JP2018123769A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine, for improving the determination accuracy of knocking, improving responsiveness to the knocking to be dissolved, and reliably dissolving the knocking.SOLUTION: A control device 3 includes a washer sensor 32 contacting a cylinder 11 at its outside so as to detect a combustion pressure in a combustion chamber 12 of the cylinder 11 of an internal combustion engine 1 for outputting a pressure signal according to the combustion pressure, and a crank angle acquisition part 43 for acquiring a crank angle, whereby the internal combustion engine 1 can be controlled in response to the occurrence of knocking in the combustion chamber 12. The control device 3 further includes an angle-pressure signal calculation part 44 for calculating an angle-pressure signal associating the pressure signal with a detection value θ for the crank angle, a knocking strength estimation part 46 using a rotation-pressure signal for calculating an estimation value K for knocking strength in the cylinder 11, and a knocking determination part 47 using the estimation value K for the knocking strength for determining whether the knocking occurs or not in the cylinder 11.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、内燃機関をノッキングの発生に応じて制御可能に構成される内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device configured to be able to control an internal combustion engine in response to occurrence of knocking.

レシプロエンジン等の内燃機関においては、気筒内で生じた衝撃波等に起因してノッキングが発生し、ノッキングによってピストンの焼き付き、損傷等が生じるおそれがある。そのため、ノッキングが発生した場合、内燃機関の制御装置が、これを検知し、かつ検知後直ぐに、ノッキングを解消するように内燃機関を制御しており、このような制御においては、ノッキングを確実に解消すべく、ノッキングの判定精度を向上させることが求められる。   In an internal combustion engine such as a reciprocating engine, knocking occurs due to a shock wave or the like generated in a cylinder, and there is a risk that piston knock-in, damage, etc. may occur due to knocking. Therefore, when knocking occurs, the control device for the internal combustion engine detects this, and immediately after the detection, controls the internal combustion engine so as to cancel the knocking. In order to solve this problem, it is required to improve the knocking determination accuracy.

そこで、ノッキングの判定精度を向上させるべく、内燃機関の制御装置の一例として、ノックセンサにより検出された検出信号にDFT(Discrete Fourier Transform、離散フーリエ解析)、STFT(Short-Time Fourier Transform、短時間フーリエ変換)等を適用することによって振動波形を取得し、さらに、取得した複数の振動波形の平均値を算出し、振動波形から平均値を減算した波形のピーク値を用いてノック判定閾値を設定し、ピーク値とノック判定閾値と比較することによって、内燃機関にノッキングが発生したか否かを判定する技術が提案されている。(例えば、特許文献1を参照。)   Therefore, as an example of a control device for an internal combustion engine, in order to improve the determination accuracy of knocking, DFT (Discrete Fourier Transform), STFT (Short-Time Fourier Transform, short time) is used as a detection signal detected by a knock sensor. The vibration waveform is acquired by applying (Fourier transform) etc., and the average value of the acquired multiple vibration waveforms is calculated, and the knock determination threshold is set using the peak value of the waveform obtained by subtracting the average value from the vibration waveform A technique for determining whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine by comparing the peak value with a knock determination threshold value has been proposed. (For example, see Patent Document 1.)

特開2014−34888号公報JP 2014-34888 A

しかしながら、上記制御装置の一例においては、DFT、STFT等の処理を行うので、演算負荷が高くなっている。また、複数のサイクルにおける振動波形の平均値を用いてノック判定閾値を算出し、かつノック判定閾値が継続的に更新されるので、ノック判定閾値の設定のためにさらに演算負荷が高くなっている。そのため、このような処理及び設定に多くの時間が必要になり、その結果、ノッキングの判定に多くの時間が必要になるので、ノッキングを解消するための応答性を十分に確保できないおそれがある。   However, in the example of the control device, since processing such as DFT and STFT is performed, the calculation load is high. In addition, since the knock determination threshold is calculated using the average value of the vibration waveform in a plurality of cycles and the knock determination threshold is continuously updated, the calculation load is further increased for setting the knock determination threshold. . Therefore, a lot of time is required for such processing and setting, and as a result, a lot of time is required for the determination of knocking. Therefore, there is a possibility that sufficient responsiveness for eliminating knocking cannot be secured.

よって、内燃機関の制御装置においては、ノッキングの判定精度を確保し、ノッキングを解消するための応答性を向上させ、かつノッキングを確実に解消することが望まれる。   Therefore, in a control device for an internal combustion engine, it is desired to ensure knocking determination accuracy, improve responsiveness to eliminate knocking, and reliably eliminate knocking.

課題を解決するために、本発明の一態様に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関における気筒の燃焼室内の燃焼圧力を検出可能とするように前記気筒にその外側から接触し、かつ前記燃焼圧力に応じて圧力信号を出力するように構成される座金型の圧力センサと、前記内燃機関のクランクシャフトのクランク角を取得するように構成されるクランク角取得部とを備え、前記内燃機関を前記気筒内のノッキングの発生に応じて制御可能に構成される内燃機関の制御装置であって、前記圧力信号を前記クランク角に関連付けた角度−圧力信号を算出するように構成される角度−圧力信号算出部と、前記回転−圧力信号を用いて、前記気筒内のノッキング強度の推定値を算出するように構成されるノッキング強度推定部と、前記ノッキング強度の推定値に基づいて、前記気筒内でノッキングが発生したか否かを判定するように構成されるノッキング判定部とを備える。   In order to solve the problem, according to the control device for an internal combustion engine according to an aspect of the present invention, the cylinder is brought into contact with the cylinder from outside so as to be able to detect the combustion pressure in the combustion chamber of the cylinder in the internal combustion engine, and A washer-type pressure sensor configured to output a pressure signal according to the combustion pressure; and a crank angle acquisition unit configured to acquire a crank angle of a crankshaft of the internal combustion engine. An internal combustion engine control device configured to be capable of controlling an engine in response to occurrence of knocking in the cylinder, the angle configured to calculate an angle-pressure signal in which the pressure signal is associated with the crank angle A pressure signal calculation unit, a knocking strength estimation unit configured to calculate an estimated value of knocking strength in the cylinder using the rotation-pressure signal, and the knocking strength Based on the estimate, and a composed knock determination unit to determine whether or not knocking has occurred in said cylinder.

本発明の一態様に係る内燃機関の制御装置によれば、ノッキングの判定精度を向上させることができ、ノッキングを解消するための応答性を向上させることができ、かつノッキングを確実に解消することができる。   According to the control apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention, knocking determination accuracy can be improved, responsiveness for eliminating knocking can be improved, and knocking can be reliably eliminated. Can do.

本発明の実施形態に係るガソリン直噴エンジンの制御装置を含む制御システムを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a control system containing a control device of a gasoline direct-injection engine concerning an embodiment of the present invention. 図1のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. 本発明の実施形態に係る制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態にて、ガソリン直噴エンジンの1つの気筒にて得られる典型的な角度−圧力信号を概略的に示す図である。In the embodiment of the present invention, it is a figure showing typically a typical angle-pressure signal obtained in one cylinder of a gasoline direct injection engine. (a)は、筒内圧力センサを用いて得られる筒内角度−圧力信号を概略的に示す図であり、(b)は、(a)の筒内角度−圧力信号に対してハイパスフィルタ処理を施すことによって得られたフィルタ角度−圧力信号を概略的に示す図であり、かつ(c)は、(b)のフィルタ角度−圧力信号を絶対値化することによって得られた絶対角度−圧力信号を概略的に示す図である。(A) is a figure which shows roughly the in-cylinder angle-pressure signal obtained using an in-cylinder pressure sensor, (b) is a high-pass filter process with respect to the in-cylinder angle-pressure signal of (a). FIG. 6 is a diagram schematically showing a filter angle-pressure signal obtained by applying, and (c) is an absolute angle-pressure obtained by converting the filter angle-pressure signal of (b) to an absolute value. It is a figure which shows a signal roughly. 筒内圧力センサを用いて得られる筒内角度−圧力信号を圧縮工程から燃焼行程に渡って概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the in-cylinder angle-pressure signal obtained using an in-cylinder pressure sensor over a combustion process from a compression process. 座金センサを用いて得られる角度−圧力信号を圧縮工程から燃焼行程に渡って概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the angle-pressure signal obtained using a washer sensor over a combustion process from a compression process. 本発明の実施形態におけるノッキング強度の推定値と聴覚的な強度レベルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the estimated value of knocking intensity | strength in an embodiment of this invention, and an auditory intensity level. 本発明の実施形態に係る制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method which concerns on embodiment of this invention. 実施例1の最大変化率と比較例1の筒内最大変化率との相関図である。6 is a correlation diagram between the maximum change rate of Example 1 and the in-cylinder maximum change rate of Comparative Example 1. FIG. 比較例1におけるノッキング強度と筒内最大変化率との相関図である。FIG. 6 is a correlation diagram between knocking strength and in-cylinder maximum change rate in Comparative Example 1.

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を含む制御システムについて以下に説明する。なお、好ましい一例として、本実施形態に係る制御装置により制御される内燃機関は、自動車に搭載される自然吸気方式のガソリン直噴エンジンとする。また、内燃機関は、火花点火方式のレシプロエンジンであればよく、例えば、かかるレシプロエンジンは、PFI(Port Fuel Injection、吸気ポート燃料噴射)方式のガソリンエンジン、NVO(Negative Valve Overlap)方式又はポート噴射方式のHCCIエンジン、ディーゼルエンジン、CNG(Compressed Natural Gas、圧縮天然ガス)エンジンであってもよい。   A control system including an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below. As a preferred example, the internal combustion engine controlled by the control device according to the present embodiment is a naturally aspirated gasoline direct injection engine mounted on an automobile. The internal combustion engine may be a spark ignition type reciprocating engine. For example, the reciprocating engine may be a PFI (Port Fuel Injection) type gasoline engine, an NVO (Negative Valve Overlap) type or a port injection. It may be an HCCI engine, a diesel engine, or a CNG (Compressed Natural Gas) engine of the type.

