JP2018172996A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Hiroyuki Omata
陽之 大亦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the detection accuracy of knocking which occurs during an expansion stroke of a cylinder.SOLUTION: In a control device of an internal combustion engine which detects vibration transmitted to a cylinder block for encapsulating cylinders by a knock sensor, and determines the presence or absence of knocking which occurs in the cylinders by referring to a vibration signal, the control device stores a magnitude of the vibration of noise other than that resulting from the knocking which occurs according to an operation region of the internal combustion engine in each of individual regions of the internal combustion engine in a memory, and when determining the presence or absence of the knocking, the control device reads the magnitude of the noise corresponding to a current operation region of the internal combustion engine from the memory, and compares a value obtained by subtracting the magnitude from a vibration signal which is obtained by the knock sensor with a determination threshold.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that controls an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

内燃機関のシリンダブロックに設置した振動式のノックセンサを介してノッキングを感知し、ノッキングが起こっている場合には点火タイミングを遅角させるとともに、ノッキングが起こらない限りにおいて点火タイミングを進角させるノックコントロールシステムが公知である(例えば、下記特許文献を参照)。   Knock is sensed via a vibration type knock sensor installed in the cylinder block of the internal combustion engine. When knocking occurs, the ignition timing is retarded, and the knocking timing is advanced as long as knocking does not occur. Control systems are known (see, for example, the following patent document).

特開2017−040236号公報JP 2017-040236 A

ノックセンサが検出するのは、ノッキングに起因して生じる振動だけではない。ノックセンサには、ノッキングが起こらなくとも元々存在する、運転中の内燃機関の振動も入力される。つまり、ノックセンサを介して得られる振動信号には、バックグラウンドノイズが混入している。バックグラウンドノイズの大きさは、内燃機関の運転領域によって増減する。高負荷運転時は、低負荷運転時と比較して、バックグラウンドノイズのレベルが大きくなる。   The knock sensor detects not only vibration caused by knocking. The knock sensor is also input with the vibration of the operating internal combustion engine that originally exists even if knocking does not occur. That is, background noise is mixed in the vibration signal obtained via the knock sensor. The magnitude of the background noise varies depending on the operating region of the internal combustion engine. The background noise level is greater during high load operation than during low load operation.

バックグラウンドノイズの影響を適切に取り除くために、従来、振動信号を所定周期で反復的にサンプリングするとともに、直近の過去の複数回のサンプリング機会において得られた振動信号の振幅の複数の極大値を平均することでバックグラウンドノイズの大きさを求め、そのバックグラウンドノイズ分を振動信号から減じたものを判定閾値と比較してノッキングの有無を判定するようにしていた。   In order to appropriately remove the influence of background noise, conventionally, vibration signals are repeatedly sampled at a predetermined period, and plural maximum values of amplitudes of vibration signals obtained in the past multiple sampling opportunities are obtained. The magnitude of the background noise is obtained by averaging, and the result obtained by subtracting the background noise from the vibration signal is compared with a determination threshold value to determine the presence or absence of knocking.

しかしながら、このような手法によっても、内燃機関の運転領域が急変する場合、特にエンジン負荷率が急増大することでバックグラウンドノイズが急に大きくなる事象には対処できない。その結果、振動信号を参照するノックコントロールシステムにおいて、実際にはノッキングが起こっていないにもかかわらず、バックグラウンドノイズの振動をノッキングによるものと誤認して、不必要に点火タイミングを遅角補正してしまうことがあり得た。点火タイミングの遅角化は、内燃機関の熱機械変換効率の低下、ひいては出力または燃費性能の低下に繋がるため、決して好ましくない。   However, even with such a method, when the operating range of the internal combustion engine changes suddenly, it is not possible to cope with an event in which the background noise suddenly increases particularly when the engine load factor increases rapidly. As a result, in the knock control system that refers to the vibration signal, even though knocking does not actually occur, the background noise vibration is mistakenly attributed to knocking, and the ignition timing is unnecessarily corrected. It could have happened. Reducing the ignition timing is not preferable because it leads to a decrease in the thermomechanical conversion efficiency of the internal combustion engine, and consequently a decrease in output or fuel consumption performance.

本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、気筒の膨脹行程中に起こるノッキングの検出精度を向上させることを所期の目的としている。   The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems for the first time, and an object thereof is to improve the detection accuracy of knocking that occurs during the expansion stroke of a cylinder.

