整することによって行われる。すなわち、本実施形態では、閉弁終了タイミングを常に一定（吐出行程の終期と略同じ）とし、閉弁開始タイミングを制御することで電磁スピル弁３９の閉弁期間を可変としている。そのため、電磁スピル弁３９の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少する。上記のように高圧ポンプ３１の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ２７内の燃料圧力（燃圧）が、燃焼室１６内の圧力に抗して燃料噴射を行うことのできる値（目標燃圧）に近づくように制御される。
【００３３】
デリバリパイプ２７にはリリーフバルブ４４が取付けられており、このリリーフバルブ４４がリリーフ通路４３を介して燃料タンク３２に接続されている。リリーフバルブ４４は、弁体４６と、その弁体４６を閉弁側（この場合、デリバリパイプ２７側）へ付勢するばね４７とを備えている。そして、デリバリパイプ２７内の燃圧が過度に高くなってリリーフバルブ４４の開弁圧を越えると、ばね４７に抗して弁体４６が弁座から離れてリリーフバルブ４４が開弁し、デリバリパイプ２７内の高圧燃料がリリーフ通路４３を通じて燃料タンク３２に戻される。このリリーフバルブ４４の開弁圧は、前述した目標燃圧よりも若干高い値に設定されている（図３参照）。なお、図２中の４８は、シリンダ３７とプランジャ３８との間隙を通過する燃料を燃料タンク３２に戻すためのリターン通路である。
【００３４】
図１に示すように、エンジン１１には点火プラグ４９が各シリンダ１２に対応して取付けられている。点火プラグ４９は、イグナイタ５１からの点火信号に基づいて駆動される。点火プラグ４９には、点火コイル５２から出力される高電圧が印加される。そして、前記混合気は点火プラグ４９の火花放電によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１３が往復動され、クランクシャフト１５が回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００３５】
車両には、エンジン１１の運転状態を検出するために各種センサが設けられている。例えば、クランクシャフト１５の近傍には、そのクランクシャフト１５が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ６１が設けられている。クランク角センサ６１の信号は、クランクシャフト１５の回転角度であるクランク角や、単位時間当たりのクランクシャフト１５の回転速度であるエンジン回転速度の算出等に用いられる。また、吸気カムシャフト２１の近傍にはその回転角度を検出するカム角センサ６２が設けられている。
【００３６】
吸気通路１７内のスロットルバルブ２３よりも下流には、吸入空気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ６３が設けられている。アクセルペダル２５又はその近傍には、運転者によるアクセルペダル２５の踏込み量を検出するアクセルセンサ６４が設けられている。スロットルバルブ２３の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ６５が設けられている。デリバリパイプ２７には、その内部の燃圧を検出する燃圧センサ６６が設けられている。
【００３７】
さらに、エンジン１１には、燃焼室１６からシリンダブロック等に伝わる振動を検出するためのノックセンサが取付けられている。ここでは、出力値の特性が、エンジン１１の振動の広い周波数範囲にわたって略フラットである非共振型のノックセンサ６７が用いられている。
【００３８】
前述した各種センサ６１〜６７の検出値に基づき、エンジン１１の各部を制御するために、マイクロコンピュータを中心として構成された電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ ：ＥＣＵ）７１が設けられている。ＥＣＵ７１では、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００３９】
ＥＣＵ７１は、例えば燃料噴射量制御に際し、エンジン負荷、エンジン回転速度等に基づき目標噴射量を算出し、この目標噴射量に対応した量の燃料が燃焼室１６内に噴射されるよう燃料噴射弁２６に対する通電を制御する。エンジン負荷は、例えばエンジン１１の吸入空気量に関係するパラメータ（例えばスロットル開度、アクセル踏込み量、吸気圧等）に基づき求められる。
【００４０】
また、ＥＣＵ７１はノックセンサ６７とともにノック判定装置として機能し、そのノックセンサ６７の検出結果に基づいてノッキング発生の有無を判定するノック判定を行う。このノック判定に際しては、図３に示すようにまずゲート信号のオン時期及びオフ時期を、例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて設定する。ゲート信号は、ノック判定に係るノックセンサ６７の出力信号のサンプリングを実施する期間を決定するための信号である。そして、ゲート信号がオンとなっている期間（ノック判定期間ＴＫ）中のノックセンサ６７の出力信号をノック判定に用いる。なお、ノック判定期間ＴＫとしては、基本的にはノッキングに伴い発生する振動を的確に検出することの可能な期間、例えば圧縮行程後期から膨張行程中期にかけての期間に設定される。