なお、レシプロエンジンは、特に、4ストローク方式のものであると好ましい。しかしながら、レシプロエンジンは、2ストローク方式のものとすることもできる。レシプロエンジンは、特に、複数の気筒を有すると好ましい。しかしながら、レシプロエンジンは、単気筒のものとすることもできる。内燃機関は、自動車以外の車両に搭載されてもよく、例えば、内燃機関は、自動二輪車に搭載されてもよい。内燃機関はまた、発電用の内燃機関、各種作業機械等に搭載される汎用エンジン、船内機、船外機、船内外機等であってもよい。   The reciprocating engine is particularly preferably a 4-stroke type. However, the reciprocating engine may be of a two-stroke type. In particular, the reciprocating engine preferably has a plurality of cylinders. However, the reciprocating engine can be of a single cylinder. The internal combustion engine may be mounted on a vehicle other than an automobile. For example, the internal combustion engine may be mounted on a motorcycle. The internal combustion engine may also be an internal combustion engine for power generation, a general-purpose engine mounted on various work machines, an inboard motor, an outboard motor, an inboard / outboard motor, or the like.

[制御システムの概略について]
最初に、制御システムの概略について説明する。図1に示すように、本実施形態に係る制御システムは、ガソリン直噴エンジン(以下、単に「エンジン」という)1と、自動車のアクセル操作部として構成されるアクセルペダル2と、エンジン1を制御可能に構成される制御装置3とを備える。エンジン1は複数の気筒11を有し、図1においては、エンジン1における複数の気筒11のうち1つの断面が模式的に示されている。
[Outline of control system]
First, an outline of the control system will be described. As shown in FIG. 1, the control system according to the present embodiment controls a gasoline direct injection engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1, an accelerator pedal 2 configured as an accelerator operation unit of an automobile, and the engine 1. And a control device 3 configured to be possible. The engine 1 has a plurality of cylinders 11, and FIG. 1 schematically shows a cross section of one of the plurality of cylinders 11 in the engine 1.

アクセル操作部は、アクセルペダル以外であってもよく、特に、自動二輪車の場合、アクセル操作部はアクセルグリップであるとよい。制御装置3は、エンジン1の制御に用いられる制御ユニットとして構成されるECU(Engine Control Unit)31と、各気筒11に取り付けられる座金型の圧力センサ(以下、「座金センサ」という)32とを有する。   The accelerator operation unit may be other than the accelerator pedal. In particular, in the case of a motorcycle, the accelerator operation unit may be an accelerator grip. The control device 3 includes an ECU (Engine Control Unit) 31 configured as a control unit used for controlling the engine 1 and a washer-type pressure sensor (hereinafter referred to as a “washer sensor”) 32 attached to each cylinder 11. Have.

ECU31は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等の電子部品、かかる電子部品等を配置した電気回路等を含むように構成されると好ましい。また、座金センサ32は圧電素子(図示せず)を有し、特に図2に断面を示すように、座金センサ32は略リング形状に形成されている。かかる座金センサ32が、各気筒11の燃焼室12内の燃焼圧力を検出可能とするように各気筒11にその外側から接触した状態で取り付けられている。なお、座金センサ32は、複数の気筒11のうち少なくとも1つに取り付けられていればよいが、特に、座金センサ32は複数の気筒11の全てに取り付けられると好ましい。   The ECU 31 is preferably configured to include an electronic component such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a flash memory, and an electric circuit in which such an electronic component is arranged. . The washer sensor 32 has a piezoelectric element (not shown), and the washer sensor 32 is formed in a substantially ring shape as shown in cross section in FIG. The washer sensor 32 is attached to each cylinder 11 in contact with the cylinder 11 from the outside so that the combustion pressure in the combustion chamber 12 of each cylinder 11 can be detected. The washer sensor 32 only needs to be attached to at least one of the plurality of cylinders 11. In particular, the washer sensor 32 is preferably attached to all of the plurality of cylinders 11.

このような制御システム及びその制御装置3は、ノッキングの判定精度及びノッキングに対する応答性を高めることができ、かつノッキングを確実に解消できるように、座金センサ32によって検出された燃焼圧力を用いて気筒11のノッキングの発生を検知する構成となっている。また、制御システム及びその制御装置3は、ノッキングを解消できるようにエンジン1を制御可能とする構成となっている。   Such a control system and its control device 3 can improve the knocking determination accuracy and the responsiveness to the knocking, and use the combustion pressure detected by the washer sensor 32 so that the knocking can be reliably eliminated. 11 is configured to detect the occurrence of knocking. Further, the control system and its control device 3 are configured to be able to control the engine 1 so that knocking can be eliminated.

[エンジンの詳細について]
ここで、図1を参照してエンジン1の詳細について説明する。エンジン1の複数の気筒11はシリンダブロック13によって画定されている。エンジン1は、各気筒11内をその軸線方向に往復運動可能に構成されるピストン14を備える。各気筒11の頂部側にはシリンダヘッド15が配置されている。燃焼室12は、気筒11とピストン14とシリンダヘッド15とによって囲まれている。
[About engine details]
Here, the details of the engine 1 will be described with reference to FIG. The plurality of cylinders 11 of the engine 1 are defined by cylinder blocks 13. The engine 1 includes a piston 14 configured to reciprocate in each cylinder 11 in the axial direction thereof. A cylinder head 15 is disposed on the top side of each cylinder 11. The combustion chamber 12 is surrounded by the cylinder 11, the piston 14, and the cylinder head 15.

シリンダブロック13に対して気筒11の底部側にはクランクケース16が配置され、クランクケース16内にはクランクシャフト17が配置されている。各気筒11内のピストン14は、コネクティングロッド18を介してクランクシャフト17に連結されている。ピストン14の往復運動はクランクシャフト17の回転運動に変換されるようになっている。   A crankcase 16 is disposed on the bottom side of the cylinder 11 with respect to the cylinder block 13, and a crankshaft 17 is disposed in the crankcase 16. The piston 14 in each cylinder 11 is connected to a crankshaft 17 via a connecting rod 18. The reciprocating motion of the piston 14 is converted into the rotational motion of the crankshaft 17.

シリンダヘッド15には、燃焼室12内で火花放電を可能とするように構成される点火プラグ19が取り付けられている。また、シリンダヘッド15には吸気ポート20及び排気ポート21が接続されている。吸気ポート20は、シリンダヘッド15との接続部にて燃焼室12に向けて開口する吸気開口部20aを有し、かつ排気ポート21は、シリンダヘッド15との接続部にて燃焼室12に向けて開口する排気開口部21aを有する。吸気ポート20は、空気を燃焼室12に送る経路を画定し、かつ排気ポート21は、燃焼室12内の燃焼後に発生する排気ガスを触媒(図示せず)に向けて送る経路を画定している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、PFI方式のエンジンの場合には、吸気ポートが、燃料及び空気を含む予混合気を燃焼室に送る経路を画定するとよい。さらに、吸気開口部20aは吸気バルブ22によって開閉可能になっており、かつ排気開口部21aは排気バルブ23によって開閉可能になっている。   A spark plug 19 configured to enable spark discharge in the combustion chamber 12 is attached to the cylinder head 15. An intake port 20 and an exhaust port 21 are connected to the cylinder head 15. The intake port 20 has an intake opening 20 a that opens toward the combustion chamber 12 at a connection portion with the cylinder head 15, and the exhaust port 21 faces the combustion chamber 12 at a connection portion with the cylinder head 15. The exhaust opening 21a is open. The intake port 20 defines a path for sending air to the combustion chamber 12, and the exhaust port 21 defines a path for sending exhaust gas generated after combustion in the combustion chamber 12 toward a catalyst (not shown). Yes. However, the present invention is not limited to this, and in the case of a PFI engine, the intake port may define a path for sending a premixed gas containing fuel and air to the combustion chamber. Further, the intake opening 20 a can be opened and closed by an intake valve 22, and the exhaust opening 21 a can be opened and closed by an exhaust valve 23.

吸気ポート20に対して空気流の上流側にはスロットルバルブ24が配置されており、スロットルバルブ24は、吸気ポート20から燃焼室12に送られる空気の流量を調節可能とするように構成されている。シリンダヘッド15にはまた、直噴用インジェクタ25が取り付けられており、直噴用インジェクタ25は、燃焼室12内に燃料を直接噴射するように構成されている。   A throttle valve 24 is arranged on the upstream side of the air flow with respect to the intake port 20, and the throttle valve 24 is configured to be able to adjust the flow rate of air sent from the intake port 20 to the combustion chamber 12. Yes. A direct injection injector 25 is also attached to the cylinder head 15, and the direct injection injector 25 is configured to inject fuel directly into the combustion chamber 12.

エンジン1においては、吸気ポート20から送られる空気と直噴用インジェクタ25から噴射される燃料とによって、燃焼室12内にて混合気を生成できるようになっている。また、エンジン1は、点火プラグ19を用いて燃焼室12内にて火花放電を発生させることによって燃焼のための火炎核を発生させるように構成されている。   In the engine 1, an air-fuel mixture can be generated in the combustion chamber 12 by the air sent from the intake port 20 and the fuel injected from the direct injection injector 25. The engine 1 is configured to generate a flame kernel for combustion by generating a spark discharge in the combustion chamber 12 using the spark plug 19.

特に、4ストローク方式であるエンジン1の1回の燃焼サイクルにおいては、燃焼行程ST1、排気行程ST2、吸気行程ST3、及び圧縮行程ST4がかかる順番にて行われる。1回の燃焼サイクルにおいて、クランクシャフト17は2回転する。そのため、1回の燃焼サイクルにおいて、クランクシャフト17のクランク角は原則的には720°変化し、基本的には、燃焼行程ST1、排気行程ST2、吸気行程ST3、及び圧縮行程ST4のそれぞれにおいて、クランクシャフト17のクランク角は原則的には180°変化する。   In particular, in one combustion cycle of the engine 1 that is a four-stroke system, the combustion stroke ST1, the exhaust stroke ST2, the intake stroke ST3, and the compression stroke ST4 are performed in this order. In one combustion cycle, the crankshaft 17 rotates twice. Therefore, in one combustion cycle, the crank angle of the crankshaft 17 changes in principle by 720 °. Basically, in each of the combustion stroke ST1, the exhaust stroke ST2, the intake stroke ST3, and the compression stroke ST4, The crank angle of the crankshaft 17 changes in principle by 180 °.

