JP2008215142A - Knocking detection device for internal combustion engine - Google Patents

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好信 ▲高▼田
Yoshinobu Takada
Akira Otani
陽 大谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid wrong determination of knocking occurrence due to change in valve timing of an engine valve. <P>SOLUTION: In an engine in which a knocking occurrence interval where knocking occurrence is predicted in a combustion stroke in each cylinder is at least overlapped with a variable range of a close timing of the engine valve of a variable valve timing mechanism, the knocking occurrence interval and a detection delay period from the close timing to detection of seating noise by a knocking sensor are included in a knocking detection interval. Thus, even when the close timing is changed, since a background level including seating noise all the time is calculated, determination failure of knocking occurrence by the seating noise can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関においてノッキングを検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting knocking in an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that varies a valve timing of an engine valve.

特許文献1には、ノックセンサの出力のピーク値が判定基準値を超えた回数を計数してノック強度を判定し、ノッキング発生を判定したときに点火時期を遅角制御するノック制御が記載されている。
特開平07−279712号公報
Patent Document 1 describes a knock control in which the knock intensity is determined by counting the number of times when the peak value of the output of the knock sensor exceeds the determination reference value, and the ignition timing is retarded when the occurrence of knocking is determined. ing.
JP 07-279712 A

ところで、ノッキングセンサの出力は、ノッキング発生が予測される区間に基づいて設定されるノッキング検出区間でサンプリングされるが、機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関では、バルブタイミングの進角・遅角変化によって、機関バルブの着座タイミング(閉タイミング)が、前記ノッキング検出区間内になったり、前記ノッキング検出区間から外れたりする場合があった。   By the way, the output of the knocking sensor is sampled in a knocking detection section set based on a section in which knocking is predicted to occur, but in an internal combustion engine having a variable valve mechanism that makes the valve timing of the engine valve variable, Depending on the advance / retard angle change of the valve timing, the seating timing (close timing) of the engine valve may be within the knocking detection interval or may be out of the knocking detection interval.

例えば、機関バルブの閉タイミングの変化に伴って、着座ノイズがノッキング検出区間外で発生していた状態からノッキング検出区間内で発生するようになると、ノッキングセンサで検出されるノッキング強度がステップ的に上昇し、これによって、ノッキング発生を誤検出することになってしまう。
一般的に、ノッキング強度の検出値の移動平均値をバックグラウンドレベルとして設定し、ノッキング強度の検出値が前記バックグラウンドレベル+閾値を超えたときに、ノッキング発生を判定している。
For example, when the seating noise is generated outside the knocking detection section with the change of the closing timing of the engine valve, the knocking intensity detected by the knocking sensor is stepwise. As a result, the occurrence of knocking is erroneously detected.
Generally, the moving average value of the detected values of knocking intensity is set as the background level, and the occurrence of knocking is determined when the detected value of knocking intensity exceeds the background level + threshold value.

このため、センサ出力をサンプリングするノッキング検出区間内で着座ノイズが継続して発生する条件では、着座ノイズ分だけバックグラウンドレベルが上昇することで、着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを回避できる。
しかし、ノッキング検出区間外で着座ノイズが発生していた状態からノッキング検出区間内で着座ノイズが発生するようになった直後には、前記バックグラウンドレベルは、着座ノイズがなった状態での適正値を引きずることになるため、着座ノイズの発生によってノッキング発生を誤判定してしまう。
For this reason, under conditions where seating noise continues to occur within the knocking detection interval for sampling the sensor output, the background level increases by the amount of seating noise, avoiding erroneous determination of knocking due to seating noise. it can.
However, immediately after the seating noise is generated in the knocking detection section immediately after the seating noise is generated outside the knocking detection section, the background level is an appropriate value in the state where the seating noise is generated. Therefore, the occurrence of knocking is erroneously determined due to the occurrence of seating noise.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、可変動弁機構を備えた内燃機関において、機関バルブのバルブタイミングの変化によってノッキング発生が誤判定されてしまうことを回避できる内燃機関のノッキング検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism, knock detection of an internal combustion engine that can avoid erroneous determination of occurrence of knocking due to a change in valve timing of the engine valve. An object is to provide an apparatus.

そのため請求項1記載の発明は、ノッキングセンサの出力をサンプリングするノッキング検出区間が、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間と、各燃焼行程に重なる機関バルブの閉タイミングであって可変動弁機構によって可変とされる閉タイミングとを含むようにした。
上記発明によると、機関バルブの閉タイミングが変化しても、ノッキング検出区間から閉タイミングが外れることがなく、可変動弁機構によって可変とされる閉タイミングでの着座ノイズは、常にノッキング検出区間内で発生することになる。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the knocking detection period for sampling the output of the knocking sensor is the knocking generation period in which the occurrence of knocking is predicted in the combustion stroke of each cylinder, and the closing timing of the engine valve that overlaps each combustion stroke. And a closing timing that is variable by a variable valve mechanism.
According to the above invention, even if the closing timing of the engine valve changes, the closing timing does not deviate from the knocking detection interval, and the seating noise at the closing timing that is variable by the variable valve mechanism is always within the knocking detection interval. Will occur.

従って、ノッキング検出区間内で着座ノイズが発生する状態を基準に、ノッキング検出を行わせることができ、バルブタイミングが変更されても着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることがない。
請求項2記載の発明では、前記ノッキング検出区間を、可変動弁機構による閉タイミングの全可変範囲を含む一定区間とする。
Therefore, knocking detection can be performed based on the state in which seating noise occurs in the knocking detection section, and even if the valve timing is changed, the occurrence of knocking is not erroneously determined by the seating noise.
According to a second aspect of the present invention, the knocking detection section is a fixed section including the entire variable range of the closing timing by the variable valve mechanism.

上記発明によると、可変動弁機構によって閉タイミングが変更されても、少なくとも変更後の閉弁は、ノッキング検出区間内でなされることになり、機関バルブの着座ノイズをノッキング検出区間内で発生させて、着座ノイズを超えるノッキング振動の発生を検出させることができる。
従って、簡便な構成で、バルブタイミングが変更されても着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを防止できる。
According to the above invention, even if the closing timing is changed by the variable valve mechanism, at least the valve closing after the change is made within the knocking detection section, and engine seating noise is generated within the knocking detection section. Thus, occurrence of knocking vibration exceeding the seating noise can be detected.
Therefore, with a simple configuration, it is possible to prevent the occurrence of knocking from being erroneously determined due to seating noise even if the valve timing is changed.

請求項3記載の発明では、可変動弁機構による機関バルブの閉タイミングの変更に応じて前記ノッキング検出区間を可変に設定する。
上記発明によると、ノッキング発生区間と閉タイミングとを含めることができる最小幅の区間が、そのときのバルブタイミングに応じノッキング検出区間として設定される。
従って、着座ノイズによる誤判定を回避するために、過剰に長いノッキング検出区間が設定されることを抑止でき、周波数分析などの演算負荷を軽減し、かつ、ノッキング検出精度を高いレベルに維持できる。
According to a third aspect of the present invention, the knocking detection section is variably set according to a change in the closing timing of the engine valve by the variable valve mechanism.
According to the above invention, the minimum width section that can include the knocking occurrence section and the closing timing is set as the knocking detection section according to the valve timing at that time.
Therefore, in order to avoid erroneous determination due to seating noise, it is possible to prevent an excessively long knocking detection interval from being set, reduce a calculation load such as frequency analysis, and maintain the knocking detection accuracy at a high level.