【００４１】
次に、上記ノック判定期間ＴＫ中におけるノックセンサ６７の出力信号のピーク値を求める。このピーク値の対数変換値が正規分布となることを前提に、その確率分布から求まる標準偏差や中央値に基づいてノック判定レベルを設定する。このノック判定レベルと上記対数変換値とを比較し、対数変換値がノック判定値以下であると、対象となる気筒での今回の燃焼に際しノッキングが発生していないと判定する。また対数変換値がノック判定値よりも大きいと、対象となる気筒での燃焼に際しノッキングが発生していると判定する。
【００４２】
ＥＣＵ７１は、ノッキングの発生有りと判定した場合にはエンジン負荷等に基づき算出した目標点火時期を遅角補正し、ノッキングの発生無しと判定した場合には目標点火時期を進角補正する。そして、補正後の目標点火時期により示される時期にオンとなる点火信号をイグナイタ５１に出力して点火を実施させることで、ノッキングの発生限界近傍に点火時期を調整する。
【００４３】
また、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、デリバリパイプ２７内の燃料圧力（燃圧）と燃料噴射時間とによって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには上記燃圧を適正な値に維持する必要がある。そこで、ＥＣＵ７１は、燃圧センサ６６による実際の燃圧がエンジン運転状態に応じて設定される目標燃圧に近づくよう、電磁スピル弁３９の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによって、高圧ポンプ３１の燃料吐出量をフィードバック制御する。
【００４４】
以上が、ノック判定装置を備えたエンジン１１の基本構成である。このエンジン１１では、ポンプカム３６が吸気カムシャフト２１と一体回転することにより、同ポンプカム３６がプランジャ３８を往復動させる。この往復動により、電磁スピル弁３９の開閉状態に応じて高圧に加圧された燃料が加圧室３５からデリバリパイプ２７に圧送される。
【００４５】
すなわち、プランジャ３８が下動することにより、加圧室３５内には低圧ポンプ２９から低圧燃料通路３０を通じて燃料が供給される。そして、ポンプカム３６の回転に伴ってプランジャ３８が上動している際にＥＣＵ７１によって電磁スピル弁３９が閉弁制御されると、加圧室３５内の燃料はプランジャ３８により加圧される。この加圧された加圧室３５内の燃料は高圧燃料通路４１を通じてデリバリパイプ２７に圧送される。この圧送により同デリバリパイプ２７内の燃圧が上昇して目標燃圧を上回り、さらにリリーフバルブ４４の開弁圧を越えようとすると、同リリーフバルブ４４が開弁する。この開弁によりデリバリパイプ２７内の燃圧が低下する反面、振動を発生する。この振動が前述したノック判定期間ＴＫ中に発生すると、その振動がノックセンサ６７によって検出されてノッキングの判定に用いられてしまう。
【００４６】
そこで、本実施形態では、高圧ポンプ３１の作動タイミングが、リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間に重複しないようなタイミングに設定されている。ここで、リリーフバルブ４４が開弁するタイミングは、デリバリパイプ２７内の燃圧が採り得る略最大の値となったとき、すなわち、プランジャ３８が加圧室３５の容積を略最小にする位置（上死点又はその近傍）にリフトしたときである。プランジャ３８のリフト量はポンプカム３６の回転に応じて変化する。この点を考慮して、図３に示すようにプランジャ３８を上死点にリフトさせるポンプカム３６の回転位相が、ノック判定期間ＴＫから外れるような回転位相に設定されている。
【００４７】
この設定により、ノック判定が行われない期間（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７以降）の一部（ｔ１〜ｔ２、ｔ５〜ｔ６）にプランジャ３８が上死点に至ってデリバリパイプ２７内の燃圧が略最大となる。そのため、デリバリパイプ２７内の燃圧が過大となってリリーフバルブ４４の開弁圧を越えるとしても、このノック判定が行われない期間（ｔ１〜ｔ２、ｔ５〜ｔ６）である。従って、この期間にリリーフバルブ４４が振動を伴いながら開弁して、その振動がノックセンサ６７によって検出されても、その検出信号はノック判定に用いられない。
【００４８】
なお、図３中、期間Ｔ１に燃圧が低下しているのは、リリーフバルブ４４の開弁に伴ってデリバリパイプ２７内の燃料の一部がリリーフ通路４３を通じて燃料タンク３２に戻されるうえに、燃料噴射弁２６の開弁に伴う燃料噴射によりデリバリパイプ２７内の燃料の一部が消費されるからである。また、期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５に燃圧が低下しているのは、燃料噴射弁２６の開弁に伴う燃料噴射によりデリバリパイプ２７内の燃料の一部が消費されるからである。さらに、期間Ｔ３で燃圧が上昇するのは、プランジャ３８の上昇過程で電磁スピル弁３９が閉弁されて、高圧ポンプ３１からデリバリパイプ２７に燃料が供給されるからである。