[制御装置の詳細について]
次に、制御装置3の詳細について説明する。特に図2に示すように、座金センサ32は、シリンダヘッド15と点火プラグ19との間にて締め付けられている。そのため、燃焼室12内での燃焼に起因して振動が発生すると、かかる振動によって座金センサ32の締付荷重が圧縮方向又は弛緩方向に変化し、締付荷重の変化によって圧電素子の表面電位が変化する。座金センサ32は、圧電素子の表面電位の変化に応じた電荷信号(以下、「圧力信号」という)を出力する。しかしながら、本発明はこれに限定されず、座金センサは、気筒の燃焼室内の燃焼圧力を検出可能であれば、シリンダヘッドと点火プラグ以外の部材との間に締め付けられてもよい。かかる座金センサ32は、燃焼室12内の燃焼圧力に応じて圧力信号を生成することができる。
[Details of control device]
Next, details of the control device 3 will be described. In particular, as shown in FIG. 2, the washer sensor 32 is clamped between the cylinder head 15 and the spark plug 19. Therefore, when vibration is generated due to combustion in the combustion chamber 12, the tightening load of the washer sensor 32 is changed in the compression direction or the relaxation direction by the vibration, and the surface potential of the piezoelectric element is changed by the change of the tightening load. Change. The washer sensor 32 outputs a charge signal (hereinafter referred to as “pressure signal”) corresponding to a change in the surface potential of the piezoelectric element. However, the present invention is not limited to this, and the washer sensor may be clamped between the cylinder head and a member other than the spark plug as long as the combustion pressure in the combustion chamber of the cylinder can be detected. The washer sensor 32 can generate a pressure signal according to the combustion pressure in the combustion chamber 12.

図1に示すように、制御装置3はまた、クランクシャフト17のクランク角を検出可能なクランク角検出部として構成されるクランク角センサ33を有する。クランク角センサ33は、クランクシャフト17の回転速度、すなわち、エンジン1の回転速度を検出することもできる。クランク角センサ33は、特に、クランクシャフト17に取り付けられたタイミングロータ(図示せず)の回転角度及び回転速度を非接触式に検出可能に構成され、かつタイミングロータの周囲に配置されると好ましい。   As shown in FIG. 1, the control device 3 also includes a crank angle sensor 33 configured as a crank angle detector that can detect the crank angle of the crankshaft 17. The crank angle sensor 33 can also detect the rotational speed of the crankshaft 17, that is, the rotational speed of the engine 1. The crank angle sensor 33 is particularly preferably configured to be able to detect the rotation angle and rotation speed of a timing rotor (not shown) attached to the crankshaft 17 in a non-contact manner and arranged around the timing rotor. .

さらに、制御装置3は、スロットルバルブ24の開度を検出可能なスロットル開度検出部として構成されるスロットル開度センサ34と、アクセルペダル2の操作量を検出可能なアクセル操作量検出部として構成されるアクセルセンサ35とを有する。制御装置3はまた、吸気ポート20内の空気の圧力を検出可能な吸気圧検出部として構成される吸気圧センサ36と、燃焼室12から排気ポート21に送られた排気ガス中の酸素濃度及び未燃ガス濃度に基づいて燃焼室12内の混合気の空燃比を検出可能な空燃比検出部として構成されるLAFセンサ(Linear Air-Fuel ratio sensor)37とを有する。吸気圧センサ36は、吸気バルブ22とスロットルバルブ24との間の吸気ポート20上に配置されている。LAFセンサ37は排気ポート21上に配置されている。   Further, the control device 3 is configured as a throttle opening degree sensor 34 configured as a throttle opening degree detection unit capable of detecting the opening degree of the throttle valve 24 and an accelerator operation amount detection unit capable of detecting an operation amount of the accelerator pedal 2. The accelerator sensor 35 is provided. The control device 3 also includes an intake pressure sensor 36 configured as an intake pressure detection unit capable of detecting the pressure of air in the intake port 20, an oxygen concentration in the exhaust gas sent from the combustion chamber 12 to the exhaust port 21, and It has a LAF sensor (Linear Air-Fuel ratio sensor) 37 configured as an air-fuel ratio detection unit capable of detecting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 based on the unburned gas concentration. The intake pressure sensor 36 is disposed on the intake port 20 between the intake valve 22 and the throttle valve 24. The LAF sensor 37 is disposed on the exhaust port 21.

[ECUの詳細について]
図3を参照して制御装置3のECU31の詳細について説明する。座金センサ32から送られる圧力信号は微弱であるので、ECU31は、この圧力信号を受け取り、かつ圧力信号を増幅するように構成される圧力信号増幅部41を有する。圧力信号増幅部41は座金センサ32と電気的に接続されている。
[Details of ECU]
Details of the ECU 31 of the control device 3 will be described with reference to FIG. Since the pressure signal sent from the washer sensor 32 is weak, the ECU 31 has a pressure signal amplifier 41 configured to receive this pressure signal and amplify the pressure signal. The pressure signal amplifying unit 41 is electrically connected to the washer sensor 32.

ECU31は、圧力信号増幅部41により増幅された圧力信号を取得可能に構成される圧力信号取得部42と、クランク角センサ33から送られるクランク角の検出値θを取得するように構成されるクランク角取得部43とを有する。ECU31はまた、圧力信号取得部42により取得された圧力信号をクランク角取得部43により取得されたクランク角の検出値θに関連付けた角度−圧力信号を算出するように構成される角度−圧力信号算出部44を有する。   The ECU 31 includes a pressure signal acquisition unit 42 configured to be able to acquire a pressure signal amplified by the pressure signal amplification unit 41, and a crank configured to acquire a crank angle detection value θ sent from the crank angle sensor 33. And a corner acquisition unit 43. The ECU 31 is also configured to calculate an angle-pressure signal in which the pressure signal acquired by the pressure signal acquisition unit 42 is associated with the crank angle detection value θ acquired by the crank angle acquisition unit 43. A calculation unit 44 is included.

角度−圧力信号算出部44は、吸気バルブ22及び排気バルブ23の両方を閉じた状態に対応するクランク角の検出値θの範囲内で角度−圧力信号を算出すると好ましい。なお、典型的には、吸気下死点から排気下死点までの間に吸気バルブ22及び排気バルブ23の両方が閉じる。さらには、角度−圧力信号算出部44は、点火プラグ19の点火開始時期から起算したクランク角の検出値θの範囲で角度−圧力信号を算出すると好ましく、特に、角度−圧力信号算出部44は、点火開始時期から燃焼終了時期までの期間に対応するクランク角の検出値θの範囲で、角度−圧力信号を算出するとより好ましい。角度−圧力信号算出部44はまた、点火開始時期からそれ以降最初に現れる角度−圧力信号の最大ピークまでの期間で、角度−圧力信号を算出するとより好ましい。   The angle-pressure signal calculation unit 44 preferably calculates the angle-pressure signal within the range of the detected value θ of the crank angle corresponding to the state where both the intake valve 22 and the exhaust valve 23 are closed. Typically, both the intake valve 22 and the exhaust valve 23 are closed between the intake bottom dead center and the exhaust bottom dead center. Further, it is preferable that the angle-pressure signal calculation unit 44 calculates the angle-pressure signal in the range of the detected value θ of the crank angle calculated from the ignition start timing of the spark plug 19, and in particular, the angle-pressure signal calculation unit 44 More preferably, the angle-pressure signal is calculated in the range of the detected value θ of the crank angle corresponding to the period from the ignition start timing to the combustion end timing. More preferably, the angle-pressure signal calculation unit 44 calculates the angle-pressure signal in the period from the ignition start timing to the maximum peak of the angle-pressure signal that appears first thereafter.

ここで、典型的な角度−圧力信号の概略を図4に示す。なお、図4において、横軸θはクランク角の検出値θ(°)を示し、縦軸Iは角度−圧力信号の強度I(V)を示し、かつ実線L1が角度−圧力信号を示す。気筒11内においては、クランク角の検出値θが原則的に0°〜180°の範囲にあるときに燃焼行程ST1が行われ、クランク角の検出値θが原則的に180°〜360°の範囲にあるときに排気行程ST2が行われ、クランク角の検出値θが原則的に360°〜540°の範囲にあるときに吸気行程ST3が行われ、かつクランク角の検出値θが原則的に540°〜720°の範囲にあるときに圧縮行程ST4が行われる。この場合、クランク角の検出値θが原則的に180°である状態が排気下死点に相当し、クランク角の検出値θが原則的に540°である状態が吸気下死点に相当する。このような角度−圧力信号は、圧縮行程ST4から燃焼行程ST1に渡る期間にて突出するパルス波形を有する。かかるパルス波形は燃焼行程ST1にて最大ピークに達する。   Here, an outline of a typical angle-pressure signal is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis θ represents the detected value θ (°) of the crank angle, the vertical axis I represents the intensity I (V) of the angle-pressure signal, and the solid line L1 represents the angle-pressure signal. In the cylinder 11, the combustion stroke ST1 is performed when the crank angle detection value θ is basically in the range of 0 ° to 180 °, and the crank angle detection value θ is basically 180 ° to 360 °. The exhaust stroke ST2 is performed when it is within the range, the intake stroke ST3 is performed when the crank angle detection value θ is basically in the range of 360 ° to 540 °, and the crank angle detection value θ is principally The compression stroke ST4 is performed when the angle is in the range of 540 ° to 720 °. In this case, a state in which the detected value θ of the crank angle is in principle 180 ° corresponds to the exhaust bottom dead center, and a state in which the detected value θ of the crank angle is in principle 540 ° corresponds to the intake bottom dead center. . Such an angle-pressure signal has a pulse waveform protruding in a period from the compression stroke ST4 to the combustion stroke ST1. Such a pulse waveform reaches a maximum peak in the combustion stroke ST1.

