JP2009121277A - 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 - Google Patents
内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009121277A JP2009121277A JP2007294455A JP2007294455A JP2009121277A JP 2009121277 A JP2009121277 A JP 2009121277A JP 2007294455 A JP2007294455 A JP 2007294455A JP 2007294455 A JP2007294455 A JP 2007294455A JP 2009121277 A JP2009121277 A JP 2009121277A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- determination value
- internal combustion
- combustion engine
- intensity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】判定値VJを速やかに補正することにより点火時期を精度よく判定する。
【解決手段】エンジンECUの判定部612は、振動の強度に応じて算出されるノック強度Nが判定値VJ以上である場合に、ノッキングが発生したと判定する。点火時期制御部614は、ノッキングが発生したと判定された場合、予め定められた量だけ点火時期を遅角する。第2補正部708は、判定値VJが、強度を積算した90度積算値lpkknk以上である場合、判定値VJが小さくなるように補正する。
【選択図】図9
【解決手段】エンジンECUの判定部612は、振動の強度に応じて算出されるノック強度Nが判定値VJ以上である場合に、ノッキングが発生したと判定する。点火時期制御部614は、ノッキングが発生したと判定された場合、予め定められた量だけ点火時期を遅角する。第2補正部708は、判定値VJが、強度を積算した90度積算値lpkknk以上である場合、判定値VJが小さくなるように補正する。
【選択図】図9
Description
本発明は、内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法に関し、特に、内燃機関の振動の強度に関する値と判定値とを比較した結果に応じて点火時期を制御する技術に関する。
従来より、ノッキング(ノック)の有無を判定する様々な方法が提案されている。たとえば、内燃機関より検出される振動の強度が、ノック判定値より大きいか否かによりノッキングの発生を判定する技術がある。しかしながら、内燃機関において検出される振動の強度は、内燃機関およびノックセンサなどの経年変化により変化し得る。また、内燃機関において検出される振動の強度は、内燃機関の個体毎に異なり得る。そのため、ノッキングの有無を精度よく判定するには、内燃機関において実際に検出される強度に応じてノック判定値を補正することが望ましい。
特開2007−182854号公報(特許文献1)は、ノッキングの発生頻度に応じて判定値を補正する内燃機関の点火時期制御装置を開示する。特許文献1に記載の点火時期制御装置は、内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度を算出するためのノック強度算出部と、ノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、内燃機関の点火時期を制御するための制御部と、ノッキングの発生頻度に基づいて、判定値を補正するための補正部と、補正された判定値を記憶するためのSRAM(Static Random Access Memory)と、記憶された判定値に基づいて、判定値の初期値を設定するための設定部とを含む。
この公報に記載の点火時期制御装置によると、内燃機関で発生する振動の強度に基づいて、ノッキングに起因する振動の強度に関するノック強度が算出される。このノック強度と予め定められた判定値とを比較した結果に基づいて、内燃機関の点火時期が制御される。たとえば、ノック強度が予め定められた判定値より大きい場合、ノッキングが発生したと判定して、点火時期が遅角される。ノック強度が予め定められた判定値より小さい場合、ノッキングが発生していないと判定して、点火時期が進角される。判定値は、ノッキングの発生頻度に基づいて補正される。たとえば、ノッキングの発生頻度が予め定められた頻度より高い場合は、判定値が小さくなるように補正される。そのため、点火時期の遅角制御をより多く行なうことができる。逆に、ノッキングの発生頻度が予め定められた頻度より低い場合、判定値が大きくなるように補正される。そのため、点火時期の進角制御をより多く行なうことができる。これにより、ノッキングの発生頻度に基づいて判定値を補正し、点火時期を適切に制御することができる。このように、点火時期を適切に制御できるように補正された判定値がSRAMに記憶される。記憶された判定値に基づいて、たとえば次回の運転時における判定値の初期値が設定される。これにより、ノッキングの発生頻度に基づいて補正された判定値を、次回の運転における始動時から用いることができる。そのため、判定値の補正を待つことなく、点火時期を適切に制御することができる。
特開2007−182854号公報
特開2007−182854号公報に記載の点火時期制御装置のように、判定値を記憶するためにSRAMを用いると、車内で消費される電力が増加する。したがって、省エネルギの観点からは、SRAMなど、電力を用いて判定値を記憶するための装備を設けないことが望ましい。しかしながら、判定値を記憶しないと、エンジンを始動した直後の判定値が不適切な値である場合があり得る。この場合、ノッキングの有無を判定する精度が悪化し得る。たとえば、判定値が必要以上に大きいと、ノッキングが発生しているにもかかわらず、点火時期が遅角されない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、点火時期を精度よく制御することができる内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法を提供することである。