【００４９】
以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように高圧ポンプ３１の作動タイミングを設定している。このため、高圧ポンプ３１の作動に伴いデリバリパイプ２７内の燃圧が過度に高くなってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その開弁はノック判定期間ＴＫとは異なる期間に行われる。従って、リリーフバルブ４４の開弁に伴い振動が発生しても、その振動を検出したノックセンサ６７の出力信号はノック判定に用いられない。結果として、リリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００５０】
（２）リリーフバルブ４４が開弁するタイミングは、デリバリパイプ２７内の燃料圧力が過大となってリリーフバルブ４４の開弁圧を越えたときである。このような状況が起るのは、高圧ポンプ３１からの燃料圧力が最大又はその近傍の値になったときと考えられる。プランジャ３８をリフトさせて燃料を加圧するタイプの高圧ポンプ３１の場合、そのプランジャ３８が上死点又はその近傍へリフトするときである。この点、第１実施形態では、高圧ポンプ３１のプランジャ３８が燃圧を最大にする上死点又はその近傍へリフトするタイミングをノック判定期間ＴＫと重複しないように設定している。このため、上記（１）に記載したように、リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないようにすることができる。
【００５１】
（３）ポンプカム３６が回転することでプランジャ３８をリフトさせる高圧ポンプ３１の場合、ポンプカム３６の回転位相に応じてプランジャ３８のリフト量が変化する。この点、第１実施形態では、ポンプカム３６の回転位相が、プランジャ３８を上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングをノック判定期間ＴＫと重複しないように設定している。このため、上記（２）に記載したように、リリーフバルブの開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないようにすることができる。
【００５２】
（４）リリーフバルブ４４の開弁に伴う振動に起因する誤判定を抑制する他の手段としては、リリーフバルブ４４の構成部品、例えばばね４７の製造ばらつきを小さくする等して振動自体を小さくすることが考えられるが、そのための管理が大変である。この点、第１実施形態では、ポンプカム３６の回転位相を設定することによりリリーフバルブ４４の開弁時期がノック判定期間ＴＫに重複しないようにしている。このため、前述した製造ばらつきを小さくしなくても簡単にかつ確実にノッキングの誤判定を抑制することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５４】
図１において二点鎖線で示すように、第２実施形態では、クランクシャフト１５に対するカムシャフト（ここでは吸気カムシャフト２１）の回転位相を調節して機関バルブ（ここでは吸気バルブ１９）のバルブタイミング（開閉期間）を進角又は遅角させるバルブタイミング可変機構７５が設けられている。また、高圧ポンプ３１を駆動するためのポンプカム３６が、回転位相の変更対象であるカムシャフト（この場合吸気カムシャフト２１）に形成されている。
【００５５】
これに対応して、ＥＣＵ７１では吸気バルブ１９のバルブタイミング制御が行われる。この制御に際しては、ＥＣＵ７１は例えばエンジン負荷、エンジン回転速度等のエンジン１１の運転状態に応じて、吸気バルブ１９のバルブタイミングの進角量を調整する。ここでの進角量とは、バルブタイミングが所定の状態（例えば最遅角状態）となったときを基準として、クランク角について同バルブタイミングがどの程度進角した状態にあるかを示す値である。そして、上記バルブタイミングの進角量の調整は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じて設定される基本の目標進角量に対し、カム角センサ６２の信号から求められる実進角量が近づくようバルブタイミング可変機構７５を制御することによって行われる。
【００５６】
ここで、ポンプカム３６が、バルブタイミング制御による回転位相の変更対象であるカムシャフト（吸気カムシャフト２１）に形成されている。一方、目標進角量とポンプカムの回転位相、ひいてはプランジャ３８のリフト量とは相互に対応している。このため、バルブタイミング制御に際し目標進角量が変更されて吸気カムシャフト２１の回転位相が変化すると、それに伴ってポンプカム３６の回転位相も変化し、プランジャ３８が上死点に至るタイミングが変化する。例えば、目標進角量が大きくなるに従い、すなわちバルブタイミングが基準の状態から進角するに従い、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフト２１及びポンプカム３６の回転位相が進角し、プランジャ３８が上死点に至るタイミングが早くなる。これとは逆に目標進角量が小さくなるに従い、すなわちバルブタイミングが遅角して基準の状態に近づくに従い回転位相が遅角し、プランジャ３８の上死点に至るタイミングが遅くなる。そして、このタイミングの変化に応じてリリーフバルブ４４の開弁するタイミングも変化する。