再び図3を参照すると、ECU31は、所定の遮断周波数よりも高い周波数の成分を逓減するフィルタ処理を、角度−圧力信号算出部44から送られる角度−圧力信号に施すように構成されるフィルタ部45を有すると好ましい。フィルタ部45は、ローパスフィルタ処理又はバンドパスフィルタ処理を実施するように構成されている。遮断周波数は、FFT解析(Fast Fourier Transform Analysis、高速フーリエ変換解析)等の手法を用いて、エンジンの駆動振動等に起因するノイズ信号の周波数帯域を確認した上で設定されるとよい。例えば、ノイズ信号の周波数帯域が約100Hz〜500Hzであることが確認された場合、遮断周波数は約100Hzに設定されるとよい。しかしながら、本発明はこれに限定されず、遮断周波数は、ノイズ信号を除去でき、かつ燃焼室内の燃焼に起因する角度−圧力信号を精度良く抽出できれば、その他の値になっていてもよい。   Referring to FIG. 3 again, the ECU 31 is configured to apply a filter process for gradually decreasing a frequency component higher than a predetermined cutoff frequency to the angle-pressure signal sent from the angle-pressure signal calculation unit 44. 45 is preferred. The filter unit 45 is configured to perform low-pass filter processing or band-pass filter processing. The cut-off frequency may be set after confirming the frequency band of a noise signal caused by engine drive vibration or the like using a technique such as FFT (Fast Fourier Transform Analysis). For example, when it is confirmed that the frequency band of the noise signal is about 100 Hz to 500 Hz, the cutoff frequency may be set to about 100 Hz. However, the present invention is not limited to this, and the cutoff frequency may be other values as long as the noise signal can be removed and the angle-pressure signal resulting from the combustion in the combustion chamber can be extracted with high accuracy.

ECU31は、角度−圧力信号算出部44からフィルタ部45を経由して送られる角度−圧力信号を用いて、気筒11内のノッキング強度(Knocking Intensity)の推定値Kを算出するように構成されるノッキング強度推定部46と、このノッキング強度推定部46により算出されたノッキング強度の推定値Kを用いて、気筒11内でノッキングが発生したか否かを判定するように構成されるノッキング判定部47とを有する。   The ECU 31 is configured to calculate an estimated value K of a knocking intensity (Knocking Intensity) in the cylinder 11 using an angle-pressure signal sent from the angle-pressure signal calculation unit 44 via the filter unit 45. Using the knocking strength estimation unit 46 and the knocking strength estimation value K calculated by the knocking strength estimation unit 46, a knocking determination unit 47 configured to determine whether knocking has occurred in the cylinder 11 or not. And have.

本実施形態では、ノッキング強度は、筒内圧力センサにより取得される角度−圧力信号(以下、「筒内角度−圧力信号」という)にハイパスフィルタ処理を施し、かつ絶対値化したものの最大振幅値として定義する。なお、筒内圧力センサは、燃焼室内で直接的に燃焼圧力を検出するように構成される圧力センサとする。かかるノッキング強度は、図5(a)〜図5(c)に示すようなプロセスを経て得ることができる。図5(a)〜図5(c)においては、横軸θはクランク角の検出値θ(°)を示し、かつ縦軸Pは筒内圧力センサにより得られた燃焼圧力(以下、「筒内圧力」という)の検出値P(bar)を示す。   In the present embodiment, the knocking intensity is the maximum amplitude value obtained by subjecting the angle-pressure signal (hereinafter referred to as “in-cylinder angle-pressure signal”) acquired by the in-cylinder pressure sensor to a high-pass filter process and converting it to an absolute value. Define as The in-cylinder pressure sensor is a pressure sensor configured to directly detect the combustion pressure in the combustion chamber. Such knocking strength can be obtained through a process as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c). 5 (a) to 5 (c), the horizontal axis θ represents the detected value θ (°) of the crank angle, and the vertical axis P represents the combustion pressure (hereinafter referred to as “cylinder”) obtained by the in-cylinder pressure sensor. The detected value P (bar) of “internal pressure” is shown.

具体的には、図5(a)の実線L2に示すような筒内角度−圧力信号に対してハイパスフィルタ処理を施し、これによって、図5(b)の実線L3に示すように、フィルタ処理を施された角度−圧力信号を得る。フィルタ処理を施された筒内角度−圧力信号を絶対値化し、これによって、図5(c)の実線L4に示すように、絶対値化された筒内角度−圧力信号を得る。さらに、図5(c)に示すように、絶対値化された筒内角度−圧力信号に基づいて筒内圧力の検出値Pの最大値Pmからノッキング強度を得る。   Specifically, a high-pass filter process is performed on the in-cylinder angle-pressure signal as shown by a solid line L2 in FIG. 5A, whereby a filter process is performed as shown by a solid line L3 in FIG. To obtain an angle-pressure signal subjected to. The in-cylinder angle-pressure signal that has been subjected to the filter processing is converted into an absolute value, thereby obtaining an in-cylinder angle-pressure signal that has been converted into an absolute value, as indicated by a solid line L4 in FIG. Further, as shown in FIG. 5C, the knocking strength is obtained from the maximum value Pm of the detected value P of the in-cylinder pressure based on the in-cylinder angle-pressure signal converted into an absolute value.

ECU31は、燃焼室内12における点火プラグ19による点火を調節可能に構成される点火調節部48を有する。さらに、図1を参照して説明すると、ECU31は、クランク角センサ33から送られるエンジン1の回転速度の検出値、スロットル開度センサ34から送られるスロットル開度の検出値、アクセルセンサ35から送られるアクセル操作量の検出値に応じて定められる要求トルク、吸気圧センサ36から送られる空気の圧力の検出値、LAFセンサ37から送られる混合気の空燃比の検出値等のうち少なくとも1つに基づいて、空気の流量、混合気の空燃比等を調節するように構成されている。空気の流量は、吸気バルブ22の開閉時期、スロットルバルブ24の開度等の制御によって調節することができる。混合気の空燃比は、直噴用インジェクタ25からの燃料噴射量等の制御によって調節することができる。   The ECU 31 includes an ignition adjustment unit 48 configured to be able to adjust ignition by the ignition plug 19 in the combustion chamber 12. Further, with reference to FIG. 1, the ECU 31 sends a detected value of the rotational speed of the engine 1 sent from the crank angle sensor 33, a detected value of the throttle opening sent from the throttle opening sensor 34, and a sent value from the accelerator sensor 35. At least one of the required torque determined according to the detected value of the accelerator operation amount, the detected value of the air pressure sent from the intake pressure sensor 36, the detected value of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sent from the LAF sensor 37, etc. Based on this, the air flow rate, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, and the like are adjusted. The air flow rate can be adjusted by controlling the opening / closing timing of the intake valve 22, the opening degree of the throttle valve 24, and the like. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be adjusted by controlling the fuel injection amount from the direct injection injector 25 and the like.

[ノッキング強度推定部の詳細について]
図3を参照してECU31のノッキング強度推定部46の詳細について説明する。ノッキング強度推定部46は、角度−圧力信号上で、燃焼室12内の各燃焼サイクルにおいてクランク角の検出値θの一定区間にて変化する角度−圧力信号の強度Iの割合である複数の変化率C(=dI/dθ)を算出するように構成される変化率算出部51を有する。かかる変化率算出部51は算出した変化率Cを記憶可能になっている。また、変化率Cを定めるクランク角の検出値θの一定区間は、デジタル化された角度−圧力信号の分解能に応じて定められるとよい。例えば、かかる一定区間は約1°とすることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、クランク角の検出値θの一定区間は、約0.05°以上かつ約5°以下の範囲内にて定められてもよい。
[Details of knocking strength estimation unit]
The details of the knocking strength estimation unit 46 of the ECU 31 will be described with reference to FIG. The knocking strength estimation unit 46 has a plurality of changes that are ratios of the strength I of the angle-pressure signal that changes in a certain section of the detected value θ of the crank angle in each combustion cycle in the combustion chamber 12 on the angle-pressure signal. A change rate calculation unit 51 configured to calculate a rate C (= dI / dθ) is included. The change rate calculation unit 51 can store the calculated change rate C. In addition, the constant interval of the detected value θ of the crank angle that determines the rate of change C may be determined according to the resolution of the digitized angle-pressure signal. For example, such a fixed section can be about 1 °. However, the present invention is not limited to this, and the constant interval of the detected value θ of the crank angle may be determined within a range of about 0.05 ° or more and about 5 ° or less.

ノッキング強度推定部46は、燃焼室12内の各燃焼サイクルにおいて変化率算出部51により算出された複数の変化率Cのうち最大値(以下、「最大変化率」という)Mを選別するように構成される変化率選別部52を有する。具体的には、変化率選別部52は、1つの燃焼サイクルにおいて変化率算出部51により記憶された複数の変化率Cから最大変化率Mを選別する。しかしながら、本発明はこれに限定されず、変化率選別部は、最大変化率Mと実質的に等しい値が得られるのであれば、最大変化率M以外の変化率Cを選別してもよい。例えば、変化率選別部は、複数の変化率Cのうちn番目に大きなものを選別してもよい。なお、nは2以上の整数とし、特に、nは2又は3であると好ましい。また、変化率選別部52は、算出した最大変化率Mを記憶可能であると好ましい。   The knocking strength estimation unit 46 selects the maximum value (hereinafter referred to as “maximum change rate”) M from among the plurality of change rates C calculated by the change rate calculation unit 51 in each combustion cycle in the combustion chamber 12. The change rate selection unit 52 is configured. Specifically, the change rate selection unit 52 selects the maximum change rate M from the plurality of change rates C stored by the change rate calculation unit 51 in one combustion cycle. However, the present invention is not limited to this, and the change rate selection unit may select a change rate C other than the maximum change rate M as long as a value substantially equal to the maximum change rate M is obtained. For example, the change rate selection unit may select the nth largest one of the plurality of change rates C. Note that n is an integer of 2 or more, and in particular, n is preferably 2 or 3. Further, it is preferable that the change rate selection unit 52 can store the calculated maximum change rate M.

ここで、クランク角の検出値θの一定区間にて変化する筒内圧力の検出値Pの割合である筒内変化率Dを算出し、かつ図6に示すように、燃焼室12内の各燃焼サイクルにて算出される複数の筒内変化率Dの最大値(以下、「筒内最大変化率」という)Nを算出したと想定した場合、図6及び図7に示すように、最大変化率Mは筒内最大変化率Nに対して高い相関性を有する。さらに、上述のようにノッキング強度は筒内最大変化率Nに対して高い相関性を有するので、最大変化率Mはノッキング強度に対して高い相関性を有する。具体的には、最大変化率M及び筒内最大変化率Nは、図6及び図7に示すような約0°から30°までのクランク角の検出値θの範囲、特に、点火プラグ19の点火開始時期からそれ以降最初に現れる角度−圧力信号及び筒内角度−圧力信号の最大ピークまでの期間にて得ることができ、かかる期間にて得られる最大変化率M及び筒内最大変化率Nは互いに対して高い相関性を有する。   Here, the in-cylinder change rate D, which is the ratio of the detected value P of the in-cylinder pressure that changes in a certain section of the detected value θ of the crank angle, is calculated, and as shown in FIG. Assuming that the maximum value (hereinafter referred to as “in-cylinder maximum change rate”) N of a plurality of in-cylinder change rates D calculated in the combustion cycle is calculated, as shown in FIGS. The rate M has a high correlation with the in-cylinder maximum change rate N. Furthermore, since the knocking strength has a high correlation with the in-cylinder maximum change rate N as described above, the maximum change rate M has a high correlation with the knocking strength. Specifically, the maximum change rate M and the in-cylinder maximum change rate N are within the range of the detected value θ of the crank angle from about 0 ° to 30 ° as shown in FIGS. The maximum change rate M and the maximum in-cylinder change rate N that can be obtained in the period from the ignition start timing to the angle-pressure signal and in-cylinder angle-maximum peak of the in-cylinder signal that appear first thereafter. Are highly correlated with each other.