上述した課題を解決するべく、気筒を内包するシリンダブロックに伝わる振動をノックセンサを介して検出し、その振動信号を参照して気筒におけるノッキングの有無を判定するものであって、
内燃機関の運転領域に応じて発生する、ノッキングに起因して発生する振動以外のノイズの振動の大きさを、内燃機関の個々の運転領域毎にメモリに記憶しており、ノッキングの有無を判定するにあたり、現在の内燃機関の運転領域に対応するノイズの振動の大きさをメモリから読み出し、ノックセンサを介して得られる振動信号からこれを減じたものを判定閾値と比較する内燃機関の制御装置を構成した。
In order to solve the above-described problem, vibration transmitted to a cylinder block containing a cylinder is detected via a knock sensor, and the presence or absence of knocking in the cylinder is determined with reference to the vibration signal.
The magnitude of noise vibration other than the vibration caused by knocking, which occurs according to the operating region of the internal combustion engine, is stored in the memory for each individual operating region of the internal combustion engine, and the presence or absence of knocking is determined. In doing so, a control device for an internal combustion engine which reads out the magnitude of noise vibration corresponding to the current operating region of the internal combustion engine from a memory and compares the vibration signal obtained via the knock sensor with a determination threshold value. Configured.

本発明によれば、気筒の膨脹行程中に起こるノッキングの検出精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of knocking that occurs during the expansion stroke of a cylinder.

本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the internal combustion engine for vehicles and control apparatus in one Embodiment of this invention. 同実施形態の制御装置がメモリに記憶保持するバックグラウンドノイズの大きさのマップデータを例示する図。The figure which illustrates the map data of the magnitude | size of the background noise which the control apparatus of the embodiment memorize | stores in memory. 同実施形態においてノックセンサを介して検出される、バックグラウンドノイズを含む振動を例示する図。The figure which illustrates the vibration containing a background noise detected via a knock sensor in the same embodiment.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、ポート噴射式の4ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒1(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示している)を具備する。各気筒1の吸気ポート13近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を気筒1毎に設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine of the present embodiment is a port injection type four-stroke spark ignition engine, and includes a plurality of cylinders 1 (for example, three cylinders, one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port 13 of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided for each cylinder 1. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポート13へと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port 13 of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポート14から外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port 14 of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、特にサージタンク33に接続している。   The external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 realizes a so-called high pressure loop EGR, and an external EGR passage 21 that connects the upstream side of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 and the downstream side of the throttle valve 32 in the intake passage 3. The EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21 and the EGR valve 23 that opens and closes the EGR passage 21 and controls the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 21 are used as elements. The inlet of the EGR passage 21 is connected to the exhaust manifold 42 in the exhaust passage 4 or a predetermined location downstream thereof. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, particularly to the surge tank 33.

本実施形態の内燃機関には、各気筒1の少なくとも吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できるVVT(Variable Valve Timing)機構6が付随している。吸気バルブタイミングを調節するためのVVT機構6は、各気筒1の吸気バルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧(潤滑油圧)によって変化させるベーン式のものや、電動機によって変化させる電動式のもの(モータドライブVVT)である。周知の通り、カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置(図示せず)が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット(または、プーリ)と、カムシャフト側に設けたカムスプロケット(または、プーリ)と、これらスプロケット(または、プーリ)に巻き掛けるタイミングチェーン(または、タイミングベルト)とを要素とする。VVT機構6は、カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。   The internal combustion engine of the present embodiment is accompanied by a VVT (Variable Valve Timing) mechanism 6 that can variably control at least the opening / closing timing of the intake valve of each cylinder 1. The VVT mechanism 6 for adjusting the intake valve timing is changed by a vane type that changes the rotation phase of the camshaft that drives the intake valve of each cylinder 1 with respect to the crankshaft by hydraulic pressure (lubricating oil pressure) or by an electric motor. It is an electric type (motor drive VVT). As is well known, the camshaft is supplied with a rotational driving force from a crankshaft that is an output shaft of the internal combustion engine, and rotates following the crankshaft. A winding transmission device (not shown) for transmitting a rotational driving force is interposed between the crankshaft and the camshaft. The winding transmission device includes a crank sprocket (or pulley) provided on the crankshaft side, a cam sprocket (or pulley) provided on the camshaft side, and a timing chain (or pulley) wound around these sprockets (or pulleys). , Timing belt). The VVT mechanism 6 changes the rotation phase of the camshaft relative to the crankshaft by rotating the camshaft relative to the cam sprocket, thereby changing the opening / closing timing of the intake valve.