請求項4記載の発明では、ノッキング検出区間が、ノッキング発生区間と、機関バルブの閉タイミングと、閉タイミング直後の所定区間とを含むようにした。
上記発明によると、機関バルブの閉タイミングから実際に着座ノイズが発生してノッキングセンサで検出されるまでの遅れ期間を、ノッキング発生区間と共に、ノッキング検出区間に含めることができる。
In the invention according to claim 4, the knocking detection section includes a knocking generation section, a closing timing of the engine valve, and a predetermined section immediately after the closing timing.
According to the above invention, the delay period from when the engine valve is closed to when the seating noise is actually generated and detected by the knocking sensor can be included in the knocking detection section together with the knocking generation section.

従って、可変動弁機構によって閉タイミングが変化しても、ノッキングセンサで着座ノイズを確実に検出させることができるノッキング検出区間を設定でき、ノッキング発生を誤判定してしまうことを安定的に防止できる。
請求項5記載の発明では、可変動弁機構として、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側可変動弁機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側可変動弁機構とを個別に備え、吸気バルブの閉タイミングと排気バルブの閉タイミングとの早い方を基準にノッキング検出区間の始期を決定し、吸気バルブの閉タイミングと排気バルブの閉タイミングとの遅い方を基準に前記ノッキング検出区間の終期を決定する。
Therefore, even if the closing timing is changed by the variable valve mechanism, it is possible to set a knocking detection section in which seating noise can be reliably detected by the knocking sensor, and to stably prevent erroneous determination of knocking occurrence. .
In the invention according to claim 5, as the variable valve mechanism, an intake side variable valve mechanism that varies the valve timing of the intake valve and an exhaust side variable valve mechanism that varies the valve timing of the exhaust valve are individually provided. The start of the knocking detection interval is determined based on the earlier of the intake valve closing timing and the exhaust valve closing timing, and the knocking detection is performed based on the later of the intake valve closing timing and the exhaust valve closing timing. Determine the end of the leg.

上記発明によると、吸気バルブと排気バルブとの双方で閉タイミングが可変とされる場合であっても、吸気バルブの閉タイミングと排気バルブの閉タイミングとの双方が、ノッキング検出区間に含められることになる。
従って、吸気バルブの着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを回避し、同時に、排気バルブの着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることを回避できる。
According to the above invention, both the intake valve closing timing and the exhaust valve closing timing are included in the knocking detection interval even when the closing timing is variable for both the intake valve and the exhaust valve. become.
Accordingly, it is possible to avoid erroneous determination of occurrence of knocking due to seating noise of the intake valve, and at the same time, it is possible to avoid erroneous determination of occurrence of knocking due to seating noise of the exhaust valve.

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図1において、内燃機関101は、直列4気筒の火花点火式ガソリン機関であり、この内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉する電子制御スロットル104が介装される。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle in the embodiment.
In FIG. 1, an internal combustion engine 101 is an in-line four-cylinder spark ignition gasoline engine, and an intake pipe 102 of the internal combustion engine 101 is provided with an electronically controlled throttle 104 that opens and closes a throttle valve 103b by a throttle motor 103a. The

そして、前記電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
各気筒の吸気バルブ105上流の吸気ポート130には、電磁式の燃料噴射弁131がそれぞれ設けられている。
前記燃料噴射弁131は、コントロールユニット114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、燃料を吸気バルブ105に向けて噴射する。
Then, air is sucked into the combustion chamber 106 through the electronic control throttle 104 and the intake valve 105.
An electromagnetic fuel injection valve 131 is provided in each intake port 130 upstream of the intake valve 105 of each cylinder.
The fuel injection valve 131 injects fuel toward the intake valve 105 when driven to open by an injection pulse signal from the control unit 114.

尚、燃料噴射弁131が燃焼室106内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式機関であっても良い。
前記燃焼室106内に空気と混合して吸引された燃料は、点火プラグ151による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ151には、それぞれパワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル152が直付けされており、前記コントロールユニット114から前記パワートランジスタのオン・オフを制御する点火制御信号を出力することで、各気筒の点火時期が個別に制御される。
The fuel injection valve 131 may be an in-cylinder direct injection engine that injects fuel directly into the combustion chamber 106.
The fuel sucked into the combustion chamber 106 mixed with air is ignited and burned by spark ignition by the spark plug 151.
Each ignition plug 151 is directly attached with an ignition coil 152 with a built-in power transistor, and an ignition control signal for controlling on / off of the power transistor is output from the control unit 114, thereby igniting each cylinder. The timing is controlled individually.

燃焼室106内の燃焼排気は、排気バルブ107を介して排気管に排出され、フロント触媒コンバータ108及びリア触媒コンバータ109で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ105及び排気バルブ107は、それぞれ吸気側カムシャフト111,排気側カムシャフト110に設けられたカムによって開閉されるが、クランクシャフト120に対するカムシャフト110,111の回転位相を変化させることで、作動角一定のまま吸気バルブ105及び排気バルブ107のバルブタイミングを進角・遅角変化させる可変バルブタイミング機構156,157(可変動弁機構)が設けられている。
The combustion exhaust in the combustion chamber 106 is discharged to the exhaust pipe through the exhaust valve 107, purified by the front catalytic converter 108 and the rear catalytic converter 109, and then released into the atmosphere.
The intake valve 105 and the exhaust valve 107 are opened and closed by cams provided on the intake camshaft 111 and the exhaust camshaft 110, respectively, but by changing the rotational phase of the camshafts 110 and 111 with respect to the crankshaft 120. In addition, variable valve timing mechanisms 156 and 157 (variable valve operating mechanisms) are provided for changing the valve timings of the intake valve 105 and the exhaust valve 107 while the operating angles are constant.

前記可変バルブタイミング機構(VVT)156,157としては、特開2006−300018号公報に開示されるような、ベーンによって形成される進角用油圧室及び遅角用油圧室に対する油圧の給排を制御することでカムシャフトの回転位相を変化させる機構や、特開2003−278514号公報に開示されるような、電磁クラッチの摩擦制動によってカムシャフトの回転位相を変化させる機構などを用いることができるが、これらの可変バルブタイミング機構に限定されるものではない。   As the variable valve timing mechanism (VVT) 156, 157, the hydraulic pressure supply / discharge to / from the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber formed by the vanes as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-300018 is performed. A mechanism for changing the rotational phase of the camshaft by control, a mechanism for changing the rotational phase of the camshaft by friction braking of an electromagnetic clutch, or the like as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-278514 can be used. However, it is not limited to these variable valve timing mechanisms.

更に、カムを用いずに電磁石の吸引力によって機関バルブを開閉させる電磁駆動弁や、機関バルブを駆動するカムを切り換える機構や、機関バルブのリフト量と共に作動角を変化させる可変リフト機構を可変動弁機構として採用することもでき、可変動弁機構は、機関バルブの少なくとも閉タイミングを可変にできる機構であればよい。
また、本実施形態では、吸気バルブ105,排気バルブ107それぞれに可変バルブタイミング機構156,157(可変動弁機構)を備えて、バルブタイミングを可変としたが、吸気バルブ105と排気バルブ107とのいずれか一方のバルブタイミングが可変とされる構成であっても良い。
In addition, an electromagnetically driven valve that opens and closes the engine valve by the attractive force of the electromagnet without using a cam, a mechanism that switches the cam that drives the engine valve, and a variable lift mechanism that changes the operating angle with the lift amount of the engine valve are variably operated. The variable valve mechanism may be a mechanism that can change at least the closing timing of the engine valve.
In this embodiment, the intake valve 105 and the exhaust valve 107 are provided with variable valve timing mechanisms 156 and 157 (variable valve operating mechanisms), respectively, and the valve timing is variable. Any one of the valve timings may be variable.