なお、図6においては、横軸θはクランク角の検出値θ(°)を示し、縦軸Pは筒内圧力の検出値P(bar)を示し、実線L5は筒内角度−圧力信号を示し、かつ筒内最大変化率Nは、Δθにより示されたクランク角の検出値θの一定区間にて筒内圧力の検出値Pの最大変化量ΔPが得られている筒内角度−圧力信号の領域にて算出される。図7においては、横軸θはクランク角の検出値θ(°)を示し、縦軸Iは座金センサ32に基づく角度−圧力信号の強度I(V)を示し、実線L6は筒内角度−圧力信号を示し、かつ最大変化率Mは、Δθにより示されたクランク角の検出値θの一定区間にて角度−圧力信号の強度Iの最大変化量ΔIが得られている角度−圧力信号の領域にて算出される。   In FIG. 6, the horizontal axis θ represents the detected value θ (°) of the crank angle, the vertical axis P represents the detected value P (bar) of the in-cylinder pressure, and the solid line L5 represents the in-cylinder angle-pressure signal. The in-cylinder maximum change rate N is the in-cylinder angle-pressure signal in which the maximum change amount ΔP of the detected value P of the in-cylinder pressure is obtained in a certain section of the detected value θ of the crank angle indicated by Δθ. It is calculated in the area of In FIG. 7, the horizontal axis θ represents the detected value θ (°) of the crank angle, the vertical axis I represents the angle based on the washer sensor 32—the intensity I (V) of the pressure signal, and the solid line L6 represents the in-cylinder angle— The maximum change rate M indicates a pressure signal, and the maximum change rate ΔI of the intensity I of the angle-pressure signal is obtained in a certain section of the detected value θ of the crank angle indicated by Δθ. Calculated in the area.

ノッキング強度推定部46は、このような最大変化率Mとノッキング強度との高い相関性に基づいて、変化率選別部52により算出された最大変化率Mからノッキング強度の推定値Kを算出可能に構成される強度推定値算出部53を有する。強度推定値算出部53には、最大変化率Mとノッキング強度との関係を予め定義したノッキング強度マップが格納されており、強度推定値算出部53は、かかるノッキング強度マップに基づいて、最大変化率Mからノッキング強度の推定値Kを算出すると好ましい。最大変化率Mとノッキング強度との関係は、運転条件に応じた適合試験等の実験、数値シミュレーション等の結果に基づいて予め求められるとよい。   The knocking strength estimation unit 46 can calculate an estimated value K of the knocking strength from the maximum change rate M calculated by the change rate selection unit 52 based on such a high correlation between the maximum change rate M and the knocking strength. It has a configured strength estimated value calculation unit 53. The strength estimation value calculation unit 53 stores a knocking strength map in which the relationship between the maximum change rate M and the knocking strength is defined in advance, and the strength estimation value calculation unit 53 determines the maximum change based on the knocking strength map. It is preferable to calculate the estimated value K of the knocking strength from the rate M. The relationship between the maximum rate of change M and the knocking strength may be obtained in advance based on the results of experiments such as conformance tests according to operating conditions and numerical simulations.

しかしながら、本発明はこれに限定されず、強度推定値算出部は、最大変化率Mとノッキング強度との関係を予め定義した計算式に基づいて、最大変化率Mからノッキング強度の推定値Kを算出してもよい。また、強度推定値算出部は、最大変化率Mから筒内最大変化率Nを算出し、さらに、かかる筒内最大変化率Nからノッキング強度の推定値Kを算出してもよい。最大変化率Mと筒内最大変化率Nとの関係と、ノッキング強度との筒内最大変化率Nとの関係とは、運転条件に応じた適合試験等の実験、数値シミュレーション等の結果に基づいて予め求められるとよい。   However, the present invention is not limited to this, and the strength estimation value calculation unit calculates the knocking strength estimated value K from the maximum rate of change M based on a formula that predefines the relationship between the maximum rate of change M and the knocking strength. It may be calculated. Further, the estimated strength value calculation unit may calculate the in-cylinder maximum change rate N from the maximum change rate M, and may further calculate the estimated value K of the knocking strength from the in-cylinder maximum change rate N. The relationship between the maximum change rate M and the in-cylinder maximum change rate N and the relationship between the knocking strength and the in-cylinder maximum change rate N are based on the results of experiments such as conformance tests and numerical simulations according to operating conditions. It is good to obtain in advance.

[ノッキング判定部の詳細について]
ECU31のノッキング判定部47の詳細について説明する。図3に示すように、ノッキング判定部47は、ノッキング強度の推定値Kが第1のノッキング閾値T1よりも小さい場合に、ノッキングが発生していないと判定し、かつノッキング強度の推定値Kが第1のノッキング閾値T1以上である場合に、ノッキングが発生したと判定するように構成されるノッキング発生判定部61を有する。ノッキング判定部47はまた、強度推定値算出部53により算出されたノッキング強度の推定値Kを、複数の強度レベルのいずれに対応するかを識別するように構成されるノッキング強度識別部62を有する。複数の強度レベルは、人間の聴覚により予め設定されたものであるとよい。
[Details of knock determination unit]
Details of the knock determination unit 47 of the ECU 31 will be described. As shown in FIG. 3, when the knocking strength estimation value K is smaller than the first knocking threshold value T1, the knocking determination unit 47 determines that knocking has not occurred, and the knocking strength estimation value K is A knocking occurrence determination unit 61 configured to determine that knocking has occurred when the knocking threshold value is equal to or greater than the first knocking threshold value T1 is provided. The knocking determination unit 47 also includes a knocking strength identification unit 62 configured to identify which of the plurality of strength levels corresponds to the knocking strength estimation value K calculated by the strength estimation value calculation unit 53. . The plurality of intensity levels may be set in advance by human hearing.

本実施形態においては、図8に示すように、4つの強度レベル、すなわち、第1〜第4の強度レベルLv1〜Lv4が設定されている。なお、5つ以上の強度レベルが設定され場合には、後述するノッキング強度の判定精度をより高めることができる。図8においては、横軸Kがノッキング強度の推定値K(bar)を示し、縦軸Lvは強度レベルを示し、かつ実線L7は、ノッキング強度の推定値Kと強度レベルとの相関性を表す線形関数を示す。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, four intensity levels, that is, first to fourth intensity levels Lv1 to Lv4 are set. When five or more strength levels are set, the knocking strength determination accuracy described later can be further increased. In FIG. 8, the horizontal axis K represents the knocking strength estimation value K (bar), the vertical axis Lv represents the strength level, and the solid line L7 represents the correlation between the knocking strength estimation value K and the strength level. Indicates a linear function.

かかる図8に示すように、第1〜第4の強度レベルLv1〜Lv4はかかる順に大きくなっている。具体的には、第1の強度レベルLv1は、第1のノッキング閾値T1よりも小さいノッキング強度の推定値Kの範囲に対応しており、「ノッキングなし」として評価される。第2の強度レベルLv2は、第1のノッキング閾値T1以上かつ第2のノッキング閾値T2よりも小さいノッキング強度の推定値Kの範囲に対応しており、「トレースノッキング」として評価される。第3の強度レベルLv3は、第2のノッキング閾値T2以上かつ第3のノッキング閾値T3よりも小さいノッキング強度の推定値Kの範囲に対応しており、「ライトノッキング」として評価される。第4の強度レベルLv4は、第3のノッキング閾値T3以上であるノッキング強度の推定値Kの範囲に対応しており、「ヘビーノッキング」として評価される。   As shown in FIG. 8, the first to fourth intensity levels Lv1 to Lv4 increase in this order. Specifically, the first strength level Lv1 corresponds to the range of the estimated value K of the knocking strength that is smaller than the first knocking threshold T1, and is evaluated as “no knocking”. The second intensity level Lv2 corresponds to the range of the estimated value K of the knocking intensity that is greater than or equal to the first knocking threshold T1 and smaller than the second knocking threshold T2, and is evaluated as “trace knocking”. The third intensity level Lv3 corresponds to the range of the estimated value K of the knocking intensity that is greater than or equal to the second knocking threshold T2 and smaller than the third knocking threshold T3, and is evaluated as “light knocking”. The fourth strength level Lv4 corresponds to the range of the knocking strength estimated value K that is equal to or greater than the third knocking threshold T3, and is evaluated as “heavy knocking”.

また、複数の強度レベルは次のように予め設定することができる。すなわち、試験者が、筒内角度−圧力信号を用いてノッキング強度を算出すると同時に、シリンダブロック13の表面近傍に設置したマイクにより取得した音を聴く。さらに、試験者が、このように音を聴きながら、ノッキングに起因する振動音を聴き分け、かつかかる振動音の大きさを複数の強度レベルに分ける。さらに、ノッキング強度と複数の強度レベルとの対応関係を定める。なお、マイクにより取得した音は、イコライザ(音声信号の周波数特性等を変更する音響装置)等を用いて、ノッキングに起因する振動音の周波数帯域(一般的に、5kHz〜20kHz)にて強調させるように処理されるとよい。   The plurality of intensity levels can be preset as follows. That is, the tester calculates the knocking strength using the in-cylinder angle-pressure signal, and at the same time listens to the sound acquired by the microphone installed near the surface of the cylinder block 13. Further, the tester listens to the sound as described above, and listens to the vibration sound caused by the knocking, and divides the magnitude of the vibration sound into a plurality of intensity levels. Further, a correspondence relationship between knocking strength and a plurality of strength levels is determined. Note that the sound acquired by the microphone is emphasized in a frequency band (generally 5 kHz to 20 kHz) of vibration sound caused by knocking using an equalizer (an acoustic device that changes the frequency characteristics of the audio signal) or the like. Should be processed as follows.