第1の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、検出された強度に応じて、内燃機関の振動の強度に関する値を算出するための算出手段と、内燃機関の振動の強度に関する値と比較される判定値を設定するための設定手段と、内燃機関の振動の強度に関する値および判定値を比較した結果に応じて点火時期を制御するための制御手段とを備える。設定手段は、判定値が内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、判定値が小さくなるように補正するための補正手段を含む。第6の発明に係る内燃機関の点火時期制御方法は、第1の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置と同様の要件を備える。
この構成によると、内燃機関の振動の強度に応じて、内燃機関の振動の強度に関する値が算出される。内燃機関の振動の強度に関する値と比較される判定値が設定される。内燃機関の点火時期は、内燃機関の振動の強度に関する値および判定値を比較した結果に応じて制御される。たとえば、内燃機関の振動の強度に関する値が判定値よりも大きい場合、ノッキングが発生したと考えられるため、点火時期が遅角される。判定値が内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、判定値が小さくなるように補正される。これにより、内燃機関で発生する振動の強度に対して判定値が過大である場合には、判定値を速やかに小さくすることができる。そのため、ノッキングに備えて点火時期を遅角し易くすることができる。その結果、点火時期を精度よく制御することができる内燃機関の点火時期制御装置もしくは点火時期制御方法を提供することができる。
第2の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第1の発明の構成に加え、補正手段は、判定値が内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、判定値と内燃機関の振動の強度との差よりも小さい補正量だけ判定値が小さくなるように補正するための手段を有する。第7の発明に係る内燃機関の点火時期制御方法は、第2の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置と同様の要件を備える。
この構成によると、判定値が内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、判定値と内燃機関の振動の強度との差よりも小さい補正量だけ判定値が小さくなるように補正される。これにより、判定値が必要以上に小さくならないようにすることができる。そのため、ノッキングが発生していない場合に誤って点火時期が遅角されないようにすることができる。
第3の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第1の発明の構成に加え、補正手段は、判定値が複数の点火サイクルにおいて検出された強度のうちの最大値よりも大きい場合、判定値が小さくなるように補正するための手段を有する。第8の発明に係る内燃機関の点火時期制御方法は、第3の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置と同様の要件を備える。
この構成によると、判定値が複数の点火サイクルにおいて検出された強度のうちの最大値よりも大きい場合、判定値が小さくなるように補正される。これにより、複数の点火サイクルにおいて検出された強度を総合的に検討した結果、内燃機関で発生する振動の強度に対して判定値が過大である場合には、判定値を速やかに小さくすることができる。そのため、判定値の誤った補正を抑制することができる。
第4の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第3の発明の構成に加え、補正手段は、判定値が最大値よりも大きい場合、判定値と最大値との差よりも小さい補正量だけ判定値が小さくなるように補正するための手段を有する。第9の発明に係る内燃機関の点火時期制御方法は、第4の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置と同様の要件を備える。
この構成によると、判定値が最大値よりも大きい場合、判定値と最大値との差よりも小さい補正量だけ判定値が小さくなるように補正される。これにより、判定値が必要以上に小さくならないようにすることができる。そのため、ノッキングが発生していない場合に誤って点火時期が遅角されないようにすることができる。
第5の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加え、算出手段は、内燃機関の振動の強度が大きいほどより大きくなるように内燃機関の振動の強度に関する値を算出するための手段を含む。制御手段は、内燃機関の振動の強度に関する値が判定値より大きい場合、点火時期を遅角するための手段を含む。第10の発明に係る内燃機関の点火時期制御方法は、第5の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置と同様の要件を備える。
この構成によると、内燃機関の振動の強度が大きいほどより大きくなるように内燃機関の振動の強度に関する値が算出される。内燃機関の振動の強度に関する値が判定値より大きい場合、点火時期が遅角される。これにより、内燃機関の振動の強度が大きい場合、すなわちノッキングが発生した場合に、ノッキングを抑制することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る点火時期制御装置を搭載した車両のエンジン100について説明する。このエンジン100には複数の気筒が設けられる。本実施の形態に係る点火時期制御装置は、たとえばエンジンECU(Electronic Control Unit)200が実行するプログラムにより実現される。なお、エンジンECU200により実行されるプログラムをCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。
エンジン100は、エアクリーナ102から吸入された空気とインジェクタ104から噴射される燃料との混合気を、燃焼室内で点火プラグ106により点火して燃焼させる内燃機関である。
点火時期は、エンジン100の運転状態に応じて設定される。以下、エンジン100の運転状態に応じて設定される点火時期を基本点火時期とも記載する。ノッキングが発生した場合などには、点火時期は基本点火時期から遅角される。