前記可変バルブタイミング機構156,157は、コントロールユニット114によって機関負荷・機関回転速度などの機関運転条件に応じて制御される。
燃料タンク135には、電動式の燃料ポンプ136が内蔵され、この燃料ポンプ136を駆動することで燃料タンク135内の燃料(ガソリン)が前記燃料噴射弁131に向けて圧送される。
The variable valve timing mechanisms 156 and 157 are controlled by the control unit 114 according to engine operating conditions such as engine load and engine speed.
An electric fuel pump 136 is built in the fuel tank 135, and the fuel (gasoline) in the fuel tank 135 is pumped toward the fuel injection valve 131 by driving the fuel pump 136.

前記燃料ポンプ136から吐出された燃料を各燃料噴射弁131に分配する分配管137には、燃圧センサ138が設けられており、該燃圧センサ138で検出される燃圧が目標燃圧になるように、前記燃料ポンプ136の吐出量(駆動電圧)が前記コントロールユニット114によってフィードバック制御される。
前記コントロールユニット114は、マイクロコンピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル104,燃料噴射弁131,燃料ポンプ136,パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル152,可変バルブタイミング機構156,157等を制御する。
The distribution pipe 137 that distributes the fuel discharged from the fuel pump 136 to each fuel injection valve 131 is provided with a fuel pressure sensor 138 so that the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 138 becomes the target fuel pressure. The discharge amount (drive voltage) of the fuel pump 136 is feedback controlled by the control unit 114.
The control unit 114 incorporates a microcomputer, and the electronic control throttle 104, the fuel injection valve 131, the fuel pump 136, the power transistor built-in ignition coil 152, the variable valve timing, by arithmetic processing based on detection signals from various sensors. The mechanisms 156 and 157 are controlled.

尚、可変バルブタイミング機構156,157を制御する可変バルブコントロールユニットを、前記コントロールユニット114とは個別に設けることができる。
前記各種センサとしては、前記燃圧センサ138の他、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ116、機関101の吸入空気流量Qを検出するエアフローメータ115、クランクシャフト120の回転位置を検出するクランク角センサ117、スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ118、機関101の冷却水温度を検出する水温センサ119、前記フロント触媒108の上流側での排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ121、ノッキング発生時の機関101の振動を圧電素子などによって検出するノッキングセンサ122等が設けられている。
A variable valve control unit that controls the variable valve timing mechanisms 156 and 157 can be provided separately from the control unit 114.
As the various sensors, in addition to the fuel pressure sensor 138, an accelerator opening sensor 116 that detects the depression amount (accelerator opening) of an accelerator pedal operated by a driver, and an air flow meter 115 that detects an intake air flow rate Q of the engine 101. A crank angle sensor 117 that detects the rotational position of the crankshaft 120, a throttle sensor 118 that detects the opening TVO of the throttle valve 103b, a water temperature sensor 119 that detects the coolant temperature of the engine 101, and an upstream side of the front catalyst 108. An air-fuel ratio sensor 121 for detecting the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas, a knocking sensor 122 for detecting vibration of the engine 101 when knocking occurs by a piezoelectric element, and the like are provided.

前記ノックセンサ122としては、特開2001−115886号公報に開示されるような、点火プラグ151の内燃機関101への取り付け部に装着される座金型の圧電素子を各気筒に備えることができる。
尚、前記座金型の圧電素子では、ノッキング振動と共に、気筒内の圧力とを同時に検出することができる。
As the knock sensor 122, each cylinder may be provided with a washer-type piezoelectric element that is attached to a portion where the spark plug 151 is attached to the internal combustion engine 101, as disclosed in JP-A-2001-115886.
The washer-type piezoelectric element can simultaneously detect the knocking vibration and the pressure in the cylinder.

ここで、前記コントロールユニット114は、前記クランク角センサ117からの検出信号に基づいて機関回転速度Neを算出し、該機関回転速度Neとエアフローメータ115で検出される吸入空気流量Qとから基本噴射パルス幅Tpを演算する。
そして、前記基本噴射パルス幅Tpを、空燃比センサ121の検出結果と目標空燃比との比較に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数や、各種の増量補正係数などによって補正することで、最終的な噴射パルス幅Tiを算出する。
Here, the control unit 114 calculates the engine rotational speed Ne based on the detection signal from the crank angle sensor 117, and the basic injection from the engine rotational speed Ne and the intake air flow rate Q detected by the air flow meter 115. The pulse width Tp is calculated.
The basic injection pulse width Tp is corrected by an air-fuel ratio feedback correction coefficient calculated based on a comparison between the detection result of the air-fuel ratio sensor 121 and the target air-fuel ratio, various increase correction coefficients, and the like. A typical injection pulse width Ti is calculated.

最終的な噴射パルス幅Tiを算出すると、前記噴射パルス幅Tiの噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁131に出力する。
また、前記コントロールユニット114は、機関負荷を代表する前記基本噴射パルス幅Tpと機関回転速度Neとから基本点火時期(基本点火進角値)ADVbを演算する。
本実施形態において、点火時期は、圧縮上死点からの進角角度で示すものとする。
When the final injection pulse width Ti is calculated, an injection pulse signal having the injection pulse width Ti is output to each fuel injection valve 131 in accordance with the stroke of each cylinder.
The control unit 114 calculates a basic ignition timing (basic ignition advance value) ADVb from the basic injection pulse width Tp representing the engine load and the engine rotational speed Ne.
In the present embodiment, the ignition timing is indicated by an advance angle from the compression top dead center.

一方、前記ノッキングセンサ122の出力からノッキング発生の有無を判定し、ノッキングの発生を検出したときには、前記基本点火時期ADVbの補正値ADVhを遅角側に修正し(減少側に修正し)、ノッキングの非発生を検出したときには、前記補正値ADVhを進角側に修正する(増大側に修正する)。
そして、前記基本点火時期ADVbに前記補正値ADVhを加算し、該加算結果を最終的な点火時期ADVとして設定し、該点火時期ADVに基づいてイグニッションコイル152への通電(パワートランジスタのオン・オフタイミング)を制御することで、ノッキングを発生させない最大進角値付近で点火が行われるようにする。
On the other hand, the presence or absence of knocking is determined from the output of the knocking sensor 122, and when the occurrence of knocking is detected, the correction value ADVh of the basic ignition timing ADVb is corrected to the retarded side (corrected to the decreasing side), and knocking is performed. When non-occurrence of occurrence is detected, the correction value ADVh is corrected to the advance side (corrected to the increase side).
Then, the correction value ADVh is added to the basic ignition timing ADVb, the addition result is set as the final ignition timing ADV, and the ignition coil 152 is energized based on the ignition timing ADV (the power transistor is turned on / off). By controlling (timing), ignition is performed in the vicinity of the maximum advance value that does not cause knocking.

ここで、ノッキングセンサ122の出力に基づくノッキング検出は、以下のようにして行われる。
まず、各気筒の燃焼行程中に設定される所定のノッキング検出区間で前記ノッキングセンサ122の出力信号をサンプリングする。
そして、該サンプリングした信号を周波数分析することで、ノッキング振動の周波数域の強度を検出する一方、前記検出強度の加重平均値(移動平均値)をバックグラウンドレベルBGLとして設定し、前記バックグラウンドレベルBGLと閾値との加算値(判定値)よりも前記検出強度が強い場合に、ノッキングの発生を判定する。
Here, the knocking detection based on the output of the knocking sensor 122 is performed as follows.
First, the output signal of the knocking sensor 122 is sampled in a predetermined knocking detection interval set during the combustion stroke of each cylinder.
The frequency of the sampled signal is analyzed to detect the intensity of the knocking vibration in the frequency range, while the weighted average value (moving average value) of the detected intensity is set as the background level BGL. The occurrence of knocking is determined when the detected intensity is stronger than the added value (determination value) of BGL and a threshold value.