同様に、排気バルブタイミングを調節するためのVVT機構は、各気筒1の排気バルブを駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を液圧や電動機によって変化させるものである。なお、このVVT機構は存在しないことがあり、その場合、排気バルブの開閉タイミングは不変である。   Similarly, the VVT mechanism for adjusting the exhaust valve timing changes the rotational phase of the camshaft that drives the exhaust valve of each cylinder 1 with respect to the crankshaft by hydraulic pressure or an electric motor. Note that this VVT mechanism may not exist, and in this case, the opening / closing timing of the exhaust valve is not changed.

本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   An ECU (Electronic Control Unit) 0 serving as a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求されるエンジン負荷率)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、気筒1に連なる吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、複数の気筒1を内包しているシリンダブロック10の振動の大きさを検出する振動式のノックセンサ5から出力される振動信号h等が入力される。   The input interface of the ECU 0 includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, and an accelerator pedal. The accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the engine or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (so-called required engine load factor), an intake passage 3 connected to the cylinder 1 (especially a surge tank) 33) an intake air temperature / intake pressure signal e output from a temperature / pressure sensor for detecting intake air temperature and intake pressure, and a cooling water temperature signal f output from a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature indicating the temperature of the internal combustion engine. The cam angle signal g output from the cam angle sensor at a plurality of cam angles of the intake camshaft includes a plurality of cylinders 1. Vibration signal h or the like to be output from the vibration type knock sensor 5 for detecting the magnitude of the vibration of the cylinder block 10 is entered.

ECU0の出力インタフェースからは、イグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、VVT機構6に対してバルブタイミングの制御信号m等を出力する。   From the output interface of the ECU 0, the ignition signal i for the igniter, the fuel injection signal j for the injector 11, the opening operation signal k for the throttle valve 32, the opening operation signal l for the EGR valve 23, VVT. A valve timing control signal m or the like is output to the mechanism 6.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率(または、EGR量)、吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Based on the engine speed, the intake air amount, etc., the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, required EGR rate (or EGR rate) Amount), opening / closing timing of the intake valve and / or exhaust valve, and the like. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, l and m corresponding to the operation parameters via the output interface.

VVT機構6が具現する吸気バルブの開閉タイミングは、そのときの内燃機関の運転領域[エンジン回転数,要求負荷率(または、サージタンク33内吸気圧、スロットルバルブ32の開度、気筒1に充填される吸気(新気)量若しくは燃料噴射量)]に応じて設定する。   The opening and closing timing of the intake valve embodied by the VVT mechanism 6 is the operating region of the internal combustion engine at that time [engine speed, required load factor (or intake pressure in the surge tank 33, opening of the throttle valve 32, filling into the cylinder 1) Intake (fresh air) amount or fuel injection amount)] to be set.

また、気筒1に充填された混合気への点火タイミングは、そのときの内燃機関の運転領域に応じた基本タイミングに、ノックコントロールシステムによる補正量を加味して決定する。即ち、ECU0は、振動信号hを参照して、気筒1におけるノッキングの有無を判定する。そして、気筒1においてノッキングが起こったと判定した場合には、以後ノッキングが起こらなくなるまで当該気筒1の点火タイミングを徐々に遅角させる。他方、ノッキングが起こっていないと判定した場合には、ノッキングが起こらない限りにおいて(また、MBT(Minimum advance for Best Torque)を上限として)当該気筒1の点火タイミングを徐々に進角させる。ノッキングの有無の判定及び点火タイミングの遅角/進角補正は、各気筒1毎に個別に行うことが可能である。   Further, the ignition timing for the air-fuel mixture filled in the cylinder 1 is determined by adding the correction amount by the knock control system to the basic timing corresponding to the operating region of the internal combustion engine at that time. That is, the ECU 0 refers to the vibration signal h and determines whether or not the cylinder 1 is knocked. When it is determined that knocking has occurred in the cylinder 1, the ignition timing of the cylinder 1 is gradually retarded until knocking does not occur thereafter. On the other hand, if it is determined that knocking has not occurred, the ignition timing of the cylinder 1 is gradually advanced as long as knocking does not occur (and MBT (Minimum Advance for Best Torque) is the upper limit). The determination of the presence or absence of knocking and the retard / advance correction of the ignition timing can be performed individually for each cylinder 1.