【００５７】
この点、第２実施形態では、リリーフバルブ４４の開弁タイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように、そのノック判定期間ＴＫに応じて高圧ポンプ３１の作動タイミングを設定している。その実現のために、プランジャ３８を上死点にリフトさせるポンプカム３６の回転位相とノック判定期間ＴＫとが重複しないように、ノック判定期間ＴＫとの関係において目標進角量を設定（変更）するようにしている。
【００５８】
次に、この処理の詳細について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この処理は、エンジン１１の運転中、ノック判定の実行条件が成立する毎に実施される。
【００５９】
ＥＣＵ７１はまずステップ１１０において、予め設定されたノック判定期間ＴＫのノックセンサ６７の出力信号に基づきノック判定を行う。最初にノック判定が行われるときのノック判定期間ＴＫはポンプカム３６の回転位相とは無関係に設定されている。また、ポンプカム３６の回転位相もノック判定期間ＴＫとは無関係に設定されている。基礎となるノック判定期間ＴＫは、全てのエンジン運転条件で一律に一定の値に設定されている。また、基礎となるポンプカム３６の回転位相は、エンジン出力や排気性能等のエンジン運転性能の最適化が図られるようにエンジン負荷、エンジン回転速度等に応じて設定されている。
【００６０】
次に、ステップ１２０において、前記ステップ１１０の判定結果が「ノッキング有り」であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない（ノッキング無し）と、ノック判定期間ＴＫ中に振動が検出されていないことから、ステップ１３０においてその判定結果をそのまま確定し、その後、ノック判定処理ルーチンを終了する。これに対し、ステップ１２０の判定条件が満たされている（ノッキング有り）と、ノック判定期間ＴＫ中に振動が検出されるが、その振動がノッキングによるものかリリーフバルブ４４の開弁によるものかが不明である。そこで、この場合には、ステップ１４０において、バルブタイミングの実進角量をそのときの目標進角量に一致させた場合にプランジャ３８が上死点に至るタイミング（クランク角）を算出する。
【００６１】
続いて、ステップ１５０において、前記ステップ１４０で算出したタイミングと上記ノック判定期間ＴＫとが重複するかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと、ノック判定期間ＴＫとは異なる期間にプランジャ３８が上死点にリフトすることになる。従って、デリバリパイプ２７内の実際の燃圧が仮にリリーフバルブ４４の開弁圧を上回って同リリーフバルブ４４が振動を伴いながら開弁したとしても、その振動はノック判定に用いられることはない。一方、このノック判定期間ＴＫに振動が検出されている（ステップ１２０：ＹＥＳ）。このことから、その振動がリリーフバルブ４４の開弁に起因するものではなく、ノッキングによるものであると考えられる。そのため、ステップ１５０の判定条件が満たされていない場合には、ステップ１２０での「ノッキング有り」との判定結果を、ステップ１６０においてそのまま確定し、その後、ノック判定処理ルーチンを終了する。
【００６２】
これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていると、リリーフバルブ４４が開弁した場合、その開弁に伴い発生する振動が検出されて、ノック判定に用いられるおそれがある。そのため、この場合には、先の「ノッキング有り」との判定結果を確定せず、ステップ１７０において、前記上死点に至るタイミングがノック判定期間ＴＫに重複しないように目標進角量を変更及び設定する。その後、前述したステップ１１０に戻りノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複しないように目標進角量が変更された状態で行われる。そのため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。
【００６３】
上記ノック判定処理ルーチンでは、ステップ１７０の処理がタイミング設定手段に相当する。
従って、第２実施形態によれば前述した（２）〜（４）に加え、次の効果が得られる。
【００６４】
（５）バルブタイミング可変機構７５を備えたエンジン１１において、バルブタイミングの目標進角量をノック判定期間ＴＫに応じて変化させることにより、プランジャ３８を上死点にリフトさせるタイミングとノック判定期間ＴＫとが重複しないようにしている（ステップ１５０，１７０）。このため、プランジャ３８が上死点又はその近傍へリフトしてデリバリパイプ２７内の燃圧が過度に高くなってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その開弁はノック判定期間ＴＫとは異なる期間に行われる。従って、リリーフバルブ４４の開弁に伴い振動が発生しても、その振動を検出したノックセンサ６７の出力信号はノック判定に用いられない。結果として、第１実施形態と同様に、リリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００６５】