尚、前記ノッキング振動の周波数域を機関回転速度に応じて可変とすることができ、また、前記閾値を気筒毎に個別に設定させることができる。
前記ノッキング検出区間は、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間に基づいて設定されるが、前記可変バルブタイミング機構(VVT)156,157を備える本実施形態の機関101では、前記ノッキング発生区間と、可変バルブタイミング機構156,157によって可変とされる吸気バルブ105,排気バルブ107の閉タイミングとは、図2に示すような相関になっている。
The frequency range of the knocking vibration can be made variable according to the engine speed, and the threshold can be individually set for each cylinder.
The knocking detection section is set based on a knocking generation section in which knocking is predicted to occur in the combustion stroke of each cylinder. In the engine 101 of the present embodiment including the variable valve timing mechanisms (VVT) 156 and 157, The knocking occurrence interval and the closing timing of the intake valve 105 and the exhaust valve 107 which are variable by the variable valve timing mechanisms 156 and 157 have a correlation as shown in FIG.

尚、本実施形態の4気筒機関101では、点火順が、第1気筒→第3気筒→第4気筒→第2気筒の順に設定されている。
図2に示すように、本実施形態における機関101では、前記ノッキング発生区間は、各気筒の圧縮上死点後の略10deg〜50deg(ATDC10deg〜50deg)の区間である。
In the four-cylinder engine 101 of the present embodiment, the ignition order is set in the order of the first cylinder → the third cylinder → the fourth cylinder → the second cylinder.
As shown in FIG. 2, in the engine 101 according to the present embodiment, the knocking occurrence section is a section of approximately 10 deg to 50 deg (ATDC 10 deg to 50 deg) after the compression top dead center of each cylinder.

一方、例えば、第1気筒の圧縮上死点後(燃焼行程中)に第3気筒の吸気バルブ105が閉じられるが、その閉タイミングは、前記可変バルブタイミング機構156により、最進角位置のATDC20degから最遅角位置のATDC70degの範囲内で変化し、第1気筒のノッキング発生区間内で第3気筒の吸気バルブ105が閉じられる場合と、第1気筒のノッキング発生区間を過ぎてから第3気筒の吸気バルブ105が閉じられる場合がある。   On the other hand, for example, the intake valve 105 of the third cylinder is closed after the compression top dead center of the first cylinder (during the combustion stroke). The closing timing thereof is determined by the variable valve timing mechanism 156 by the ATDC 20 deg at the most advanced angle position. To the most retarded angle range of ATDC 70 deg., When the intake valve 105 of the third cylinder is closed within the knocking occurrence section of the first cylinder, and when the third cylinder passes after the knocking occurrence section of the first cylinder has passed. The intake valve 105 may be closed.

また、例えば、第1気筒の圧縮上死点後(燃焼行程中)に第4気筒の排気バルブ107が閉じられるが、その閉タイミングは、前記可変バルブタイミング機構157により、最進角位置のATDC10degから最遅角位置のATDC40degの範囲内で変化し、常に第1気筒のノッキング発生区間内で第4気筒の排気バルブ107が閉じられることになる。
但し、前記ノッキング発生区間、及び、吸・排気バルブの閉タイミングの可変範囲は一例に過ぎず、これら以外の角度範囲に設定される場合や、4気筒以外の機関でも本願発明を適用できることは明らかである。
Further, for example, the exhaust valve 107 of the fourth cylinder is closed after the compression top dead center of the first cylinder (during the combustion stroke). The closing timing of the exhaust valve 107 is ATDC 10 deg at the most advanced angle position by the variable valve timing mechanism 157. And the exhaust valve 107 of the fourth cylinder is always closed within the knocking occurrence section of the first cylinder.
However, the knocking occurrence section and the variable range of the closing timing of the intake / exhaust valves are merely examples, and it is apparent that the present invention can be applied to an angle range other than these or an engine other than four cylinders. It is.

ここで、前記ノッキング発生区間をそのままノッキング検出区間とすると、図3に示すような問題が生じる。
例えば、吸気バルブ105の閉タイミングが、ノッキング発生区間の終期であるATDC50degよりも遅い場合には、吸気バルブ105の着座によるノイズは、ノッキング検出区間外でノッキングセンサ122により検出されることになり、ノッキング強度の検出、及び、バックグラウンドレベルBGLの演算に、吸気バルブ105の着座ノイズは無関係となる(図3(A)参照)。
Here, if the knocking occurrence section is used as it is as the knocking detection section, the problem shown in FIG. 3 occurs.
For example, when the closing timing of the intake valve 105 is later than ATDC 50 deg which is the final stage of the knocking occurrence section, noise due to the seating of the intake valve 105 is detected by the knocking sensor 122 outside the knocking detection section, The seating noise of the intake valve 105 is irrelevant to the detection of the knocking intensity and the calculation of the background level BGL (see FIG. 3A).

従って、この場合は、着座ノイズの周波数がノッキング振動の周波数に近いとしても、ノッキング発生が、吸気バルブ105の着座ノイズによって誤判定されることはない。
しかし、上記の状態から、機関運転条件の変化に伴って吸気バルブ105の閉タイミングが進角され、ノッキング発生区間内で吸気バルブ105が閉じられ、かつ、ノッキング発生区間内で、吸気バルブ105の着座ノイズがノッキングセンサ122で拾われるようになると、それまでは、吸気バルブ105の着座ノイズがサンプリングされておらず、バックグラウンドレベルBGLも吸気バルブ105の着座ノイズの影響分を含んでいないため、吸気バルブ105着座ノイズをノッキングの発生によるノッキング強度の増大である誤判定してしまう(図3(B)参照)。
Therefore, in this case, even if the frequency of the seating noise is close to the frequency of the knocking vibration, the occurrence of knocking is not erroneously determined by the seating noise of the intake valve 105.
However, from the above state, the closing timing of the intake valve 105 is advanced in accordance with changes in the engine operating conditions, the intake valve 105 is closed within the knocking occurrence section, and the intake valve 105 is closed within the knocking generation section. When the seating noise is picked up by the knocking sensor 122, the seating noise of the intake valve 105 is not sampled until then, and the background level BGL does not include the influence of the seating noise of the intake valve 105. The intake valve 105 seating noise is erroneously determined as an increase in knocking strength due to the occurrence of knocking (see FIG. 3B).

そこで、本実施形態では、着座ノイズによってノッキング発生を誤判定することがないように、図4に示すようにノッキング検出区間を設定した。
前述のように、本実施形態において、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間がATDC10deg〜50degであり、排気バルブ105の閉タイミングの可変範囲がATDC10deg〜40degであり、吸気バルブ107の閉タイミングの可変範囲がATDC20deg〜70degであるとすると、ノッキング検出区間を、これらの区間を全て含み、かつ、吸気バルブ105の閉タイミングの最遅角位置よりも更に所定角度(例えば10deg)だけ過ぎた角度位置(ATDC80deg)を終期とする、ATDC10deg〜80degに設定する。
Therefore, in this embodiment, the knocking detection section is set as shown in FIG. 4 so that the occurrence of knocking is not erroneously determined due to the seating noise.
As described above, in the present embodiment, the knocking occurrence section where knocking is predicted to occur in the combustion stroke of each cylinder is ATDC 10 deg to 50 deg, the variable timing range of the exhaust valve 105 is ATDC 10 deg to 40 deg, and the intake valve If the variable range of the closing timing of 107 is ATDC 20 deg to 70 deg, the knocking detection section includes all of these sections, and is a predetermined angle (for example, 10 deg) further than the most retarded position of the closing timing of the intake valve 105. The angular position (ATDC 80 deg) that has just passed is set to ATDC 10 deg to 80 deg.