ノックセンサ5を介して得られる振動信号hには、ノッキングが起こらなくとも元々発生する、運転中の内燃機関の振動も入力される。要するに、振動信号hにはバックグラウンドノイズが混入している。バックグラウンドノイズの大きさは、内燃機関の運転領域によって増減する。例えば、高負荷運転時は、低負荷運転時と比較して、バックグラウンドノイズのレベルが大きくなる。それ故に、そのノイズの振動を、ノッキングに起因した振動と誤認しないようにする手立てが必要となる。   The vibration signal h obtained via the knock sensor 5 is also input with the vibration of the internal combustion engine during operation, which originally occurs without knocking. In short, background noise is mixed in the vibration signal h. The magnitude of the background noise varies depending on the operating region of the internal combustion engine. For example, the level of background noise is greater during high load operation than during low load operation. Therefore, there is a need for a means for preventing the noise vibration from being mistaken for vibration caused by knocking.

本実施形態のECU0は、内燃機関の個々の運転領域毎に、当該内燃機関の運転中に発生し振動信号hに混入するであろうバックグラウンドノイズの大きさの予測値を、メモリに記憶保持している。ECU0が記憶保持するマップデータは、内燃機関の運転領域を示すパラメータ[エンジン回転数,要求負荷率(または、サージタンク33内吸気圧等)]と、その運転領域の下で発生すると予想されるバックグラウンドノイズの大きさの値とを関連づけたものである。   The ECU 0 according to the present embodiment stores, in a memory, a predicted value of the magnitude of background noise that is generated during the operation of the internal combustion engine and mixed into the vibration signal h for each operation region of the internal combustion engine. doing. The map data stored and held by the ECU 0 is expected to be generated under the parameters [engine speed, required load factor (or intake pressure in the surge tank 33, etc.)] indicating the operation region of the internal combustion engine and the operation region. This is related to the value of the magnitude of background noise.

図2に模式的に示すように、本実施形態では、マップデータとして保持する運転領域毎のバックグラウンドノイズの大きさの値を、その基本量と、基本量に加味する学習値とに分けている。バックグラウンドノイズの基本量は、予め内燃機関の設計段階や適合段階で実験的に求めたものである。これに対し、学習値は、内燃機関の個体差や経年変化に応じて変化するバックグラウンドノイズの変化分に相当するものであり、内燃機関の運転中(のノッキングが起こっていないとき)にオンラインで実測して得る。   As schematically shown in FIG. 2, in the present embodiment, the value of the background noise for each operation region held as map data is divided into a basic amount and a learning value added to the basic amount. Yes. The basic amount of background noise is experimentally obtained in advance at the design stage and the adaptation stage of the internal combustion engine. On the other hand, the learning value corresponds to the change in background noise that changes according to individual differences and aging of the internal combustion engine, and is online while the internal combustion engine is in operation (when knocking does not occur). Obtained by actual measurement.

バックグラウンドノイズの学習値の学習は、内燃機関または車両が定常運転しているときに実行することが望ましい。具体的には、要求負荷率(または、サージタンク33内吸気圧、スロットルバルブ32の開度、気筒1に充填される吸気(新気)量若しくは燃料噴射量)、エンジン回転数、あるいは車速の単位時間あたりの変化量が所定以下に小さい状態が一定時間以上継続している(そして、気筒1でノッキングが起こっていないと考えられる)ときに、現在内燃機関または車両が定常運転を行っていると見なし、そのときの内燃機関の運転領域に対応した学習値を学習する。学習値の学習では、ノックセンサ5からもたらされる振動信号hをサンプリングし、その振幅の極大値、または直近の過去の複数回のサンプリング機会において得られた振動信号hの振幅の複数の極大値の平均値を求める。そして、その振幅の極大値または極大値の平均値と、当該運転領域に対応する(マップデータとしてメモリに記憶している)バックグラウンドノイズの基本量との差分を演算し、その差分を更新された新たな学習値として、当該運転領域を示すパラメータ[エンジン回転数,要求負荷率(または、サージタンク33内吸気圧等)]に関連づけてメモリに記憶する。   The learning of the background noise learning value is desirably performed when the internal combustion engine or the vehicle is in steady operation. Specifically, the required load factor (or the intake pressure in the surge tank 33, the opening of the throttle valve 32, the intake (fresh air) amount or fuel injection amount charged in the cylinder 1), the engine speed, or the vehicle speed When the state in which the amount of change per unit time is smaller than a predetermined value continues for a certain period of time (and it is considered that knocking does not occur in the cylinder 1), the internal combustion engine or the vehicle is currently in steady operation. The learning value corresponding to the operation region of the internal combustion engine at that time is learned. In learning of the learning value, the vibration signal h obtained from the knock sensor 5 is sampled, and the maximum value of the amplitude or the maximum values of the amplitude of the vibration signal h obtained in the most recent past sampling occasions are obtained. Find the average value. Then, the difference between the maximum value of the amplitude or the average value of the maximum values and the basic amount of background noise (stored in memory as map data) corresponding to the operation region is calculated, and the difference is updated. As a new learning value, it is stored in the memory in association with parameters [engine speed, required load factor (or intake pressure in surge tank 33, etc.)] indicating the operation region.