混合気が燃焼すると、燃焼圧によりピストン108が押し下げられ、クランクシャフト110が回転する。燃焼後の混合気(排気ガス)は、三元触媒112により浄化された後、車外に排出される。エンジン100に吸入される空気の量は、スロットルバルブ114により調整される。吸気バルブ116が開いた際に燃焼室に混合気が導入される。排気バルブ118が開いた際に燃焼室から排気ガスが排出される。
エンジン100は、エンジンECU200により制御される。エンジンECU200には、ノックセンサ300と、水温センサ302と、タイミングロータ304に対向して設けられたクランクポジションセンサ306と、スロットル開度センサ308と、車速センサ310と、イグニッションスイッチ312と、エアフローメータ314とが接続されている。
ノックセンサ300は、エンジン100のシリンダブロックに設けられる。ノックセンサ300は、圧電素子により構成されている。ノックセンサ300は、エンジン100の振動により電圧を発生する。電圧の大きさは、振動の大きさと対応した大きさとなる。ノックセンサ300は、電圧を表わす信号をエンジンECU200に送信する。水温センサ302は、エンジン100のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出し、検出結果を表わす信号を、エンジンECU200に送信する。
タイミングロータ304は、クランクシャフト110に設けられており、クランクシャフト110と共に回転する。タイミングロータ304の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ306は、タイミングロータ304の突起に対向して設けられている。タイミングロータ304が回転すると、タイミングロータ304の突起と、クランクポジションセンサ306とのエアギャップが変化するため、クランクポジションセンサ306のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ306は、起電力を表わす信号を、エンジンECU200に送信する。エンジンECU200は、クランクポジションセンサ306から送信された信号に基づいて、クランク角およびクランクシャフト110の回転数を検出する。
スロットル開度センサ308は、スロットル開度を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンECU200に送信する。車速センサ310は、車輪(図示せず)の回転数を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンECU200に送信する。エンジンECU200は、車輪の回転数から、車速を算出する。イグニッションスイッチ312は、エンジン100を始動させる際に、運転者によりオン操作される。エアフローメータ314は、エンジン100に吸入される空気量を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンECU200に送信する。
エンジンECU200は、電源である補機バッテリ320から供給された電力により作動する。エンジンECU200は、各センサおよびイグニッションスイッチ312から送信された信号、ROM(Read Only Memory)202に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン100が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。
本実施の形態において、エンジンECU200は、ノックセンサ300から送信された信号およびクランク角に基づいて、予め定められたノック検出ゲート(予め定められた第1クランク角から予め定められた第2クランク角までの区間)におけるエンジン100の振動の波形(以下、振動波形と記載する)を検出し、検出された振動波形に基づいて、エンジン100にノッキングが発生したか否かを判定する。本実施の形態におけるノック検出ゲートは、燃焼行程において上死点(0度)から90度までである。なお、ノック検出ゲートはこれに限らない。
ノッキングが発生した場合、図2に示すように、エンジン100には、周波数帯A〜Cに含まれるの周波数の振動が発生する。そこで、本実施の形態においては、周波数帯A〜Cを含む広域の周波数帯Dにおける振動が検出される。
図3に示すように、エンジンECU200は、A/D(アナログ/デジタル)変換部400と、バンドパスフィルタ410と、積算部420とを含む。
A/D変換部400は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。バンドパスフィルタ410は、ノックセンサ300から送信された信号のうち、周波数帯Dの信号のみを通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ410により、ノックセンサ300が検出した振動から、周波数帯Dの振動のみが抽出される。
積算部420は、バンドパスフィルタ410により選別された信号、すなわち振動の強度を、クランク角度で5度分づつ積算した積算値(以下、5度積算値とも記載する)を算出する。これにより、図4に示すように、周波数帯Dの振動波形が検出される。
検出された振動波形は、振動波形がノック波形モデルに類似する度合を表わす(振動波形の形状とノック波形モデルの形状との差を表わす)相関係数Kを算出するために用いられる。図5に示すように、隣接するクランク角の強度に比べて大きく、かつそのような強度の中で最大の強度のクランク角、すなわち強度がピークになるクランク角以降のクランク角の範囲において、検出された振動波形とノック波形モデルとを比較することにより、相関係数Kが算出される。
ノック波形モデルは、ノッキングが発生した場合のエンジン100の振動波形の基準として定められる。本実施の形態において、ノック波形モデルの強度は、振動波形と比較する度に設定される。より具体的には、ノック波形モデルにおける強度の最大値が、振動波形において、隣接する強度に比べて大きい強度(強度のピーク値)と同じになるように設定される。
一方、最大値以外の強度は、エンジン回転数NEおよびエンジン100の負荷に応じて設定される。より具体的には、隣接するクランク角における強度の減衰率が、エンジン回転数NEおよびエンジン100の負荷をパラメータに有するマップに従って設定される。
たとえば、25%の減衰率で、クランク角で20度分の強度を設定する場合、図6に示すように、25%ずつ強度が減少する。なお、ノック波形モデルの強度を設定する方法はこれに限らない。