即ち、吸気バルブ105の閉タイミングと排気バルブ107の閉タイミングとのうちで最早いのが、排気バルブ107がATDC10degで閉じる状態であり、ノッキング発生区間の始期もATDC10degであり、ATDC10degをノッキング検出区間の始期とすれば、これよりも早い時期に吸・排気バルブが閉じられることはなく、始期をATDC10degとすれば、ノッキング発生区間と閉タイミングとを含めることができる。   That is, the earliest timing between the closing timing of the intake valve 105 and the closing timing of the exhaust valve 107 is a state in which the exhaust valve 107 is closed at ATDC 10 deg. If the initial stage is set to the initial stage, the intake / exhaust valve is not closed earlier than this, and if the initial stage is set to ATDC 10 deg, the knocking occurrence section and the closing timing can be included.

一方、吸気バルブ105の閉タイミングと排気バルブ107の閉タイミングとのうちで最遅いのが、吸気バルブ105がATDC70degで閉じる状態であり、これは、ノッキング発生区間の終期よりも遅いタイミングであるので、これを基準にノッキング検出区間の終期を決定する。
上記のようにノッキング検出区間を設定すれば、ノッキング発生区間が含まれるのでノッキング振動を確実にサンプリングさせることができると共に、可変バルブタイミング機構156,157によって吸気バルブ105の閉タイミング及び排気バルブ107の閉タイミングが変更されても、常にノッキング検出区間内に閉タイミングが含まれることになる。
On the other hand, the latest timing between the closing timing of the intake valve 105 and the closing timing of the exhaust valve 107 is a state in which the intake valve 105 is closed at ATDC 70 deg. This is a timing later than the end of the knocking occurrence section. Based on this, the end of the knocking detection interval is determined.
If the knocking detection period is set as described above, the knocking generation period is included, so that knocking vibration can be reliably sampled, and the closing timing of the intake valve 105 and the exhaust valve 107 are controlled by the variable valve timing mechanisms 156 and 157. Even if the closing timing is changed, the closing timing is always included in the knocking detection interval.

しかも、燃焼行程に重なる閉タイミングのうちで最も遅い、ATDC70degで吸気バルブ105が閉じられた場合でも、ノッキング検出区間の終期までは10degだけの余裕代があり、閉タイミングから実際に着座ノイズが発生してノッキングセンサ122で検出されるまでの遅れ時間があっても、前記ノッキング検出区間内で着座ノイズがノッキングセンサ122で検出されるようにしてある。   Moreover, even when the intake valve 105 is closed at ATDC 70 deg, which is the slowest closing timing overlapping the combustion stroke, there is a margin of 10 deg until the end of the knocking detection section, and seating noise is actually generated from the closing timing. Even when there is a delay time until the knocking sensor 122 detects the seating noise, the knocking sensor 122 detects the seating noise within the knocking detection section.

即ち、可変バルブタイミング機構156,157によって吸気バルブ105の閉タイミング及び排気バルブ107の閉タイミングが変更されても、常にノッキング検出区間内に閉タイミングが含まれ、かつ、閉タイミングでの着座ノイズが常にノッキング検出区間内でノッキングセンサ122により拾われてサンプリングされるようにしてある。
尚、排気バルブ107の閉タイミングが、ノッキング発生区間の始期であるATDC10degよりも進角される場合には、排気バルブ107の閉タイミングの最進角位置を、ノッキング検出区間の始期とすることができる。
That is, even when the closing timing of the intake valve 105 and the closing timing of the exhaust valve 107 are changed by the variable valve timing mechanisms 156 and 157, the closing timing is always included in the knocking detection section, and seating noise at the closing timing is generated. It is always picked up and sampled by the knocking sensor 122 within the knocking detection section.
When the closing timing of the exhaust valve 107 is advanced by more than ATDC 10 deg, which is the start of the knocking occurrence section, the most advanced position of the closing timing of the exhaust valve 107 may be set as the start of the knocking detection section. it can.

また、排気バルブ107の閉タイミングの最進角位置が、ノッキング発生区間の始期であるATDC10degよりも進角している場合であっても、その差が僅かで、排気バルブ107が最進角位置で閉じられる場合であっても、その着座ノイズが、ノッキング発生区間になってからノッキングセンサ122で拾われる場合には、ノッキング発生区間の始期をそのままノッキング検出区間の始期とすることができる。   Further, even when the most advanced position of the closing timing of the exhaust valve 107 is advanced from ATDC 10 deg which is the start of the knocking occurrence section, the difference is slight, and the exhaust valve 107 is at the most advanced position. Even if the seating noise is picked up by the knocking sensor 122 after becoming the knocking occurrence section, the start of the knocking occurrence section can be used as the start of the knocking detection section.

上記のように、ノッキング検出区間を設定してあれば、可変バルブタイミング機構156,157によって吸気バルブ105の閉タイミング及び排気バルブ107の閉タイミングが変更されても、吸気バルブ105及び排気バルブ107の着座ノイズが常にノッキング検出区間内でサンプリングされ、該着座ノイズの発生条件下で常にバックグラウンドレベルBGLが算出されることになるから、着座ノイズによってノッキング発生が誤判定されることがない。   As described above, if the knocking detection interval is set, even if the closing timing of the intake valve 105 and the closing timing of the exhaust valve 107 are changed by the variable valve timing mechanisms 156 and 157, the intake valve 105 and the exhaust valve 107 are controlled. Since the seating noise is always sampled within the knocking detection interval and the background level BGL is always calculated under the seating noise generation condition, the occurrence of knocking is not erroneously determined by the seating noise.

ノッキング発生区間に閉タイミングの可変範囲が重なる場合に、常に閉タイミングが含まれないノッキング発生区間よりも狭いノッキング検出区間でノッキング検出を行わせようとすると、ノッキングの発生の検出制度が低下してしまう。
これに対し、ノッキング発生区間と閉タイミングの可変範囲とを包含するノッキング発生区間よりも広い範囲を、ノッキング検出区間とすれば、ノッキング発生区間の全てがノッキング検出区間に含まれ、しかも、ノッキング検出区間に閉タイミングが含まれたり含まれなかったりすることがなく、閉タイミングが変更されても、常に着座ノイズが含まれる状態でノッキング検出がなされるので、ノッキングを精度良く検出させることができる。
When the variable range of the closing timing overlaps with the knocking occurrence section, attempting to perform knocking detection in a knocking detection section that is narrower than the knocking occurrence section that does not always include the closing timing reduces the knocking occurrence detection system. End up.
On the other hand, if a range wider than the knocking occurrence interval including the knocking occurrence interval and the variable range of the closing timing is set as the knocking detection interval, all of the knocking occurrence intervals are included in the knocking detection interval, and the knocking detection is performed. Even if the closing timing is not included or included in the section and the closing timing is changed, knocking detection is always performed in a state in which seating noise is included, so that knocking can be detected with high accuracy.