本実施形態のECU0は、ノッキングの有無を判定するにあたり、現在の内燃機関の運転領域[エンジン回転数,要求負荷率(または、サージタンク33内吸気圧等)]に対応したバックグラウンドノイズの大きさの予測値(=基本量+学習値)をマップデータから読み出すとともに、ノックセンサ5を介して得られる振動信号hのサンプリング値からその予測値を減算する。その上で、バックグラウンドノイズ分を減算した振動信号hの値を、判定閾値と比較する。バックグラウンドノイズ分を減算した振動信号hの値が判定閾値よりも大きいならば、気筒1においてノッキングが起こったと判定する。さもなくば、気筒1においてノッキングは起こっていないと判定する。判定閾値は、内燃機関の個々の運転領域毎に個別に設定することが好ましい。これは、ノッキングに起因する振動の振幅の大きさが内燃機関の運転領域に応じて異なることによる。   The ECU 0 of the present embodiment determines the amount of background noise corresponding to the current operation region of the internal combustion engine [engine speed, required load factor (or intake pressure in the surge tank 33, etc.)] The predicted value (= basic amount + learned value) is read from the map data, and the predicted value is subtracted from the sampling value of the vibration signal h obtained via the knock sensor 5. Then, the value of the vibration signal h obtained by subtracting the background noise is compared with a determination threshold value. If the value of the vibration signal h obtained by subtracting the background noise is larger than the determination threshold value, it is determined that knocking has occurred in the cylinder 1. Otherwise, it is determined that knocking has not occurred in the cylinder 1. The determination threshold is preferably set individually for each operation region of the internal combustion engine. This is because the amplitude of the vibration caused by knocking differs depending on the operating region of the internal combustion engine.

なお、内燃機関または車両が定常運転しているときのノッキングの有無の判定は、先に述べた従来の手法に則って行ってよい。メモリに記憶保持しているバックグラウンドノイズの予測値のマップデータを用いてノッキングの有無を判定するのは、内燃機関の運転領域や車両の車速が変化する過渡期に限られる。   Note that the determination of the presence or absence of knocking when the internal combustion engine or the vehicle is in steady operation may be performed according to the conventional method described above. The determination of the presence or absence of knocking using the map data of the predicted value of the background noise stored in the memory is limited to the transition period in which the operating region of the internal combustion engine or the vehicle speed changes.

本実施形態では、気筒1を内包するシリンダブロック10に伝わる振動をノックセンサ5を介して検出し、その振動信号hを参照して気筒1におけるノッキングの有無を判定するものであって、内燃機関の運転領域に応じて発生する、ノッキングに起因して発生する振動以外のノイズの振動の大きさを、内燃機関の個々の運転領域毎にメモリに記憶しており、ノッキングの有無を判定するにあたり、現在の内燃機関の運転領域に対応するノイズの振動の大きさをメモリから読み出し、ノックセンサ5を介して得られる振動信号hからこれを減じたものを判定閾値と比較する内燃機関の制御装置0を構成した。   In this embodiment, vibration transmitted to the cylinder block 10 containing the cylinder 1 is detected via the knock sensor 5, and the presence or absence of knocking in the cylinder 1 is determined with reference to the vibration signal h. The magnitude of the vibration of noise other than the vibration caused by knocking, which occurs according to the operating region of the engine, is stored in the memory for each individual operating region of the internal combustion engine, and is used for determining the presence or absence of knocking. A control device for an internal combustion engine that reads out the magnitude of noise vibration corresponding to the current operating range of the internal combustion engine from a memory and compares the subtraction of the vibration signal h obtained through the knock sensor 5 with a determination threshold value 0 was configured.