（６）ノック判定期間ＴＫ中にリリーフバルブ４４の開弁に伴う振動が発生するような状況でノッキング有りの判定がなされたときには、その判定結果を保留している。そして、ノック判定期間ＴＫと、プランジャ３８が上死点にリフトするタイミングとが重複しないように目標進角量を変更した後、再判定を行うようにしている（ステップ１２０→１４０→１５０→１７０→１１０）。そのため、リリーフバルブ４４の開弁に伴う振動に起因した誤判定をより確実に回避することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に説明する。第３実施形態では、プランジャ３８が上死点に至るタイミングとノック判定期間ＴＫとが重複している場合に変更する対象を、第２実施形態の目標進角量からノック判定期間ＴＫに代えている。
【００６７】
図５のフローチャートは、前述した図４に対応するノック判定処理を示している。この処理は、エンジン運転中、ノック判定の実行条件が成立する毎に実施される。なお、図５において図４と同様の処理については同一のステップ数を付して、説明を省略する。
【００６８】
ステップ１１０，１２０，１４０の処理を順に経た後、ステップ１５０においてノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複していると判定すると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、ステップ１７０に代わるステップ１８０に移行する。ステップ１８０では、上死点に至るタイミングと重複しないようにノック判定期間ＴＫを変更する。ここでは、ノック判定期間ＴＫの開始時期と終了時期とを同じ量だけ進角又は遅角させることにより、ノック判定期間ＴＫ自体の長さを変えることなく、その全体をシフトさせるようにしている。このステップ１８０の処理を経た後に、前述したステップ１１０に戻りノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複しないようにノック判定期間ＴＫが変更された状態で行われるため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。
【００６９】
上記ノック判定処理ルーチンでは、ステップ１８０の処理が期間設定手段に相当する。
従って、第３実施形態によれば次の効果が得られる。
【００７０】
（７）プランジャ３８が上死点又はその近傍にリフトするタイミングと重複しないように、ノック判定期間ＴＫを高圧ポンプ３１の作動タイミングに応じて設定している（ステップ１８０）。そのため、燃料圧力が過大となってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その振動はノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定は行われない。このようにして、リリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００７１】
（８）バルブタイミング可変機構７５を備え、しかもその回転位相の変更対象である吸気カムシャフト２１にポンプカム３６が形成されている場合、バルブタイミング可変機構７５により吸気カムシャフト２１の回転位相が変更されると、それに伴ってポンプカム３６の回転位相も変化する。しかし、上記（７）に記載したように、高圧ポンプ３１の作動タイミングに応じてノック判定期間ＴＫを設定することで、ノック判定期間ＴＫがリリーフバルブ４４の開弁タイミングに重複しないようにすることができる。
【００７２】
（９）ノック判定期間ＴＫの変更に際し、その長さを変更するのではなく、ノック判定期間ＴＫの全体をシフトさせるようにしている。このため、各気筒のノック判定期間ＴＫを短縮しすぎるとノッキングの発生時期がノック判定期間ＴＫに入らなくなりノック判定を適切に行うことが困難となってノッキングの判定精度が低下するおそれがあるが、第３実施形態ではこういったおそれはない。
【００７３】
そのほかにも、第３実施形態では、前述した（４），（６）と同様の効果（４ａ），（６ａ）が得られる。
（４ａ）高圧ポンプ３１の作動タイミング（ポンプカム３６の回転位相が、プランジャ３８を上死点位置又はその近傍にリフトさせるための回転位相になるタイミング）に応じてノック判定期間ＴＫを変更及び設定している（ステップ１８０）。そして、この設定により、ノック判定期間ＴＫがリリーフバルブ４４の開弁タイミングと重複しないようにしている。このため、リリーフバルブ４４の構成部品、例えばばね４７の製造ばらつきを小さくする等して振動自体を小さくしなくても簡単にかつ確実にノッキングの誤判定を抑制することができる。
【００７４】
（６ａ）ノック判定期間ＴＫ中にリリーフバルブ４４の開弁に伴う振動が発生するような状況でノッキング有りの判定がなされたときには、その判定結果を保留している。そして、ノック判定期間ＴＫと、プランジャ３８が上死点にリフトするタイミングとが重複しないようにノック判定期間ＴＫを変更した後、再判定を行うようにしている（ステップ１２０→１４０→１５０→１８０→１１０）。そのため、リリーフバルブ４４の開弁に伴う振動に起因した誤判定をより確実に回避することができる。