図5は、上記のように、ノッキング発生区間と閉タイミングの全可変範囲とを包含する一定の区間をノッキング検出区間として、ノッキング検出を行わせる場合の制御ブロック図を示す。
ノッキングセンサ122の出力は、A/D変換器501で所定の微小時間毎にA/D変換されるが、前記A/D変換器501の動作が、ノッキング検出区間に基づいて制御されるようにしてある。
FIG. 5 shows a control block diagram in a case where knocking detection is performed with a certain section including the knocking occurrence section and the entire variable range of the closing timing as the knocking detection section as described above.
The output of the knocking sensor 122 is A / D converted by the A / D converter 501 every predetermined minute time, and the operation of the A / D converter 501 is controlled based on the knocking detection interval. It is.

即ち、RAM502には、上死点TDCからノッキング検出区間の始期までのクランク角度(ノッキング検出区間オフセット)、及び、ノッキング検出区間の幅を示す角度のデータが予め記憶されており、検出区間算出部503では、これらのデータから検出区間を算出する。
尚、前記オフセット及び検出区間幅のデータは、前述のように、ノッキング発生区間と閉タイミングの全可変範囲とを包含する区間となるように、予め設定される。
That is, the RAM 502 stores in advance the crank angle from the top dead center TDC to the start of the knocking detection section (knocking detection section offset) and angle data indicating the width of the knocking detection section, and the detection section calculation unit In 503, a detection section is calculated from these data.
As described above, the offset and detection interval width data are set in advance so as to be an interval including the knocking occurrence interval and the entire variable range of the closing timing.

そして、サンプリング部504では、前記ノッキング検出区間のデータ、及び、クランク角信号,カム角信号などから、ノッキング検出区間でのノッキングセンサ122の出力が読み込まれるように、A/D変換器501を制御する。
A/D変換器501でA/D変換して読み込まれたノッキング検出区間でのノッキングセンサ122の出力は、周波数分析部505で周波数分析されて、ノッキング周波数の強度(デシベル)が求められ、該検出結果は、BGL算出部506で加重平均(移動平均)されてバックグラウンドレベルBGLが算出される。
The sampling unit 504 controls the A / D converter 501 so that the output of the knocking sensor 122 in the knocking detection section is read from the data of the knocking detection section, the crank angle signal, the cam angle signal, and the like. To do.
The output of the knocking sensor 122 in the knocking detection section read by A / D conversion by the A / D converter 501 is subjected to frequency analysis by the frequency analysis unit 505, and the strength (decibel) of the knocking frequency is obtained. The detection result is weighted average (moving average) by the BGL calculation unit 506 to calculate the background level BGL.

そして、S/N比算出部507では、そのときのノッキング周波数の強度と、バックグラウンドレベルBGLとの比率(S/N比)を算出する。
ノッキング強度算出部508では、ノッキング周波数域に含まれる周波数毎に求められたS/N比を加算し、その結果をノッキング強度として出力する。
閾値設定部510では、回転数算出部511で算出されるエンジン回転数や気筒判別部512での気筒判別結果から、気筒別の閾値を設定し、ノッキング判定部509では、前記閾値と、前記ノッキング強度とを比較し、ノッキング強度が閾値を超えるときに、ノッキング発生を判定する。
Then, the S / N ratio calculation unit 507 calculates the ratio (S / N ratio) between the magnitude of the knocking frequency at that time and the background level BGL.
Knocking strength calculating section 508 adds the S / N ratio obtained for each frequency included in the knocking frequency range, and outputs the result as the knocking strength.
The threshold setting unit 510 sets a threshold value for each cylinder from the engine speed calculated by the rotation speed calculation unit 511 and the cylinder discrimination result by the cylinder discrimination unit 512, and the knocking determination unit 509 sets the threshold and the knocking. When the knocking strength exceeds the threshold, the occurrence of knocking is determined.

前記ノッキング判定部509でのノッキング判定に基づき、リタード制御部513では、点火時期ADVの進角・遅角制御を行う。
ところで、上記のようにしてノッキング検出区間を設定すれば、閉タイミングの変更に対してノッキング検出区間を変更する必要がなく、ノッキング検出区間を固定値として与えることができ、簡便な制御が可能である。
Based on the knocking determination by the knocking determination unit 509, the retard control unit 513 performs advance / retard angle control of the ignition timing ADV.
By the way, if the knocking detection interval is set as described above, it is not necessary to change the knocking detection interval with respect to the change of the closing timing, the knocking detection interval can be given as a fixed value, and simple control is possible. is there.

しかし、吸気バルブ105の閉タイミングが進角される運転条件の場合には、ノッキング発生区間が過ぎ、更に、吸気バルブ105の着座ノイズが発生した後も、ノッキングセンサ122の出力がサンプリングされ続けることになり、演算負荷が無駄に大きく、また、ノッキング発生区間以外でノッキングセンサ112の出力をサンプリングすることは、ノッキング検出精度上からはなるべく避けることが好ましい。   However, in an operating condition in which the closing timing of the intake valve 105 is advanced, the knocking generation period has passed, and the output of the knocking sensor 122 continues to be sampled even after the seating noise of the intake valve 105 has occurred. Therefore, it is preferable to avoid as much as possible from the viewpoint of knocking detection accuracy that the calculation load is unnecessarily large and the output of the knocking sensor 112 is not sampled outside the knocking occurrence section.

そこで、可変バルブタイミング機構156,157によって可変とされる閉タイミングに応じてノッキング検出区間を可変とすることができ、係る構成とした第2実施形態を、以下に説明する。
図6のフローチャートは、第2実施形態におけるノッキング検出区間の演算を示す。
ステップS701では、そのときの吸気バルブ105の閉タイミングIVCを検出する。この閉タイミングIVCの検出は、可変バルブタイミング機構156,157の制御に用いる運転条件の検出値や、可変バルブタイミング機構156,157の制御目標や、カムシャフト110,111の回転位相の検出値などから行える。
Therefore, the knocking detection section can be made variable according to the closing timing which is made variable by the variable valve timing mechanisms 156 and 157, and a second embodiment having such a configuration will be described below.
The flowchart of FIG. 6 shows the calculation of the knocking detection interval in the second embodiment.
In step S701, the closing timing IVC of the intake valve 105 at that time is detected. The detection of the closing timing IVC includes detection values of operating conditions used to control the variable valve timing mechanisms 156 and 157, control targets of the variable valve timing mechanisms 156 and 157, detection values of the rotational phase of the camshafts 110 and 111, and the like. It can be done from.

ステップS702では、ステップS101で検出された吸気バルブ105の閉タイミングIVCから、所定角度(10deg)だけ遅れた時期を算出する。
前記所定角度は、閉タイミングから着座ノイズがノッキングセンサ122で検出されるまでの遅れ時間に対応する角度であり、ステップS702で算出される角度位置は、そのときの閉タイミングIVCで発生する着座ノイズが、ノッキングセンサ122で検出される角度位置に略相当する。
In step S702, a time delayed by a predetermined angle (10 deg) from the closing timing IVC of the intake valve 105 detected in step S101 is calculated.
The predetermined angle is an angle corresponding to a delay time from the closing timing until the seating noise is detected by the knocking sensor 122, and the angle position calculated in step S702 is the seating noise generated at the closing timing IVC at that time. Is substantially equivalent to the angular position detected by the knocking sensor 122.