振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値(ズレ量)をクランク角ごと(5度ごと)に算出することにより、相関係数Kが算出される。なお、5度以外のクランク角ごとに振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度との差の絶対値を算出するようにしてもよい。
振動波形における強度とノック波形モデルにおける強度とのクランク角ごとの差の絶対値をΔS(I)(Iは自然数)とおく。図7において斜線で示すように、ノック波形モデルの振動の強度を合計した値、すなわち、ノック波形モデルの面積をSとおく。相関係数Kは、下記の式(1)を用いて算出される。
K=(S−ΣΔS(I))/S・・・(1)
ΣΔS(I)は、ΔS(I)の総和である。なお、相関係数Kの算出方法はこれに限らない。
ΣΔS(I)は、ΔS(I)の総和である。なお、相関係数Kの算出方法はこれに限らない。
本実施の形態においては、相関係数Kの他、ノック強度Nが算出される。ノック強度Nは、図8において斜線で示すように、振動波形における強度(5度積算値)を合計した90度積算値lpkknkを用いて算出される。なお、90度積算値lpkknkの代わりに、振動波形における最大の強度を用いるようにしてもよい。
エンジン100にノッキングが発生していない状態におけるエンジン100の振動の強度を表わす値をBGL(Back Ground Level)と表わす。ノック強度Nは、下記の式(2)を用いて算出される。
N=lpkknk/BGL・・・(2)
なお、ノック強度Nの算出方法はこれに限らない。ノック強度Nを算出する際、90度積算値lpkknkの対数変換値が用いられる。BGLは、各90度積算値lpkknkが検出された頻度(回数、確率ともいう)を表わす頻度分布において、標準偏差σと係数(たとえば「1」)との積を、中央値VMEDから減算した値として算出される。なお、BGLの算出方法はこれに限らず、BGLをROM202に記憶しておくようにしてもよい。また、頻度分布を作成する際、90度積算値lpkknkの対数変換値が用いられる。
なお、ノック強度Nの算出方法はこれに限らない。ノック強度Nを算出する際、90度積算値lpkknkの対数変換値が用いられる。BGLは、各90度積算値lpkknkが検出された頻度(回数、確率ともいう)を表わす頻度分布において、標準偏差σと係数(たとえば「1」)との積を、中央値VMEDから減算した値として算出される。なお、BGLの算出方法はこれに限らず、BGLをROM202に記憶しておくようにしてもよい。また、頻度分布を作成する際、90度積算値lpkknkの対数変換値が用いられる。
本実施の形態においては、振動波形の形状に基づいて算出される相関係数Kおよび振動波形の強度に基づいて算出されるノック強度Nを用いて、ノッキングが発生したか否かが1点火毎に判定される。ノッキングが発生したか否かは気筒毎に判定される。相関係数Kがしきい値K(1)以上であり、かつノック強度Nが判定値VJ以上であると、ノッキングが発生したと判定される。もしそうでないと、ノッキングが発生していないと判定される。
ノッキングが発生したと判定された場合、予め定められた量だけ点火時期が遅角される。ノッキングが発生していないと判定された場合、予め定められた量だけ点火時期が進角される。
エンジン100もしくは車両の出荷時において、ROM202に記憶される判定値VJ(出荷時における判定値VJの初期値)には、予め実験などにより定められる値が用いられる。ところが、ノックセンサ300の出力値のばらつきや劣化などにより、エンジン100で同じ振動が生じた場合であっても、検出される強度が変化し得る。この場合、判定値VJを補正し、実際に検出される強度に応じた判定値VJを用いてノッキングが発生したか否かを判定する必要がある。そこで、本実施の形態においては、予め定められた点火サイクル毎、たとえば200点火サイクル毎に、判定値VJが補正される。
図9を参照して、エンジンECU200の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
エンジンECU200は、点火時期設定部500と、クランク角検出部600と、強度検出部602と、波形検出部604と、相関係数算出部606と、90度積算値算出部608と、算出部610と、判定部612と、点火時期制御部614と、判定値設定部700とを備える。
点火時期設定部500は、エンジン100の運転状態に応じて基本点火時期を設定する。基本点火時期は、図10に示すように、エンジン回転数NEおよび負荷KLをパラメータとして有するマップに従って設定される。
本実施の形態においては、エンジン回転数NEがしきい値NE(0)より小さく、かつ負荷KLがしきい値KL(0)より小さい運転状態(運転領域)において、MBT(Minimum advance for Best Torque)が基本点火時期として設定される。エンジン回転数NEがしきい値NE(0)より小さく、かつ負荷KLがしきい値KL(0)より小さい運転状態では、ノッキングがほとんど発生しないからである。なお、MBTとは、エンジン100の出力が最大になる点火時期を示す。
負荷KLは、エアフローメータ314により検出された吸入空気量およびエンジン回転数NEなどに基づいて算出される。なお、負荷KLを算出する方法は周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそれらの詳細な説明は繰り返さない。
クランク角検出部600は、クランクポジションセンサ306から送信された信号に基づいて、クランク角を検出する。
強度検出部602は、ノックセンサ300から送信された信号に基づいて、ノック検出ゲートにおける振動の強度を検出する。振動の強度は、クランク角に対応させて検出される。また、振動の強度は、ノックセンサ300の出力電圧値で表される。なお、ノックセンサ300の出力電圧値と対応した値で振動の強度を表してもよい。
波形検出部604は、振動の強度をクランク角で5度分づつ積算することにより、ノック検出ゲートにおける振動波形を検出する。
相関係数算出部606は、振動波形がノック波形モデルに類似する度合を表わす(振動波形の形状とノック波形モデルの形状との差を表わす)相関係数Kを算出する。
90度積算値算出部608は、振動波形における強度(5度積算値)を合計した90度積算値lpkknkを算出する。
