JP2005330911A - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン1は、吸気バルブ21のバルブ特性を可変とする可変動弁機構3を備える。電子制御装置7は、エンジン1に発生する振動を検出するノックセンサ79の出力信号に基づいてノッキング発生の有無を判定し、ノック判定の結果に基づいて機関制御量を変更する。このノック判定に際して、電子制御装置7はバルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させてノッキングの判定態様を変更する。
【選択図】 図1
Description
請求項1に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくともいずれか一方のバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用されて、同内燃機関に発生する振動を検出するノックセンサの出力信号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手段を備え、同ノック判定手段による判定結果に基づいて機関制御量を変更する内燃機関のノッキング制御装置において、前記ノック判定手段によるノッキングの判定態様を前記バルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させて変更する変更手段を備えることをその要旨とする。
以下、本発明にかかる内燃機関のノッキング制御装置を具体化した一実施形態を、図1〜図12を併せ参照して説明する。
エンジン1は、シリンダ11やピストン12等を有するエンジン本体1A、吸排気バルブ等を有するシリンダヘッド1H、及びエンジン1に設けられた吸気バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構3等を備えて構成されている。
エンジン1においては、シリンダ11の内周面、ピストン12の頂面、及びシリンダヘッド1Hにより囲まれた領域に燃焼室14が形成されている。
シリンダヘッド1Hの燃焼室14側には、混合気を点火するイグニッションプラグ15が配設されている。イグニッションプラグ15は、混合気の着火に必要な高圧電流を発生するイグナイタ15Iに接続されている。
吸気管1PIには、吸入空気を浄化するエアクリーナ16、及び吸入空気の流量を調整するスロットルバルブ17が配設されている。スロットルバルブ17は、スロットルモータ17Mによる弁軸の駆動を通じてその開度が変更される。
次に、可変動弁機構3の構成及び駆動態様について、図2〜図6を参照して説明する。
可変動弁機構3は、バルブ駆動機構4等を備えて構成されている。このバルブ駆動機構4の構成について、図2及び図3を参照して説明する。
エンジン1のシリンダヘッド1Hには、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が、回転可能に軸支されている。
一方、吸気バルブ21側においては、吸気カムシャフト23に設けられた吸気カム27とローラロッカアーム25との間に、上記可変機構を構成する可変動弁機構3(バルブ駆動機構4)が介設されている。
ローラロッカアーム25の一端は、シリンダヘッド1Hに固定されたラッシュアジャスタ29に支持され、もう一端は、吸気バルブ21上端のタペット21aに当接されている。このローラロッカアーム25のタペット21a側の端部(タペット側端部25t)は、吸気バルブ21の弁ばね21bによって付勢されている。これにより、ローラ25aは、バルブ駆動機構4に常時当接される。
バルブ駆動機構4は、シリンダヘッド1Hに固定された支持パイプ41と、同支持パイプ41に配設された入力部42及び揺動カム43とを備えて構成されている。
入力アーム42bの先端部には、吸気カム27に当接されるローラ42cが回転可能に軸支されている。また、入力アーム42bの先端部は、圧縮状態で配設されたばね44によって、ローラ42cが吸気カム27へ押しつけられるように付勢されている。
カム面43cは、ハウジング43aのベース円部分、即ち出力アーム43bが突出形成された部分以外のハウジング43aの外周面に連続して滑らかに接続されており、カム面43c及びハウジング43aのベース円部分は、ローラロッカアーム25のローラ25aに当接されている。
バルブ駆動機構4には、入力部42を間に挟んで2つの揺動カム43が配設されている。
入力部42のハウジング42a内周には、右ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン42dが形成されている。一方、揺動カム43のハウジング43a内周には、左ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン43dが形成されている。
図4(A)に、吸気カム27のベース円部分がバルブ駆動機構4の入力部42のローラ42cに当接しているときの状態を示す。
そして、吸気カムシャフト23が回転して吸気カム27のリフト部分が入力部42のローラ42cを押し下げると、入力部42が支持パイプ41に対して図4(A)の反時計回り方向(矢印の方向)に回動される。また、これにともなってスライダギア45及び揺動カム43が一体となって回動される。
ローラ25aがカム面43cを通じて押圧されることにより、ローラロッカアーム25がラッシュアジャスタ29との当接部を中心として揺動され、この揺動を通じて吸気バルブ21が開弁される。
図5(A)に、吸気カム27のベース円部分が入力部42のローラ42cに当接しているときの状態を示す。このとき、揺動カム43におけるローラ25aの当接位置は、最大限までカム面43cから離れた位置にある。
同図5に示されるように、ローラロッカアーム25の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ21はより小さいリフト量にて開弁されるようになる。
電子制御装置7は上記ノックセンサ79の検出結果に基づいて、各気筒でのノッキング発生の有無を判定するノック判定を行い、その結果に応じて点火時期を調整するノッキング制御を実施している。
AOP=ABASE−(AKMAX−AGKNK+AKCS) …(1)
AOP:最終点火時期
ABASE:基本点火時期
AKMAX:最大遅角量
AGKNK:ノッキング学習量
AKCS:フィードバック補正量