【００７５】
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に説明する。第４実施形態では、プランジャ３８の上死点に至るタイミングとノック判定期間ＴＫとが重複している場合に変更する対象を、バルブタイミングの目標進角量及びノック判定期間ＴＫの両方としている。
【００７６】
図６のフローチャートは、前述した図５に対応するノック判定処理を示している。この処理は、エンジン運転中、ノック判定の実行条件が成立する毎に実施される。なお、図６において図５と同様の処理については同一のステップ数を付して、説明を省略する。
【００７７】
ステップ１１０，１２０，１４０の処理を順に経た後、ステップ１５０においてノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複していると判定すると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、ステップ１８０に代わるステップ１９０へ移行する。ステップ１９０では、許容される限りにおいて、上死点に至るタイミングと重複しないようにノック判定期間ＴＫを短縮する。
【００７８】
次に、ステップ２００において、前記の短縮によりノック判定期間ＴＫが予め定めた許容最小期間未満であるかどうかを判定する。ここで、許容最小期間は、通常起り得るノッキングの発生時期を含む期間の最小値、すなわち適切なノック判定を行うことのできる期間の最小値である。
【００７９】
この判定条件が満たされていない場合には、ステップ１１０へ戻ってノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫと上死点に至るタイミングとが重複しないようにノック判定期間ＴＫが変更された状態で行われるため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。一方、ステップ２００の判定条件が満たされている場合にはステップ２１０に移行し、前記許容最小期間をノック判定期間ＴＫとして設定する。そして、ステップ２２０において、その設定したノック判定期間ＴＫに上死点に至るタイミングが重複しないように、ポンプカム３６の回転位相、すなわちバルブタイミングの目標進角量を変更する。この処理を経た後に、ステップ１１０へ戻ってノック判定を再度実行する。このときのノック判定は、ノック判定期間ＴＫとプランジャ３８の上死点に至るタイミングとが重複しないように目標進角量が変更された状態で行われるため、リリーフバルブ４４の開弁に起因する誤判定は行われず、適切な判定結果が得られる。
【００８０】
従って、第４実施形態によれば、前述した（４ａ），（６ａ），（７）〜（９）に加え、次の効果が得られる。
（１０）ノック判定期間ＴＫやバルブタイミングの目標進角量の変更に際し、まず許容される限りはノック判定期間ＴＫのみを変更（短縮）し、その変更が許容できなくなったときに目標進角量を変更するようにしている（ステップ２００〜２２０）。すなわち、ノック判定期間ＴＫの変更を優先的に行い、その変更がそれ以上許容できなくなったときに目標進角量の変更を行うようにしている。そのため、目標進角量の変更を必要最小限に止めつつ、ノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００８１】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第１実施形態において、ノック判定期間ＴＫを常に一定にしてノック判定を行うようにしてもよい。この場合、ノック判定期間ＴＫを、リリーフバルブ４４の開弁タイミング（ポンプカム３６の回転位相がプランジャ３８を上死点又はその近傍にリフトさせるための回転位相になるタイミング）と重複しないタイミングに設定してもよい。こうすると、高圧ポンプ３１の作動に伴い燃料圧力が過大となってリリーフバルブ４４が開弁したとしても、その振動がノック判定が行われない期間に発生することとなり、この振動に基づくノック判定が行われない。従って、この場合にも第１実施形態と同様にリリーフバルブ４４の開弁の影響によるノック判定の精度低下を抑制することができる。
【００８２】
・ノック判定やバルブタイミング制御の詳細は上述したものに限らず任意に変更可能である。
・第４実施形態では、バルブタイミングの目標進角量及びノック判定期間ＴＫの変更に際して、ノック判定期間ＴＫの変更を優先的に行い、そのノック判定期間ＴＫの変更がそれ以上許容できなくなったときに目標進角量の変更を行うようにしている。これは、ノック判定精度確保のための目標進角量の変更を極力行わないようにするためである。目標進角量の変更に対する制約が少なく、比較的自由に変更できるのであれば、そのような優先付けは行わずに、任意に目標進角量やノック判定期間ＴＫを変更するようにしてもよい。
【００８３】