[点火調節部の詳細について]
図3を参照してECU31の点火調節部48の詳細について説明する。点火調節部48は、クランク角センサ33から送られるエンジン1の回転速度の検出値及びスロットル開度センサ34から送られるスロットル開度の検出値に基づいて、気筒11の燃焼室12内にて点火プラグ19による点火の時期を算出するように構成される目標点火時期算出部71と、この目標点火時期算出部71により算出された点火時期の目標値に応じて点火プラグ19の点火時期を制御するように構成される点火制御部72とを有する。
[Details of ignition control unit]
The details of the ignition adjustment unit 48 of the ECU 31 will be described with reference to FIG. The ignition adjustment unit 48 ignites in the combustion chamber 12 of the cylinder 11 based on the detected value of the rotational speed of the engine 1 sent from the crank angle sensor 33 and the detected value of the throttle opening sent from the throttle opening sensor 34. A target ignition timing calculation unit 71 configured to calculate the timing of ignition by the plug 19 and the ignition timing of the ignition plug 19 according to the target value of the ignition timing calculated by the target ignition timing calculation unit 71 are controlled. An ignition control unit 72 configured as described above.

目標点火時期算出部71は、クランク角センサ33及びスロットル開度センサ34と電気的に接続されている。目標点火時期算出部71には点火時期マップが格納されていると好ましく、さらに、目標点火時期算出部71は、点火時期マップに基づいて、エンジン1の回転速度及びスロットル開度の検出値から点火時期の目標値を算出すると好ましい。具体的には、点火時期の目標値は、点火時期マップ上でエンジン1の回転速度及びスロットル開度の検出値に対応する補正係数を用いて算出されると好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されず、目標点火時期算出部は、計算式に基づいてエンジンの回転速度及びスロットル開度の検出値から点火時期の目標値を算出してもよい。   The target ignition timing calculation unit 71 is electrically connected to the crank angle sensor 33 and the throttle opening sensor 34. It is preferable that the ignition timing map is stored in the target ignition timing calculation unit 71. Further, the target ignition timing calculation unit 71 performs ignition based on the detected values of the rotational speed of the engine 1 and the throttle opening based on the ignition timing map. It is preferable to calculate a target value for the time. Specifically, the target value of the ignition timing is preferably calculated using a correction coefficient corresponding to the detected value of the rotational speed of the engine 1 and the throttle opening on the ignition timing map. However, the present invention is not limited to this, and the target ignition timing calculation unit may calculate the target value of the ignition timing from the detected values of the engine speed and the throttle opening based on the calculation formula.

さらに、目標点火時期算出部71は、ノッキング発生判定部61が、ノッキングが発生したと判定した場合、ノッキング強度識別部62により識別された強度レベルに応じて予め設定されたリタード量(点火遅角量)に基づいて点火時期の目標値を遅らせるように補正する。この場合、目標点火時期算出部71は、点火時期マップの一部又は全体の領域における点火時期の目標値を遅らせるように点火時期マップを補正すると好ましい。特に、目標点火時期算出部71において、既定の点火時期マップが、点火時期の目標値を遅らせるように予め補正された点火時期マップに書き換えられると好ましい。   Further, when the knocking occurrence determination unit 61 determines that knocking has occurred, the target ignition timing calculation unit 71 sets a retard amount (ignition delay angle) set in advance according to the intensity level identified by the knocking intensity identification unit 62. The target value of the ignition timing is corrected to be delayed based on the amount. In this case, it is preferable that the target ignition timing calculation unit 71 corrects the ignition timing map so as to delay the target value of the ignition timing in a part or the whole region of the ignition timing map. In particular, in the target ignition timing calculation unit 71, it is preferable that the predetermined ignition timing map is rewritten with an ignition timing map corrected in advance so as to delay the target value of the ignition timing.

[制御方法について]
図9を参照して、本実施形態に係るエンジン1の制御方法について以下に説明する。点火制御部72が、既定の点火時期の目標値に応じて気筒11の燃焼室12内で点火を行うように点火プラグ19を制御する(ステップS1)。圧力信号取得部42が圧力信号を取得し、かつクランク角取得部43がクランク角の検出値θを取得する(ステップS2)。角度−圧力信号算出部44が、圧力信号をクランク角の検出値θに関連付けた角度−圧力信号を算出する(ステップS3)。フィルタ部45が、角度−圧力信号に対して所定の遮断周波数よりも高い周波数の成分を逓減するフィルタ処理を施す(ステップS4)。
[About control method]
With reference to FIG. 9, the control method of the engine 1 which concerns on this embodiment is demonstrated below. The ignition control unit 72 controls the spark plug 19 so as to perform ignition in the combustion chamber 12 of the cylinder 11 according to a predetermined target value of ignition timing (step S1). The pressure signal acquisition unit 42 acquires the pressure signal, and the crank angle acquisition unit 43 acquires the detected value θ of the crank angle (step S2). The angle-pressure signal calculation unit 44 calculates an angle-pressure signal in which the pressure signal is associated with the crank angle detection value θ (step S3). The filter unit 45 performs a filtering process for gradually decreasing the frequency component higher than the predetermined cutoff frequency with respect to the angle-pressure signal (step S4).

変化率算出部51が、角度−圧力信号上で、燃焼室12内の各燃焼サイクルにおいて、クランク角の検出値θの一定区間にて変化する角度−圧力信号の強度Iの割合である複数の変化率Cを算出かつ記憶する(ステップS5)。変化率選別部52が、各燃焼サイクルにおいて複数の変化率Cの最大変化率Mを選別する(ステップS6)。強度推定値算出部53が、最大変化率Mに基づいてノッキング強度の推定値Kを算出する(ステップS7)。ノッキング発生判定部61が、ノッキング強度の推定値Kが第1のノッキング閾値T1よりも小さいか否かを判定する(ステップS8)。   The change rate calculation unit 51 has a plurality of ratios of the intensity I of the angle-pressure signal that changes in a certain section of the detected value θ of the crank angle in each combustion cycle in the combustion chamber 12 on the angle-pressure signal. The change rate C is calculated and stored (step S5). The change rate selection unit 52 selects the maximum change rate M of the plurality of change rates C in each combustion cycle (step S6). The strength estimated value calculation unit 53 calculates the knocking strength estimated value K based on the maximum rate of change M (step S7). The knocking occurrence determination unit 61 determines whether or not the knocking strength estimated value K is smaller than the first knocking threshold value T1 (step S8).

ノッキング発生判定部61が、ノッキング強度の推定値Kが第1のノッキング閾値T1以上であると判断した場合(NO)、ノッキングが発生したと判定する(ステップS9)。この場合、ノッキング強度識別部62が、ノッキング強度の推定値Kを第2〜第4の強度レベルLv2〜Lv4のいずれに対応するかを識別する(ステップS10)。点火時期算出部71が、識別された第2〜第4の強度レベルLv2〜Lv4の1つに応じて予め設定されたリタード量に基づいて、点火時期の目標値を遅らせるように補正する(ステップS11)。点火制御部72が、補正された点火時期の目標値に応じて気筒11の燃焼室12内で点火を行うように点火プラグ19を制御する(ステップS12)。その一方で、ノッキング発生判定部61が、ノッキング強度の推定値Kが第1のノッキング閾値T1よりも小さいと判断した場合(YES)、ノッキングが発生していないと判定する(ステップS13)。この場合、現状の点火時期を維持する(ステップ14)。   When the knocking occurrence determination unit 61 determines that the knocking strength estimated value K is equal to or greater than the first knocking threshold value T1 (NO), it determines that knocking has occurred (step S9). In this case, the knocking strength identifying unit 62 identifies which of the second to fourth strength levels Lv2 to Lv4 corresponds to the knocking strength estimated value K (step S10). The ignition timing calculation unit 71 corrects the target value of the ignition timing to be delayed based on the retard amount set in advance according to one of the identified second to fourth intensity levels Lv2 to Lv4 (step) S11). The ignition control unit 72 controls the spark plug 19 so as to perform ignition in the combustion chamber 12 of the cylinder 11 in accordance with the corrected target value of the ignition timing (step S12). On the other hand, when the knocking occurrence determination unit 61 determines that the knocking strength estimated value K is smaller than the first knocking threshold value T1 (YES), it determines that knocking has not occurred (step S13). In this case, the current ignition timing is maintained (step 14).

しかしながら、本発明はこれに限定されず、本発明の制御方法においては、上記制御システムの変形例等に対応してそのステップが変更されてもよい。   However, the present invention is not limited to this, and in the control method of the present invention, the steps may be changed in accordance with the modified example of the control system.

以上、本実施形態に係る制御装置3によれば、気筒11にその外側から接触するように取り付けられる座金センサ32から送られる燃焼圧力の圧力信号をクランクシャフト17のクランク角に関連付けた角度−圧力信号を用いるので、筒内角度−圧力信号のように、ノイズ除去のためにDFT、STFT等の処理を行う必要がなく、演算負荷を低減することができる。その結果、ノッキングの判定時間を短縮することができて、ノッキングを解消するための応答性を向上させることができる。さらに、上記回転−圧力信号を用いて、気筒11内のノッキング強度の推定値Kを算出し、かかるノッキング強度の推定値Kを用いてノッキングが発生したか否かを判定するので、ノッキングの判定精度を高めることができる。ひいては、ノッキングを確実に解消することができる。付随的には、座金センサ32のコストは筒内圧力センサのコストと比較して低くすることができるので、製造コストを低減できる。また、座金センサ32が、座金型になっており、かつ気筒11にその外側から接触するように取り付けられるので、取付が容易になっている。特に、座金センサ32がシリンダヘッド15と点火プラグ19との間で締め付けられるので、取付がより容易になる。   As described above, according to the control device 3 according to the present embodiment, the angle-pressure in which the pressure signal of the combustion pressure sent from the washer sensor 32 attached so as to come into contact with the cylinder 11 from the outside is associated with the crank angle of the crankshaft 17. Since the signal is used, it is not necessary to perform processing such as DFT and STFT for noise removal as in the in-cylinder angle-pressure signal, and the calculation load can be reduced. As a result, knocking determination time can be shortened, and responsiveness for eliminating knocking can be improved. Further, the knocking strength estimated value K in the cylinder 11 is calculated using the rotation-pressure signal, and it is determined whether knocking has occurred using the knocking strength estimated value K. Accuracy can be increased. As a result, knocking can be reliably eliminated. In addition, since the cost of the washer sensor 32 can be made lower than the cost of the in-cylinder pressure sensor, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the washer sensor 32 is a washer mold and is attached so as to be in contact with the cylinder 11 from the outside, the attachment is easy. In particular, since the washer sensor 32 is tightened between the cylinder head 15 and the spark plug 19, the attachment becomes easier.