算出部610は、90度積算値lpkknkを用いて、ノック強度Nを算出する。判定部612は、相関係数Kおよびノック強度Nを用いて、ノッキングが発生したか否かを1点火毎に判定する。相関係数Kがしきい値K(1)以上であり、かつノック強度Nが判定値VJ以上であると、ノッキングが発生したと判定される。もしそうでないと、ノッキングが発生していないと判定される。
点火時期制御部614は、ノッキングが発生したか否かに応じて点火時期を補正することにより制御する。ノッキングが発生したと判定された場合、予め定められた量だけ点火時期が遅角される。ノッキングが発生していないと判定された場合、予め定められた量だけ点火時期が進角される。点火時期は、たとえば、MBTから遅角制限値までの範囲で進角されたり、遅角されたりする。すなわち、最も進角された場合、点火時期はMBTである。最も遅角された場合、点火時期は遅角制限値である。
判定値設定部700は、ノック強度Nと比較される判定値VJを設定する。判定値設定部700は、頻度分布作成部702と、カウント部704と、第1補正部706と、第2補正部708とを含む。
頻度分布作成部702は、図11に示すように、各点火サイクルにおいて算出された90度積算値lpkknkの頻度分布を作成する。頻度分布を作成する際には、90度積算値lpkknkの対数変換値が用いられる。
頻度分布においては、図11に示すように、90度積算値lpkknkの中央値VMEDおよび標準偏差σが算出される。本実施の形態においては、複数(たとえば200点火サイクル)の90度積算値lpkknkに基づいて算出される中央値および標準偏差と近似した中央値VMEDおよび標準偏差σが、以下の算出方法により1点火サイクルごとに算出される。
今回算出された90度積算値lpkknkが前回算出された中央値VMEDよりも大きい場合、前回算出された中央値VMEDに予め定められた値B(1)を加算した値が、今回の中央値VMEDとして算出される。逆に、今回算出された90度積算値lpkknkが前回算出された中央値VMEDよりも小さい場合、前回算出された中央値VMEDから予め定められた値B(2)(たとえばB(2)はB(1)と同じ値)を減算した値が、今回の中央値VMEDとして算出される。
今回算出された90度積算値lpkknkが、前回算出された中央値VMEDよりも小さく、かつ前回算出された中央値VMEDから前回算出された標準偏差σを減算した値よりも大きい場合、前回算出された標準偏差σから予め定められた値B(3)を2倍した値を減算した値が、今回の標準偏差σとして算出される。逆に、今回算出された90度積算値lpkknkが、前回算出された中央値VMEDよりも大きい場合、または前回算出された中央値VMEDから前回算出された標準偏差σを減算した値よりも小さい場合、前回算出された標準偏差σに予め定められた値B(4)(たとえばB(4)はB(3)と同じ値)を加算した値が、今回の標準偏差σとして算出される。なお、中央値VMEDおよび標準偏差σの算出方法はこれに限定されない。また、中央値VMEDおよび標準偏差σの初期値は、予め設定された値であってもよいし、「0」であってもよい。
中央値VMEDおよび標準偏差σを用いて、ノック判定レベルVKDが算出される。図11に示すように、中央値VMEDに係数U(Uは定数で、たとえばU=3)と標準偏差σとの積を加算した値が、ノック判定レベルVKDとなる。なお、ノック判定レベルVKDの算出方法はこれに限らない。
係数Uは、実験などより得られたデータや知見から求められた係数である。U=3とした場合のノック判定レベルVKDよりも大きい90度積算値lpkknkが、実際にノッキングが発生した点火サイクルにおける90度積算値lpkknkと略一致する。なお、係数Uに「3」以外の値を用いるようにしてもよい。
カウント部704は、90度積算値lpkknkに応じて、ノックカウント値KCをカウントする。ノック判定レベルVKDの90度積算値lpkknkが検出されると、ノックカウント値KCがC(Cは正の定数で、たとえばC=1)だけ増加するようにカウントされる。
第1補正部706は、予め定められた回数(たとえば200回)分の点火サイクルにおいてカウントされたノックカウント値KCがしきい値KC(1)以上である場合、予め定められた補正量A(1)だけ小さくなるように、判定値VJを補正する。また、第1補正部706は、ノックカウント値KCがしきい値KC(1)よりも小さい場合、予め定められた補正量A(2)だけ大きくなるように判定値VJを補正する。
第2補正部708は、判定値VJが90度積算値lpkknk以上である場合、判定値VJが小さくなるように補正する。より具体的には、第2補正部708は、判定値VJが、予め定められた回数(たとえば200回)分の点火サイクルにおける90度積算値lpkknkの最大値NEARTOMX以上である場合、判定値VJが小さくなるように補正する。
判定値VJは、たとえば、判定値VJと最大値NEARTOMXとの差(判定値VJ−最大値NEARTOMX)を定数D(たとえばD=4)で除算した値だけ小さくされる。なお、たとえば、90度積算値lpkknkは対数変換値と判定値VJとが比較される。判定値VJを補正する方法はこれに限らない。90度積算値lpkknkの代わりに、振動波形における最大の強度を用いるようにしてもよい。
図12および図13を参照して、エンジンECU200が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、エンジンECU200は、クランクポジションセンサ306から送信された信号に基づいて、クランク角を検出する。S102にて、エンジンECU200は、ノックセンサ300から送信された信号に基づいて、クランク角に対応させて、エンジン100の振動の強度を検出する。
S104にて、エンジンECU200は、ノックセンサ300の出力電圧値(振動の強度を表わす値)を、クランク角で5度ごとに(5度分だけ)積算した5度積算値を算出することにより、エンジン100の振動波形を検出する。
S106にて、エンジンECU200は、相関係数Kを算出する。S108にて、エンジンECU200は、90度積算値lpkknkを算出する。S110にて、エンジンECU200は、ノック強度Nを算出する。
S120にて、エンジンECU200は、相関係数Kがしきい値K(1)以上であり、かつノック強度Nが判定値VJ以上であるか否かを判定する。相関係数Kがしきい値K(1)以上であり、かつノック強度Nが判定値VJ以上であると(S120にてYES)、処理はS122に移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS126に移される。