・リリーフ通路４３を燃料タンク３２に代えて高圧ポンプ３１の加圧室３５に接続し、リリーフバルブ４４の開弁に伴いデリバリパイプ２７から流出した燃料を高圧ポンプ３１に戻すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるエンジンの構成を示す略図。
【図２】燃料供給装置の構成を示す略図。
【図３】ゲート信号、プランジャのリフト量、デリバリパイプ内の燃圧及びリリーフバルブによる振動の対応関係を示すタイミングチャート。
【図４】本発明の第２実施形態において、ＥＣＵによって実行されるノック判定処理の手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態において、ＥＣＵによって実行されるノック判定処理の手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第４実施形態において、ＥＣＵによって実行されるノック判定処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１５…クランクシャフト、１９…吸気バルブ（機関バルブ）、２０…排気バルブ（機関バルブ）、２１…吸気カムシャフト、２２…排気カムシャフト、２６…燃料噴射弁、２７…デリバリパイプ（燃料供給路）、３１…高圧ポンプ、３６…ポンプカム、３８…プランジャ、４４…リリーフバルブ、６７…ノックセンサ、７１…ＥＣＵ（タイミング設定手段、期間設定手段）、７５…バルブタイミング可変機構、ＴＫ…ノック判定期間。
Claims (7)
- ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えるとともに、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、前記高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設けたノック判定装置付き内燃機関であって、
前記リリーフバルブの開弁タイミングが前記ノック判定期間に重複しないように前記高圧ポンプの作動タイミングが設定されていることを特徴とするノック判定装置付き内燃機関。 - 前記高圧ポンプは燃料を加圧するプランジャを備えており、前記プランジャが前記燃料圧力を最大にする上死点又はその近傍へリフトするタイミングが前記ノック判定期間に重複しないように設定されている請求項１に記載のノック判定装置付き内燃機関。
- 前記高圧ポンプは、回転することにより前記プランジャをリフトさせるポンプカムを備えており、前記プランジャを上死点又はその近傍へリフトさせる回転位相になるタイミングが前記ノック判定期間に重複しないように前記ポンプカムの回転位相が設定されている請求項２に記載のノック判定装置付き内燃機関。
- ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えるとともに、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、前記高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設けたノック判定装置付き内燃機関であって、
前記ノック判定期間は、前記リリーフバルブの開弁タイミングと重複しないタイミングに設定されていることを特徴とするノック判定装置付き内燃機関。 - ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えるとともに、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、前記高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設けたノック判定装置付き内燃機関であって、
前記リリーフバルブの開弁タイミングが前記ノック判定期間に重複しないように、前記ノック判定期間に応じて前記高圧ポンプの作動タイミングを設定するタイミング設定手段を備えることを特徴とするノック判定装置付き内燃機関。 - ノックセンサの検出信号をノック判定期間中に取込み、その取込んだ検出信号に基づきノッキングの発生を判定するノック判定装置を備えるとともに、高圧ポンプからの高圧燃料を燃料噴射弁に導く燃料供給路には、前記高圧ポンプの作動に伴って変化する燃料圧力に応じて開弁するリリーフバルブを設けたノック判定装置付き内燃機関であって、
前記ノック判定期間が前記リリーフバルブの開弁タイミングと重複しないように、前記高圧ポンプの作動タイミングに応じて前記ノック判定期間を設定する期間設定手段を備えることを特徴とするノック判定装置付き内燃機関。 - クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより、同カムシャフトにより駆動される機関バルブの開閉タイミングを変更するようにしたバルブタイミング可変機構をさらに備え、
前記高圧ポンプは、回転駆動されるポンプカムと、そのポンプカムの回転に伴いリフトして燃料を加圧するプランジャとを備え、
前記ポンプカムは前記バルブタイミング可変機構により回転位相が変更されるカムシャフトに設けられている請求項６に記載のノック判定装置付き内燃機関。
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