尚、上記では、閉タイミングIVCから、着座ノイズがノッキングセンサ122で検出されるまでの角度(検出遅れ期間)を10degと想定し、閉タイミングIVC+10degをステップS102で演算させたが、閉タイミングIVCから、着座ノイズがノッキングセンサ122で検出されるまで時間を既定し、そのときの機関回転速度から前記既定時間に対応するクランク角度を求め、このクランク角度を閉タイミングIVCに加算させることができる。   In the above description, the angle (detection delay period) from the closing timing IVC until the seating noise is detected by the knocking sensor 122 is assumed to be 10 deg, and the closing timing IVC + 10 deg is calculated in step S102. The time until the seating noise is detected by the knocking sensor 122 is predetermined, the crank angle corresponding to the predetermined time is obtained from the engine speed at that time, and the crank angle can be added to the closing timing IVC.

ステップS703では、予め設定されたノッキング発生区間の終期よりも、閉タイミングIVC+10degの時期が遅いか否かを判断する。
ノッキング発生区間の終期よりも、閉タイミングIVC+10degの時期が遅い場合には、ノッキング発生区間が終わった後で、吸気バルブ105の着座ノイズがノッキングセンサ122で検出されることになる。
In step S703, it is determined whether the timing of the closing timing IVC + 10 deg is later than the preset end of the knocking occurrence section.
When the timing of the closing timing IVC + 10 deg is later than the end of the knocking occurrence interval, the seating noise of the intake valve 105 is detected by the knocking sensor 122 after the knocking occurrence interval ends.

そこで、ステップS704へ進み、ノッキング検出区間の終期を、ノッキング発生区間の終期ではなく、閉タイミングIVC+10degに設定して、ノッキング検出区間に、ノッキング発生区間と吸気バルブ105の着座ノイズの発生タイミングとを含めるようにする(図7参照)。
一方、ノッキング発生区間の終期よりも、閉タイミングIVC+10degの時期が早い場合には、ノッキング発生区間内で、吸気バルブ105の着座ノイズがノッキングセンサ122で検出されることになる。
Therefore, the process proceeds to step S704, where the end of the knocking detection section is set to the closing timing IVC + 10 deg instead of the end of the knocking generation section, and the knocking generation section and the generation timing of the seating noise of the intake valve 105 are set in the knocking detection section. It should be included (see FIG. 7).
On the other hand, when the timing of the closing timing IVC + 10 deg is earlier than the end of the knocking occurrence section, the seating noise of the intake valve 105 is detected by the knocking sensor 122 in the knocking generation section.

そこで、ステップS705へ進み、ノッキング発生区間の終期をそのままノッキング検出区間の終期とする(図8参照)。
上記のように、ノッキング検出区間を設定すれば、ノッキング発生区間に対して必要最小限だけ期間を延長して、ノッキング発生区間と吸気バルブ105の着座ノイズの発生タイミングとを含むノッキング検出区間を設定させることができる。
Therefore, the process proceeds to step S705, and the end of the knocking occurrence section is set as the end of the knocking detection section (see FIG. 8).
As described above, if the knocking detection period is set, the knocking detection period including the knocking generation period and the occurrence timing of the seating noise of the intake valve 105 is set by extending the period as much as necessary with respect to the knocking generation period. Can be made.

従って、周波数分析などの演算負荷を軽減でき、また、ノッキング検出精度の向上も図ることができる。
図9は、上記の可変バルブタイミング機構156,157によって可変とされる閉タイミングに応じてノッキング検出区間を可変とする第2実施形態に対応する制御ブロック図を示す。
Therefore, it is possible to reduce a calculation load such as frequency analysis and to improve knocking detection accuracy.
FIG. 9 shows a control block diagram corresponding to the second embodiment in which the knocking detection interval is made variable in accordance with the closing timing which is made variable by the variable valve timing mechanisms 156 and 157 described above.

この図9に示す制御ブロック図では、RAM502に、ノッキング発生区間の始期を上死点からの角度として示すオフセット値と、ノッキング発生区間の幅を示すクランク角度とが記憶されている。
そして、ノッキング検出区間算出部503では、前記ノッキング発生区間の情報と、可変バルブタイミング機構156,157の制御目標算出部514からの閉タイミングの情報とから、ノッキング発生区間及び閉タイミング+検出遅れ期間を含むノッキング検出区間を設定する。
In the control block diagram shown in FIG. 9, the RAM 502 stores an offset value indicating the start of the knocking occurrence section as an angle from the top dead center and a crank angle indicating the width of the knocking generation section.
Then, the knocking detection interval calculation unit 503 calculates the knocking generation interval and the closing timing + detection delay period from the information on the knocking occurrence interval and the information on the closing timing from the control target calculation unit 514 of the variable valve timing mechanisms 156 and 157. A knocking detection section including is set.

上記以外の各ブロックの機能は図5と同一であり、ここでは説明を省略する。
尚、上記では、吸気バルブ105の閉タイミングIVCの遅角に応じてノッキング検出区間の終期を遅くしたが、例えば、排気バルブ107の閉タイミングがノッキング発生区間の始期よりも早くなる場合に、ノッキング検出区間の始期を、ノッキング発生区間の始期よりも早い排気バルブ107の閉タイミング(又は閉タイミング+10deg)とすることができる。
The functions of the blocks other than those described above are the same as those in FIG.
In the above description, the end of the knocking detection interval is delayed according to the delay of the closing timing IVC of the intake valve 105. However, for example, when the closing timing of the exhaust valve 107 is earlier than the beginning of the knocking occurrence interval, The start time of the detection zone can be the closing timing of the exhaust valve 107 (or the closing timing +10 deg) earlier than the start time of the knocking occurrence zone.

また、ノッキング検出に基づいて点火時期を補正する代わりに、又は、点火時期の補正と共に、燃料噴射量(空燃比)を補正して、ノッキングの発生を抑制させることができる。
次に、上記の実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
(イ)前記ノッキング発生区間と、前記可変動弁機構による閉タイミングの可変範囲とが少なくとも一部で重なるときに、前記ノッキング検出区間に前記閉タイミングを含めることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
Further, instead of correcting the ignition timing based on the knocking detection, or together with correcting the ignition timing, the fuel injection amount (air-fuel ratio) can be corrected to suppress the occurrence of knocking.
Next, inventions other than those described in the claims that can be grasped from the above-described embodiment will be described together with the effects thereof.
(A) When the knocking occurrence section and the variable range of the closing timing by the variable valve mechanism overlap at least partially, the knocking detection section includes the closing timing. The knock detection device for an internal combustion engine according to any one of the above.

上記発明によると、ノッキング発生区間と、可変動弁機構による閉タイミングの可変範囲とが少なくとも一部で重なり、ノッキング発生区間内で機関バルブが閉じられる場合と、ノッキング発生区間外で機関バルブが閉じられる場合とが生じる場合に、ノッキング検出区間にノッキング発生区間と閉タイミングとを含めることで、閉タイミングが変更されても常にノッキング検出区間内で機関バルブが閉じられることになる。   According to the above invention, the knocking occurrence section and the variable range of the closing timing by the variable valve mechanism overlap at least partially, and the engine valve is closed within the knocking occurrence section, and the engine valve is closed outside the knocking occurrence section. When the knocking detection section includes the knocking generation section and the closing timing, the engine valve is always closed within the knocking detection section even if the closing timing is changed.