S122にて、エンジンECU200は、エンジン100にノッキングが発生したと判定する。S124にて、エンジンECU200は、点火時期を遅角する。S126にて、エンジンECU200は、エンジン100にノッキングが発生していないと判定する。S128にて、エンジンECU200は、点火時期を進角する。
図13を参照して、S200にて、エンジンECU200は、90度積算値lpkknkがノック判定レベルVKD以上であるか否かを判定する。90度積算値lpkknkがノック判定レベルVKD以上であると(S200にてYES)、処理はS202に移される。もしそうでないと(S200にてNO)、処理はS210に移される。S202にて、エンジンECU200は、ノックカウント値KCにCを加算する。
S210にて、エンジンECU200は、前回判定値VJを補正してからの点火サイクルの回数が、予め定められた回数以上であるか否かを判定する。前回判定値VJを補正してからの点火サイクルの回数が、予め定められた回数以上であると(S210にてYES)、処理はS230に移される。もしそうでないと(S210にてNO)、処理はS240に移される。
S220にて、エンジンECU200は、判定値VJが、予め定められた回数分の点火サイクルにおける90度積算値lpkknkの最大値NEARTOMX以上であるか否かを判定する。判定値VJが最大値NEARTOMX以上であると(S220にてYES)、処理はS222に移される。もしそうでないと(S220にてNO)、処理はS230に移される。S222にて、エンジンECU200は、判定値VJと最大値NEARTOMXとの差を定数Dで除算した値だけ判定値VJを小さくする。
S230にて、エンジンECU200は、ノックカウント値KCに応じて判定値VJを補正する。ノックカウント値KCがしきい値KC(1)以上である場合、予め定められた補正量A(1)だけ小さくなるように、判定値VJが補正される。ノックカウント値KCがしきい値KC(1)よりも小さい場合、予め定められた補正量A(2)だけ大きくなるように判定値VJが補正される。S232にて、エンジンECU200は、ノックカウント値KCをリセットする。
S240にて、エンジンECU200は、90度積算値lpkknkの頻度分布を作成(更新)する。すなわち、中央値VMED、標準偏差σ、ノック判定レベルVKDおよび第2ノック判定レベルVKEが設定(更新)される。その後、処理はS100に戻される。
なお、S100〜S240の処理を行なう順序は、図12および図13に示す順序に限らない。S100〜S240の処理を、図12および図13に示す順序とは異なる順序で実行するようにしてもよい。たとえば、S110〜S128の処理をS240の後にするようにしてもよい。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態におけるエンジンECU200の動作について説明する。
エンジン100の運転中、クランクポジションセンサ306から送信された信号に基づいて、クランク角が検出される(S100)。ノックセンサ300から送信された信号に基づいて、クランク角に対応させて、エンジン100の振動の強度が検出される(S102)。ノックセンサ300の出力電圧値をクランク角で5度ごとに積算した5度積算値を算出することにより、エンジン100の振動波形が検出される(S104)。
ノッキングが発生したか否かを波形の形状に基づいて判定するため、ノック波形モデルを用いて相関係数Kが算出される(S106)。さらに、ノッキングに起因して発生した振動が振動波形に含まれるか否かを強度に基づいて判定するため、90度積算値lpkknkが算出される(S108)。90度積算値lpkknkをBGLで除算することにより、ノック強度Nが算出される(S110)。
相関係数Kがしきい値K(1)以上であり、かつノック強度Nが判定値VJ以上である場合(S120にてYES)、検出された波形の形状がノッキングによる波形の形状に類似しており、かつ振動の強度が大きいといえる。すなわち、ノッキングが発生した可能性が非常に高いといえる。この場合、エンジン100にノッキングが発生したと判定される(S122)。ノッキングを抑制するために、点火時期が遅角される(S124)。
一方、相関係数Kがしきい値K(1)よりも小さい場合、またはノック強度Nが判定値VJよりも小さい場合、エンジン100にノッキングが発生していないと判定される(S126)。この場合、点火時期が進角される(S128)。
ところで、エンジン100もしくは車両の出荷時において、ROM202に記憶される判定値VJ(出荷時における判定値VJの初期値)には、予め実験などにより定められる値が用いられる。ところが、ノックセンサ300の出力値のばらつきや劣化などにより、エンジン100で同じ振動が生じた場合であっても、検出される強度が変化し得る。この場合、判定値VJを補正し、実際に検出される強度に応じた判定値VJを用いてノッキングが発生したか否かを判定する必要がある。
そこで、本実施の形態においては、90度積算値lpkknkを利用して判定値VJが補正される。90度積算値lpkknkがノック判定レベルVKD以上であると(S200にてYES)、ノックカウント値KCにCが加算される(S202)。
前回判定値VJを補正してからの点火サイクルの回数が、予め定められた回数より少ないと(S210にてNO)、90度積算値lpkknkを用いて、90度積算値lpkknkの頻度分布が作成される(S240)。その結果、中央値VMED、標準偏差σおよびノック判定レベルVKDが設定される。
前回判定値VJを補正してからの点火サイクルの回数が、予め定められた回数以上であると(S210にてYES)、判定値VJが、予め定められた回数分の点火サイクルにおける90度積算値lpkknkの最大値NEARTOMX以上であるか否かが判定される(S220)。
判定値VJが、予め定められた回数分の点火サイクルにおける90度積算値lpkknkの最大値NEARTOMX以上であると(S220にてYES)、判定値VJと最大値NEARTOMXとの差を定数Dで除算した値だけ判定値VJが小さくされる(S222)。
これにより、エンジン100で発生する振動の強度に対して判定値VJが過大である場合には、判定値VJを速やかに小さくすることができる。そのため、ノッキングに備えて点火時期を遅角し易くすることができる。その結果、点火時期を精度よく制御することができる。
判定値VJが、予め定められた回数分の点火サイクルにおける90度積算値lpkknkの最大値NEARTOMXよりも小さいと(S220にてNO)、ノックカウント値KCに応じて判定値VJが補正される(S230)。