式(1)において、基本点火時期ABASEは、ノッキングが発生しないといった前提条件のもとで、最大機関出力が得られる点火時期である。また最大遅角量AKMAXは、基本点火時期ABASEについてこれをノッキングの発生が確実に防止できる遅角側の時期に補正するための補正量である。これら基本点火時期ABASE及び最大遅角量AKMAXは、機関回転速度NE及び機関負荷L等といった機関運転状態に基づいて設定される。
図7は、本実施形態におけるノック判定態様を例示しており、円A内に示すノックセンサ79の出力信号(ノックセンサ信号)は、ノッキング発生時にノックセンサ79によって検出される出力信号(ノッキング信号)を示している。
次に、機関回転速度NE、機関負荷L、及び作用角θに基づき、図9に例示するノック検出周波数設定マップHMAPを参照して上記ノック検出周波数Hが設定される(S200)。このノック検出周波数設定マップHMAPは電子制御装置7のメモリに予め記憶されており、以下のように設定されている。
本実施形態では、ノック判定期間Tkにおけるノックセンサ79の出力信号の最大値をピークホールド値VKPEAKとし、このピークホールド値VKPEAKに基づいてノック判定が行われる。そしてそのピークホールド値VKPEAKの対数変換値LVPKが図11に示すような正規分布を示すとの前提に基づき、今回サンプリングされた対数変換値LVPKが同正規分布内でどのような位置にあるのかによってノッキング発生の有無を判定するようにしている。
(LVpk>Vmのとき)
Vm ← Vm+ΔM …(2)
(LVpk≦Vmのとき)
Vm ← Vm−ΔM …(3)
(Vm−SGM<LVpk<Vmのとき:LVpkが図8に示す領域Aにあるとき)
SGM ← SGM−2・ΔS …(4)
(LVpk≦Vm−SGM、またはLVpk≧Vmのとき:LVpkが図8に示す領域Bにあるとき)
SGM ← SGM+ΔS …(5)
なお、分布中央値Vmの更新量ΔMは、今回サンプリングされた対数変換値LVpkと更新前の分布中央値Vmとの差を所定値n1(例えば「4」)で除算した値とされている。また標準偏差値SGMの更新量ΔSは、分布中央値Vmの更新量ΔMを所定値n2(例えば「8」)で除算した値とされている。
Vk=Vm+u×SGM …(6)
ここで上記u値は、ノック判定レベルVkを適切な値に設定するためのものであり、同u値が大きい値に設定されるほど、ノック判定レベルVkはより大きい値に設定される。
(1)吸気バルブ21のバルブ特性を可変とする可変動弁機構3を備えたエンジン1についてノッキング発生の有無を判定するに際して、バルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させてノッキングの判定態様を変更するようにしている。そのため、上記バルブ特性の変更に伴ってノッキングの発生態様が変化する場合でも、その変化に応じてノッキングの判定態様は変更されるようになる。従って、上記バルブ特性が可変設定されるエンジン1のノッキング発生を好適に検出することができ、もってノッキングの判定結果にかかる信頼性の低下を抑制することができるようになる。
・上記実施形態では、ノック判定時期Tk、ノック検出周波数H、ノック判定レベルVkを作用角θに基づいて設定するようにしたが、この他のバルブ特性、例えば、吸気バルブ21のリフト量、開弁時期、及び閉弁時期の少なくともいずれか1つに基づいて設定するようにしてもよい。
・上記実施形態では作用角θに応じて、ノック判定時期、ノック検出周波数、及びノック判定レベル(u値)をそれぞれ変更するようにしたが、これらのうち少なくともいずれか1つを作用角θに応じて変更するようにしてもよい。この場合でも、バルブ特性の変更に伴うノッキングの発生態様の変化に応じて同ノッキングの判定態様は変更されるようになる。従って、バルブ特性が可変設定される内燃機関のノッキング発生を好適に検出することができ、もってノッキングの判定結果にかかる信頼性の低下を抑制することができるようになる。
Claims (6)
- 吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくともいずれか一方のバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用されて、同内燃機関に発生する振動を検出するノックセンサの出力信号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手段を備え、同ノック判定手段による判定結果に基づいて機関制御量を変更する内燃機関のノッキング制御装置において、
前記ノック判定手段によるノッキングの判定態様を前記バルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させて変更する変更手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装置。 - 前記ノック判定手段は、所定のノック判定期間における前記ノックセンサの出力信号に基づいてノッキング発生の有無を判定し、
前記変更手段は、前記バルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させて前記ノック判定期間を変更する
請求項1に記載の内燃機関のノッキング制御装置。 - 前記ノック判定手段は、所定のノック判定レベルとノックセンサの出力信号との比較に基づいてノッキング発生の有無を判定し、
前記変更手段は、前記バルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させて前記ノック判定レベルを変更する
請求項1または2に記載の内燃機関のノッキング制御装置。 - 前記ノック判定手段は、所定の振動周波数における前記ノックセンサの出力信号に基づいてノッキング発生の有無を判定し、
前記変更手段は、前記バルブ特性の変更に伴う混合気の燃焼状態の変化に対応させて前記振動周波数を変更する
請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のノッキング制御装置。 - 可変とされる前記バルブ特性は、バルブのリフト量、作用角、開弁時期、及び閉弁時期の少なくともいずれか1つである
請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関のノッキング制御装置。 - 前記変更される機関制御量は点火時期であり、前記ノック判定手段によってノッキングが発生している旨判定されたときには該点火時期を遅角補正する
請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関のノッキング制御装置。
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