本実施形態に係る制御装置3によれば、吸気バルブ22及び排気バルブ23を閉じた状態で検出された燃焼圧力に対応する圧力信号は、吸気バルブ22及び排気バルブ23の着座時に生ずる振動の影響を受けないので、燃焼安定性の判定精度を高めることができる。付随的には、演算処理に用いられる圧力信号が限定されるので、演算負荷を低減することができる。   According to the control device 3 according to the present embodiment, the pressure signal corresponding to the combustion pressure detected with the intake valve 22 and the exhaust valve 23 being closed is influenced by the vibration generated when the intake valve 22 and the exhaust valve 23 are seated. Therefore, the determination accuracy of combustion stability can be improved. Incidentally, since the pressure signal used for the calculation process is limited, the calculation load can be reduced.

本実施形態に係る制御装置3によれば、クランク角の検出値θの一定区間にて変化する角度−圧力信号の強度Iの割合である複数の変化率Cの最大変化率Mは、ノッキングの評価項目として一般的に用いられるノッキング強度に対して高い相関性を有しており、さらに、このような最大変化率Mから算出されるノッキング強度の推定値Kに基づいて、ノッキングが発生したか否かが判定されるので、ノッキングの判定精度を極めて高くすることができる。なお、最大変化率Mの代わりに、複数の変化率Cのうち最大変化率Mと実質的に等しいものを用いた場合にも、同様の効果を得ることができる。   According to the control device 3 according to the present embodiment, the maximum change rate M of the plurality of change rates C, which is the ratio of the angle-pressure signal intensity I that changes in a certain section of the crank angle detection value θ, is determined by knocking. Has a high correlation with the knocking intensity generally used as an evaluation item, and whether knocking occurred based on the estimated value K of the knocking intensity calculated from the maximum rate of change M Since it is determined whether or not, knocking determination accuracy can be made extremely high. Note that the same effect can be obtained when a plurality of change rates C that are substantially equal to the maximum change rate M are used instead of the maximum change rate M.

本実施形態に係る制御装置3によれば、上述のような高精度のノッキングの判定によって、ノッキングが発生したと判断された場合に点火時期を遅らせるので、ノッキングを確実に解消することができる。   According to the control device 3 according to the present embodiment, the ignition timing is delayed when it is determined that knocking has occurred by the highly accurate determination of knocking as described above, so that knocking can be reliably eliminated.

本実施形態に係る制御装置3によれば、ノッキング強度の推定値Kを予め設定された複数の強度レベルに分けて、これらの強度レベルのいずれかに応じてリタード量を変更するので、適切な点火時期の補正が可能になり、ノッキングを確実に解消することができる。また、リタード量は予め設定されるので、リタード量を算出するための演算負荷を低減することができる。その結果、ノッキングの判定時間を短縮することができて、ノッキングを解消するための応答性を向上させることができる。付随的には、ノッキングを確実に解消することによって、安定的な燃焼状態を得ることができる。   According to the control device 3 according to the present embodiment, the estimated value K of the knocking strength is divided into a plurality of preset strength levels, and the retard amount is changed according to any of these strength levels. The ignition timing can be corrected, and knocking can be reliably eliminated. Moreover, since the retard amount is set in advance, the calculation load for calculating the retard amount can be reduced. As a result, knocking determination time can be shortened, and responsiveness for eliminating knocking can be improved. In addition, a stable combustion state can be obtained by reliably eliminating knocking.

ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention can be modified and changed based on its technical idea.

[実施例1]
実施例1について説明する。実施例1では、座金センサ32に加えて、筒内圧力センサをシリンダヘッド15に取り付けた上記実施形態のエンジン1を用いた。特に、エンジン1は直列4気筒エンジンとした。エンジン1の運転条件については、ノッキングを意図的に発生させるべく、エンジン1の回転速度を2000rpmとし、エンジン1の負荷をスロットル全開(Wide Open Throttle)状態(全負荷状態)とし、点火時期のクランク角を、BTDC(Before Top Dead Center、圧縮上死点基準)に対して20.2°とした。フィルタ部45ではローパスフィルタ処理を実施し、かかるローパスフィルタ処理の遮断周波数は100Hzとした。
[Example 1]
Example 1 will be described. In Example 1, in addition to the washer sensor 32, the engine 1 of the above embodiment in which the cylinder pressure sensor was attached to the cylinder head 15 was used. In particular, the engine 1 is an in-line four-cylinder engine. Regarding the operating conditions of the engine 1, in order to intentionally generate knocking, the rotational speed of the engine 1 is set to 2000 rpm, the load of the engine 1 is set to the wide open throttle state (full load state), and the ignition timing crank The angle was 20.2 ° with respect to BTDC (Before Top Dead Center). The filter unit 45 performs low-pass filter processing, and the cutoff frequency of the low-pass filter processing is 100 Hz.

このような運転条件の下、座金センサ32により角度−圧力信号を取得し、かかる圧力信号に基づく角度−圧力信号を算出し、さらに、角度−圧力信号から複数の変化率C間の最大変化率Mを算出した。なお、角度−圧力信号は、クランク角がBTDCに対して20°からATDC(After Top Dead Center、圧縮上死点基準)に対して30°までとする期間にて取得し、かつ最大変化率Mの算出に用いるクランク角の検出値θの一定区間は0.1°とした。   Under such operating conditions, an angle-pressure signal is acquired by the washer sensor 32, an angle-pressure signal based on the pressure signal is calculated, and a maximum change rate between a plurality of change rates C from the angle-pressure signal. M was calculated. The angle-pressure signal is acquired during a period in which the crank angle is 20 ° with respect to BTDC and 30 ° with respect to ATDC (After Top Dead Center), and the maximum change rate M The fixed interval of the detected value θ of the crank angle used for the calculation of the angle was 0.1 °.

[比較例1]
比較例1について説明する。比較例1では、実施例1と同様のエンジンを用いた。さらに、比較例1では、実施例1と同条件で、実施例1にて圧力信号を取得することと同時に筒内圧力センサから筒内圧力信号を取得し、かかる筒内圧力信号に基づいて筒内角度−圧力信号を算出し、さらに、筒内角度−圧力信号から筒内最大変化率N及びノッキング強度KIを算出した。なお、角度−圧力信号を取得する期間、及び筒内最大変化率Nの算出に用いるクランク角の検出値θの一定区間もまた、実施例1と同様とした。
[Comparative Example 1]
Comparative Example 1 will be described. In Comparative Example 1, the same engine as in Example 1 was used. Further, in the first comparative example, under the same conditions as in the first embodiment, the pressure signal is obtained in the first embodiment, and at the same time, the in-cylinder pressure signal is obtained from the in-cylinder pressure sensor. The internal angle-pressure signal was calculated, and the in-cylinder maximum change rate N and knocking strength KI were calculated from the in-cylinder angle-pressure signal. The period during which the angle-pressure signal is acquired and the constant section of the crank angle detection value θ used for calculating the in-cylinder maximum change rate N are also the same as in the first embodiment.

このような実施例1及び比較例1において、実施例1の最大変化率Mと比較例1の筒内最大変化率Nとの相関関係を確認し、さらに、比較例1におけるノッキング強度KIと筒内最大変化率Nとの相関関係を確認した。その結果、図10に示すような最大変化率Mと筒内最大変化率Nとの相関図が得られ、かつ図11に示すようなノッキング強度KIと筒内最大変化率Nとの相関図が得られた。なお、図10においては、横軸Nが筒内最大変化率N(bar/°)を示し、かつ縦軸Mが最大変化率M(V/°)を示す。図11においては、横軸Nが筒内最大変化率N(bar/°)を示し、かつ縦軸KIがノッキング強度KI(bar)を示す。また、図10及び図11の相関図のそれぞれには、本実施例により得られた複数回の燃焼サイクルのデータがプロットされている。   In such Example 1 and Comparative Example 1, the correlation between the maximum change rate M of Example 1 and the in-cylinder maximum change rate N of Comparative Example 1 was confirmed, and the knocking strength KI and the cylinder in Comparative Example 1 were further confirmed. The correlation with the maximum change rate N was confirmed. As a result, a correlation diagram between the maximum change rate M and the in-cylinder maximum change rate N as shown in FIG. 10 is obtained, and the correlation diagram between the knocking strength KI and the in-cylinder maximum change rate N as shown in FIG. Obtained. In FIG. 10, the horizontal axis N indicates the in-cylinder maximum change rate N (bar / °), and the vertical axis M indicates the maximum change rate M (V / °). In FIG. 11, the horizontal axis N indicates the maximum in-cylinder change rate N (bar / °), and the vertical axis KI indicates the knocking strength KI (bar). In addition, in each of the correlation diagrams of FIG. 10 and FIG. 11, data of a plurality of combustion cycles obtained by the present embodiment are plotted.