ノックカウント値KCがしきい値KC以上である場合、補正量A(1)だけ小さくなるように、判定値VJが補正される。これにより、ノッキングが発生したと判定し易くすることができる。そのため、点火時期を遅角する頻度を多くすることができる。その結果、ノッキングが発生する回数を低減することができる。
ノックカウント値KCがしきい値KCよりも小さい場合、補正量A(2)だけ大きくなるように判定値VJが補正される。これにより、ノッキングが発生したと判定され難くすることができる。そのため、点火時期を進角する頻度を多くすることができる。その結果、エンジン100の出力を高めることができる。
判定値VJの補正後、ノックカウント値KCはリセットされる(S232)。
以上のように、本実施の形態に係る点火時期制御装置によれば、エンジンの振動の強度に応じたノック強度Nが算出される。ノック強度Nが判定値VJ以上である場合に点火時期が遅角される。判定値VJが、エンジンの振動の強度を積算した90度積算値lpkknk以上である場合、判定値VJが小さくなるように補正される。これにより、エンジンで発生する振動の強度に対して判定値VJが過大である場合には、判定値VJを速やかに小さくすることができる。そのため、ノッキングに備えて点火時期を遅角し易くすることができる。その結果、点火時期を精度よく制御することができる。
以上のように、本実施の形態に係る点火時期制御装置によれば、エンジンの振動の強度に応じたノック強度Nが算出される。ノック強度Nが判定値VJ以上である場合に点火時期が遅角される。判定値VJが、エンジンの振動の強度を積算した90度積算値lpkknk以上である場合、判定値VJが小さくなるように補正される。これにより、エンジンで発生する振動の強度に対して判定値VJが過大である場合には、判定値VJを速やかに小さくすることができる。そのため、ノッキングに備えて点火時期を遅角し易くすることができる。その結果、点火時期を精度よく制御することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 エンジン、104 インジェクタ、106 点火プラグ、110 クランクシャフト、116 吸気バルブ、118 排気バルブ、200 エンジンECU、202 ROM、300 ノックセンサ、302 水温センサ、304 タイミングロータ、306 クランクポジションセンサ、308 スロットル開度センサ、310 車速センサ、312 イグニッションスイッチ、314 エアフローメータ、320 補機バッテリ、400 A/D変換部、410 バンドパスフィルタ、420 積算部、500 点火時期設定部、600 クランク角検出部、602 強度検出部、604 波形検出部、606 相関係数算出部、608 90度積算値算出部、610 算出部、612 判定部、614 点火時期制御部、700 判定値設定部、702 頻度分布作成部、704 カウント部、706 第1補正部、708 第2補正部。
Claims (10)
- 内燃機関の振動の強度を検出するための手段と、
検出された強度に応じて、前記内燃機関の振動の強度に関する値を算出するための算出手段と、
前記内燃機関の振動の強度に関する値と比較される判定値を設定するための設定手段と、
前記内燃機関の振動の強度に関する値および前記判定値を比較した結果に応じて点火時期を制御するための制御手段とを備え、
前記設定手段は、前記判定値が前記内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、前記判定値が小さくなるように補正するための補正手段を含む、内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記補正手段は、前記判定値が前記内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、前記判定値と前記内燃機関の振動の強度との差よりも小さい補正量だけ前記判定値が小さくなるように補正するための手段を有する、請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記補正手段は、前記判定値が複数の点火サイクルにおいて検出された強度のうちの最大値よりも大きい場合、前記判定値が小さくなるように補正するための手段を有する、請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記補正手段は、前記判定値が前記最大値よりも大きい場合、前記判定値と前記最大値との差よりも小さい補正量だけ前記判定値が小さくなるように補正するための手段を有する、請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記算出手段は、前記内燃機関の振動の強度が大きいほどより大きくなるように前記内燃機関の振動の強度に関する値を算出するための手段を含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の振動の強度に関する値が前記判定値より大きい場合、点火時期を遅角するための手段を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 内燃機関の振動の強度を検出するステップと、
検出された強度に応じて、前記内燃機関の振動の強度に関する値を算出するステップと、
前記内燃機関の振動の強度に関する値と比較される判定値を設定するステップと、
前記内燃機関の振動の強度に関する値および前記判定値を比較した結果に応じて点火時期を制御するステップとを備え、
前記判定値を設定するステップは、前記判定値が前記内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、前記判定値が小さくなるように補正する補正するステップを含む、内燃機関の点火時期制御方法。 - 前記判定値を補正するステップは、前記判定値が前記内燃機関の振動の強度よりも大きい場合、前記判定値と前記内燃機関の振動の強度との差よりも小さい補正量だけ前記判定値が小さくなるように補正するステップを有する、請求項6に記載の内燃機関の点火時期制御方法。
- 前記判定値を補正するステップは、前記判定値が複数の点火サイクルにおいて検出された強度のうちの最大値よりも大きい場合、前記判定値が小さくなるように補正するステップを有する、請求項6に記載の内燃機関の点火時期制御方法。
- 前記判定値を補正するステップは、前記判定値が前記最大値よりも大きい場合、前記判定値と前記最大値との差よりも小さい補正量だけ前記判定値が小さくなるように補正するステップを有する、請求項8に記載の内燃機関の点火時期制御方法。