従って、前記ノッキング発生区間外で機関バルブが閉じられる状態から、ノッキング発生区間内で機関バルブが閉じられる状態に変化したときに、ノッキングの発生が誤判定されることを防止できる。
(ロ)前記ノッキング検出区間内でのノッキングセンサの出力に基づいて検出されたノッキング強度を移動平均し、該移動平均値と前記ノッキング強度との差が閾値以上であるときに、ノッキング発生を判定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of knocking from being erroneously determined when the engine valve is closed outside the knocking occurrence section to the state where the engine valve is closed within the knocking occurrence section.
(B) A moving average of the knocking intensity detected based on the output of the knocking sensor in the knocking detection section is determined, and the occurrence of knocking is determined when the difference between the moving average value and the knocking intensity is equal to or greater than a threshold value. The knock detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein:

上記発明によると、着座ノイズを含むノッキング強度が常に移動平均され、該移動平均値と、ノッキング検出区間毎のノッキング強度とを比較するので、着座ノイズを超える強度のノッキング振動を確実に検出させることができる。
(ハ)前記可変動弁機構が、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化させることで、作動角一定のまま機関バルブのバルブタイミングを進角・遅角変化させる可変バルブタイミング機構であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。
According to the above invention, the knocking strength including the seating noise is constantly moving averaged, and the moving average value is compared with the knocking strength for each knocking detection section, so that knocking vibration having a strength exceeding the seating noise can be reliably detected. Can do.
(C) The variable valve mechanism is a variable valve timing mechanism that changes the valve timing of the engine valve by advancing / retarding with a constant operating angle by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft. The knock detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:

上記発明によると、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化させることで、機関バルブの閉タイミングが変化し、着座ノイズの発生タイミングがノッキング発生区間の内外に渡って変化しても、着座ノイズに基づいてノッキング発生が誤判定されることを回避できる。
(ニ)前記閉タイミング直後の所定区間を、予め記憶した所定クランク角度とすることを特徴とする請求項4記載の内燃機関のノッキング検出装置。
According to the above invention, by changing the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, the closing timing of the engine valve changes, and even if the generation timing of the seating noise changes in and out of the knocking occurrence section, the seating noise is reduced. Based on this, it is possible to avoid erroneous determination of the occurrence of knocking.
(D) The knocking detecting device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the predetermined section immediately after the closing timing is set to a predetermined crank angle stored in advance.

上記発明によると、機関バルブの閉タイミングから、ノッキングセンサで着座ノイズが検出されるまでに遅れ時間があっても、簡便な構成で、ノッキング検出区間内で着座ノイズを確実に検出させることができる。   According to the above invention, even if there is a delay time from the closing timing of the engine valve until the seating noise is detected by the knocking sensor, the seating noise can be reliably detected within the knocking detection section with a simple configuration. .

本発明の実施形態における内燃機関のシステム図。1 is a system diagram of an internal combustion engine in an embodiment of the present invention. 実施形態の内燃機関におけるノッキング発生区間と、吸・排気バルブの開期間との相関を示すタイムチャート。The time chart which shows the correlation with the knock generation | occurrence | production area in the internal combustion engine of embodiment, and the open period of an intake / exhaust valve. 吸気バルブの閉タイミングの変更によってノッキング発生を誤判定する理由を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating the reason for misjudging generation | occurrence | production of knocking by the change of the closing timing of an intake valve. ノッキング検出区間の設定の第1実施形態を示す図。The figure which shows 1st Embodiment of the setting of a knocking detection area. 前記第1実施形態におけるノッキング検出処理を示す制御ブロック図。The control block diagram which shows the knocking detection process in the said 1st Embodiment. ノッキング検出区間の設定の第2実施形態を示すフローチャート。The flowchart which shows 2nd Embodiment of the setting of a knocking detection area. 前記第2実施形態によってノッキング発生区間よりもノッキング検出区間を拡大する例を示す図。The figure which shows the example which expands a knocking detection area rather than a knock generation | occurrence | production area by the said 2nd Embodiment. 前記第2実施形態によってノッキング発生区間をそのままノッキング検出区間とする例を示す図。The figure which shows the example which makes a knock generation area as it is a knock detection area by the said 2nd Embodiment. 前記第2実施形態におけるノッキング検出処理を示す制御ブロック図。The control block diagram which shows the knocking detection process in the said 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…内燃機関、104…電子制御スロットル、105…吸気バルブ、107…排気バルブ、110,111…カムシャフト、114…コントロールユニット、115…エアフローメータ、116…アクセル開度センサ、117…クランク角センサ、118…スロットルセンサ、120…クランクシャフト、122…ノッキングセンサ、131…燃料噴射弁、151…点火プラグ、152…パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル、156,157…可変バルブタイミング機構(可変動弁機構)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Internal combustion engine, 104 ... Electronically controlled throttle, 105 ... Intake valve, 107 ... Exhaust valve, 110, 111 ... Camshaft, 114 ... Control unit, 115 ... Air flow meter, 116 ... Accelerator opening sensor, 117 ... Crank angle sensor , 118 ... throttle sensor, 120 ... crankshaft, 122 ... knocking sensor, 131 ... fuel injection valve, 151 ... ignition plug, 152 ... ignition coil with built-in power transistor, 156, 157 ... variable valve timing mechanism (variable valve mechanism)

Claims (5)

機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関において、ノッキング検出区間におけるノッキングセンサの出力に基づいてノッキング強度を検出し、該ノッキング強度が判定値を上回るときにノッキングの発生を判定する内燃機関のノッキング検出装置であって、
前記ノッキング検出区間が、各気筒の燃焼行程においてノッキング発生が予測されるノッキング発生区間と、各燃焼行程に重なる機関バルブの閉タイミングであって前記可変動弁機構によって可変とされる閉タイミングとを含むことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。
In an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism that makes the valve timing of the engine valve variable, knocking is detected when the knocking strength is detected based on the output of the knocking sensor in the knocking detection section and the knocking strength exceeds the judgment value. An internal combustion engine knock detection device for determining
The knocking detection section includes a knocking generation section in which knocking is predicted in the combustion stroke of each cylinder, and a closing timing of the engine valve that overlaps each combustion stroke and is variable by the variable valve mechanism. A knocking detection apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記ノッキング検出区間が、前記可変動弁機構による閉タイミングの全可変範囲を含む一定区間であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関のノッキング検出装置。   2. The knocking detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the knocking detection section is a fixed section including the entire variable range of the closing timing by the variable valve mechanism. 前記可変動弁機構による前記機関バルブの閉タイミングの変更に応じて前記ノッキング検出区間を可変に設定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関のノッキング検出装置。   2. The knock detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the knocking detection section is variably set in accordance with a change in the closing timing of the engine valve by the variable valve mechanism. 前記ノッキング検出区間が、前記ノッキング発生区間と、前記閉タイミングと、前記閉タイミング直後の所定区間とを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。   The knock detection of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the knocking detection section includes the knocking occurrence section, the closing timing, and a predetermined section immediately after the closing timing. apparatus. 前記可変動弁機構として、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする吸気側可変動弁機構と、排気バルブのバルブタイミングを可変とする排気側可変動弁機構とを個別に備え、前記吸気バルブの閉タイミングと前記排気バルブの閉タイミングとの早い方を基準に前記ノッキング検出区間の始期を決定し、前記吸気バルブの閉タイミングと前記排気バルブの閉タイミングとの遅い方を基準に前記ノッキング検出区間の終期を決定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関のノッキング検出装置。   As the variable valve mechanism, an intake-side variable valve mechanism that varies the valve timing of the intake valve and an exhaust-side variable valve mechanism that varies the valve timing of the exhaust valve are separately provided, and the intake valve is closed. The start of the knocking detection interval is determined based on the earlier of the timing and the closing timing of the exhaust valve, and the knocking detection interval of the knocking detection interval is determined based on the later of the closing timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve. The knocking detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein an end stage is determined.
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DE102011083511A1 (en) 2011-01-31 2012-08-02 Mazda Motor Corp. Knock control device for an engine
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