本実施形態によれば、気筒1の膨脹行程中に起こるノッキングの検出精度が向上する。特に、図3に示すように、エンジン負荷率が増大して振動信号hに重畳されるバックグラウンドノイズが急激に大きくなる場合において、実際にはノッキングが起こっていないにもかかわらず、ノイズの振動をノッキングによるものと誤認し、不必要に点火タイミングを遅角補正してしまうことを回避できる。ひいては、内燃機関の熱機械変換効率を高く維持することができる。従来の手法では、直近の過去の複数回のサンプリング機会において得られた振動信号hの振幅の複数の極大値を平均することでバックグラウンドノイズの大きさ(図3中、鎖線で表す)を求めていたため、バックグラウンドノイズが急増大したときに、たとえノッキングが起こっていなくとも、振動信号hからバックグラウンドノイズ分を差し引いた値が判定閾値を超えてしまうことがあった。これに対し、本実施形態の手法では、急変するバックグラウンドノイズの大きさ(図3中、破線で表す)をメモリに記憶保持しているマップデータから精確に予測することができるため、ノッキングが起こっていない限り、つまりはノッキングに起因して生じる振動が振動信号hに加わっていない限り、振動信号hからバックグラウンドノイズ分を差し引いた値が判定閾値を超えてしまうことがない。   According to this embodiment, the detection accuracy of knocking that occurs during the expansion stroke of the cylinder 1 is improved. In particular, as shown in FIG. 3, when the engine load factor increases and the background noise superimposed on the vibration signal h suddenly increases, the vibration of the noise even though no knocking actually occurs. It is possible to avoid misrecognizing that is due to knocking and unnecessarily correcting the ignition timing. As a result, the thermomechanical conversion efficiency of the internal combustion engine can be maintained high. In the conventional technique, the magnitude of the background noise (represented by a chain line in FIG. 3) is obtained by averaging a plurality of maximum values of the amplitude of the vibration signal h obtained at the most recent sampling occasions. Therefore, when the background noise suddenly increases, the value obtained by subtracting the background noise from the vibration signal h may exceed the determination threshold even if knocking does not occur. On the other hand, in the method of the present embodiment, the magnitude of the background noise that changes suddenly (represented by a broken line in FIG. 3) can be accurately predicted from the map data stored in the memory, so that knocking is prevented. As long as it does not occur, that is, unless vibration caused by knocking is added to the vibration signal h, the value obtained by subtracting the background noise from the vibration signal h does not exceed the determination threshold.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, processing procedure, and the like without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。   The present invention can be used for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

0…制御装置(ECU)
1…気筒
12…点火プラグ
6…可変バルブタイミング(VVT)機構
i…点火信号
h…振動信号
0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder 12 ... Spark plug 6 ... Variable valve timing (VVT) mechanism i ... Ignition signal h ... Vibration signal

Claims (1)

気筒を内包するシリンダブロックに伝わる振動をノックセンサを介して検出し、その振動信号を参照して気筒におけるノッキングの有無を判定するものであって、
内燃機関の運転領域に応じて発生する、ノッキングに起因して発生する振動以外のノイズの振動の大きさを、内燃機関の個々の運転領域毎にメモリに記憶しており、
ノッキングの有無を判定するにあたり、現在の内燃機関の運転領域に対応するノイズの振動の大きさをメモリから読み出し、ノックセンサを介して得られる振動信号からこれを減じたものを判定閾値と比較する内燃機関の制御装置。
The vibration transmitted to the cylinder block containing the cylinder is detected via a knock sensor, and the presence or absence of knocking in the cylinder is determined with reference to the vibration signal,
The magnitude of vibration of noise other than the vibration generated due to knocking that occurs according to the operating region of the internal combustion engine is stored in the memory for each individual operating region of the internal combustion engine,
When determining the presence or absence of knocking, the magnitude of noise vibration corresponding to the current operating region of the internal combustion engine is read from the memory, and the vibration signal obtained via the knock sensor is subtracted from the vibration signal and compared with a determination threshold value. Control device for internal combustion engine.
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