- 前記内燃機関の振動の強度に関する値を算出するステップは、前記内燃機関の振動の強度が大きいほどより大きくなるように前記内燃機関の振動の強度に関する値を算出するステップを含み、
前記点火時期を制御するステップは、前記内燃機関の振動の強度に関する値が前記判定値より大きい場合、点火時期を遅角するステップを含む、請求項6〜9のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007294455A JP2009121277A (ja) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007294455A JP2009121277A (ja) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009121277A true JP2009121277A (ja) | 2009-06-04 |
Family
ID=40813708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007294455A Pending JP2009121277A (ja) | 2007-11-13 | 2007-11-13 | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009121277A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007198317A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の点火時期制御装置 |
-
2007
- 2007-11-13 JP JP2007294455A patent/JP2009121277A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007198317A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の点火時期制御装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4980956B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4491427B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4342520B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4680248B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP2007255212A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP2008088917A (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置、ノッキング判定方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 | |
JP4559977B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4357501B2 (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置 | |
JP4877276B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP5034910B2 (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法 | |
JP4919939B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP2007332916A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4799530B2 (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法 | |
JP4992688B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP4992049B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4952554B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP2009121277A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP2009144616A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP4867826B2 (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置 | |
JP5018730B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4905329B2 (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法 | |
JP2009121276A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP2009138564A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御方法 | |
JP2007211690A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP2009115040A (ja) | 内燃機関のノッキング判定装置およびノッキング判定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100518 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110726 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120131 |