図10に示すように、実施例1の最大変化率Mと比較例1の筒内最大変化率Nとの相関係数は0.724であり、相関係数Rは0.7以上であった。図11に示すように、比較例1におけるノッキング強度KIと筒内最大変化率Nとの相関係数Rは0.848であり、相関係数Rは0.7以上であった。そのため、最大変化率Mと筒内最大変化率Nとの相関性が高いことが確認でき、かつノッキング強度KIと筒内最大変化率Nとの相関性が高いことが確認できた。これらの相関性に基づいて、最大変化率Mとノッキング強度KIとの相関性が高いこともまた確認できた。かかる相関性によれば、最大変化率Mから筒内最大変化率Nを推定し、さらに、筒内最大変化率Nからノッキング強度KIを推定できることが確認できた。なお、図11に示すように第1のノッキング閾値T1を設定した場合には、ノッキング閾値T1よりも小さな範囲にプロットされたデータの燃焼サイクルでは、ノッキングが発生していないと判定され、かつノッキング閾値T1以上の範囲にプロットされたデータの燃焼サイクルでは、ノッキングが発生したと判定されることとなった。   As shown in FIG. 10, the correlation coefficient between the maximum change rate M of Example 1 and the in-cylinder maximum change rate N of Comparative Example 1 was 0.724, and the correlation coefficient R was 0.7 or more. . As shown in FIG. 11, the correlation coefficient R between the knocking strength KI and the in-cylinder maximum change rate N in Comparative Example 1 was 0.848, and the correlation coefficient R was 0.7 or more. Therefore, it was confirmed that the maximum change rate M and the in-cylinder maximum change rate N were highly correlated, and that the correlation between the knocking strength KI and the in-cylinder maximum change rate N was high. Based on these correlations, it was also confirmed that the correlation between the maximum change rate M and the knocking strength KI was high. According to this correlation, it was confirmed that the in-cylinder maximum change rate N can be estimated from the maximum change rate M, and that the knocking strength KI can be estimated from the in-cylinder maximum change rate N. When the first knocking threshold T1 is set as shown in FIG. 11, it is determined that knocking has not occurred in the combustion cycle of the data plotted in a range smaller than the knocking threshold T1, and knocking is performed. It was determined that knocking occurred in the combustion cycle of the data plotted in the range above the threshold value T1.

[実施例2]
本発明の実施例2について説明する。本実施例では、上記実施形態と同様の構成を有するエンジン1を用い、かかるエンジン1を、その回転速度を2000rpmとし、かつその負荷をスロットル全開状態とした条件で運転した。さらに、かかる条件にてトレースノッキングが発生した場合のリタード量を1°に設定し、同条件にてライトノッキングが発生した場合のリタード量を4°に設定し、かつ同条件にてヘビーノッキングが発生した場合のリタード量を8°に設定した。その結果、トレースノッキング、ライトノッキング、及びヘビーノッキングが発生した場合のそれぞれにおいて、ノッキングを解消することができた。
[Example 2]
A second embodiment of the present invention will be described. In this example, the engine 1 having the same configuration as that of the above embodiment was used, and the engine 1 was operated under the condition that the rotational speed was 2000 rpm and the load was fully opened. Furthermore, the retard amount when trace knocking occurs under such conditions is set to 1 °, the retard amount when light knocking occurs under the same conditions is set to 4 °, and heavy knocking is performed under the same conditions. When generated, the retard amount was set to 8 °. As a result, knocking could be eliminated in each of cases where trace knocking, light knocking, and heavy knocking occurred.

1 ガソリン直噴エンジン(エンジン)
11 気筒
12 燃焼室
17 クランクシャフト
19 点火プラグ
22 吸気バルブ
23 排気バルブ
3 制御装置
32 座金型の圧力センサ(座金センサ)
43 クランク角取得部
44 角度−圧力信号算出部
45 フィルタ部
46 ノッキング強度推定部
47 ノッキング判定部
48 点火調節部
51 変化率算出部
52 変化率選別部
53 強度推定値算出部
62 ノッキング強度識別部
θ クランク角の検出値
I 角度−圧力信号の強度
C 変化率
M 複数の変化率の最大値(最大変化率)
K ノッキング強度の推定値
Lv1〜Lv4 第1〜第4の強度レベル
1 Gasoline direct injection engine (engine)
11 Cylinder 12 Combustion chamber 17 Crankshaft 19 Spark plug 22 Intake valve 23 Exhaust valve 3 Controller 32 Washer type pressure sensor (washer sensor)
43 Crank angle acquisition unit 44 Angle-pressure signal calculation unit 45 Filter unit 46 Knocking strength estimation unit 47 Knocking determination unit 48 Ignition adjustment unit 51 Change rate calculation unit 52 Change rate selection unit 53 Strength estimated value calculation unit 62 Knocking strength identification unit θ Crank angle detection value I Angle-pressure signal intensity C Change rate M Maximum value of multiple change rates (maximum change rate)
K knocking strength estimated values Lv1 to Lv4 1st to 4th strength levels

Claims (6)

内燃機関における気筒の燃焼室内の燃焼圧力を検出可能とするように前記気筒にその外側から接触し、かつ前記燃焼圧力に応じて圧力信号を出力するように構成される座金型の圧力センサと、
前記内燃機関のクランクシャフトのクランク角を取得するように構成されるクランク角取得部と
を備え、
前記内燃機関を前記気筒内のノッキングの発生に応じて制御可能に構成される内燃機関の制御装置であって、
前記圧力信号を前記クランク角に関連付けた角度−圧力信号を算出するように構成される角度−圧力信号算出部と、
前記回転−圧力信号を用いて、前記気筒内のノッキング強度の推定値を算出するように構成されるノッキング強度推定部と、
前記ノッキング強度の推定値に基づいて、前記気筒内でノッキングが発生したか否かを判定するように構成されるノッキング判定部と
を備える内燃機関の制御装置。
A washer-type pressure sensor configured to come into contact with the cylinder from outside so as to be able to detect a combustion pressure in a combustion chamber of the cylinder in the internal combustion engine and to output a pressure signal in accordance with the combustion pressure;
A crank angle acquisition unit configured to acquire a crank angle of a crankshaft of the internal combustion engine,
A control device for an internal combustion engine configured to be able to control the internal combustion engine in response to occurrence of knocking in the cylinder,
An angle-pressure signal calculator configured to calculate an angle-pressure signal associated with the crank angle of the pressure signal;
A knocking strength estimator configured to calculate an estimated value of the knocking strength in the cylinder using the rotation-pressure signal;
A control device for an internal combustion engine, comprising: a knock determination unit configured to determine whether knocking has occurred in the cylinder based on the estimated value of the knocking strength.
前記角度−圧力信号算出部が、前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの両方を閉じた状態の前記クランク角の範囲内で前記角度−圧力信号を算出するように構成されている、請求項1の内燃機関の制御装置。   2. The angle-pressure signal calculation unit is configured to calculate the angle-pressure signal within a range of the crank angle in a state where both an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine are closed. Control device for internal combustion engine. ノッキング強度推定部が、
前記角度−圧力信号に基づいて、前記燃焼室内の各燃焼サイクルにて、前記クランク角の一定区間にて変化する前記角度−圧力信号の強度の割合である複数の変化率を算出するように構成される変化率算出部と、
前記燃焼室内の各燃焼サイクルにおける前記複数の変化率のうち1つの選別変化率を選別するように構成される変化率選別部と、
前記選別変化率を用いて、前記ノッキング強度の推定値を算出するように構成される強度推定値算出部と
を有する、請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。
The knocking strength estimation unit
Based on the angle-pressure signal, a plurality of change rates, which are ratios of the intensity of the angle-pressure signal that changes in a certain section of the crank angle, are calculated in each combustion cycle in the combustion chamber. A rate-of-change calculating unit,
A change rate selecting unit configured to select one selected change rate among the plurality of change rates in each combustion cycle in the combustion chamber;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising: an intensity estimated value calculation unit configured to calculate an estimated value of the knocking intensity using the selection change rate.
前記選別変化率が前記複数の変化率の最大値となっている、請求項3に記載の内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the selection change rate is a maximum value of the plurality of change rates. 前記ノッキング判定部が、前記ノッキングが発生したと判定した場合、前記ノッキングを解消すべく前記気筒の燃焼室内における点火の時期を遅らせるように点火プラグを制御する構成である点火制御部をさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。   When the knocking determination unit determines that the knocking has occurred, the knocking determination unit further includes an ignition control unit configured to control a spark plug so as to delay the timing of ignition in the combustion chamber of the cylinder so as to eliminate the knocking. Item 5. The control device for an internal combustion engine according to any one of Items 1 to 4. 前記ノッキング判定部が、
前記ノッキング強度の推定値を予め設定された複数の強度レベルのいずれに対応するかを識別するように構成されるノッキング強度識別部
をさらに有し、
前記点火制御部が、識別された前記強度レベルに応じて予め設定されたリタード量に基づいて前記点火の時期を遅らせるように構成されている、請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
The knock determination unit
A knocking strength identification unit configured to identify which of the plurality of preset strength levels corresponds to the estimated value of the knocking strength;
6. The control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the ignition control unit is configured to delay the ignition timing based on a retard amount set in advance according to the identified intensity level.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59125034A (en) * 1982-12-29 1984-07-19 Nissan Motor Co Ltd Knocking detecting device of internal-combustion engine
JPS6255460A (en) * 1985-09-03 1987-03-11 Nissan Motor Co Ltd Ignition timing controlling device for multi-cylinder internal combustion engine
JPS63243457A (en) * 1987-03-27 1988-10-11 Fuji Heavy Ind Ltd Knocking controller for internal combustion engine
JPH0390833A (en) * 1989-09-01 1991-04-16 Nissan Motor Co Ltd Knocking detecting device for internal combustion engine
JP2001152952A (en) * 1999-11-26 2001-06-05 Ngk Spark Plug Co Ltd Method of controlling internal combustion engine
JP2001355484A (en) * 2000-06-15 2001-12-26 Nissan Motor Co Ltd Compressed self-ignition type internal combustion engine
JP2002364447A (en) * 2001-06-08 2002-12-18 Toyota Motor Corp Knocking detection device for internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59125034A (en) * 1982-12-29 1984-07-19 Nissan Motor Co Ltd Knocking detecting device of internal-combustion engine
JPS6255460A (en) * 1985-09-03 1987-03-11 Nissan Motor Co Ltd Ignition timing controlling device for multi-cylinder internal combustion engine
JPS63243457A (en) * 1987-03-27 1988-10-11 Fuji Heavy Ind Ltd Knocking controller for internal combustion engine
JPH0390833A (en) * 1989-09-01 1991-04-16 Nissan Motor Co Ltd Knocking detecting device for internal combustion engine
JP2001152952A (en) * 1999-11-26 2001-06-05 Ngk Spark Plug Co Ltd Method of controlling internal combustion engine
JP2001355484A (en) * 2000-06-15 2001-12-26 Nissan Motor Co Ltd Compressed self-ignition type internal combustion engine
JP2002364447A (en) * 2001-06-08 2002-12-18 Toyota Motor Corp Knocking detection device for internal combustion engine

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