JP2020139897A - ノッキングレベルの評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ率が異なる運転条件においても、正確にノッキングレベルが評価できるノッキングレベルの評価方法を提供する。【解決手段】筒内圧センサを備えるエンジンのノッキングレベルを評価する方法であって、ＥＧＲ率一定の条件下で、ノッキングと、燃焼圧指標との関係を計測する工程と、計測結果から、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標を特定する工程と、前記閾値となる燃焼圧指標を用いて、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標とＥＧＲ率との関係を示す曲線の切片を決定する工程と、切片を決定した後の曲線を用いて、評価対象のエンジンの燃焼圧指標とＥＧＲ率から、ノッキングレベルを決定する工程と、を有する、ノッキングレベルの評価方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ノッキングレベルの評価方法に関する。

特許文献１には、周期的な動作を行う対象物の動作に伴う振動やその振動に起因する物理量を計測して得た現信号に基づいて、エンジンのノッキングを検出する手法が開示されている。具体的にはエンジンの筒内に圧力センサを設置し、燃焼圧波形を検出し、別途準備した指標値と比較することでノッキングを検出する。

特開２０１６−１６１４５４号公報

特許文献１の手法は、燃料圧波形からノッキングの有無を判定するものであるが、聴感のノッキングレベルと、燃料圧との関係は、特定の運転条件でのみ適用できるものであった。例えば、特定の排気再循環率（ＥＧＲ率）で、ノッキングレベルと燃料圧指標とを関連付けたとしても、他のＥＧＲ率では同じしきい値を用いて判定すると、ノッキングレベルを誤判定する恐れがあった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲ率が異なる運転条件においても、正確にノッキングレベルが評価できるノッキングレベルの評価方法を提供するものである。

本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法は、
筒内圧センサを備えるエンジンのノッキングレベルを評価する方法であって、
ＥＧＲ率一定の条件下で、ノッキングと、燃焼圧指標との関係を計測する工程と、
計測結果から、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標を特定する工程と、
前記閾値となる燃焼圧指標を用いて、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標とＥＧＲ率との関係を示す曲線の切片を決定する工程と、
切片を決定した後の曲線を用いて、評価対象のエンジンの燃焼圧指標とＥＧＲ率から、ノッキングレベルを決定する工程とを有する。

本発明により、ＥＧＲ率が異なる運転条件においても、正確にノッキングレベルが評価できるノッキングレベルの評価方法を提供できる。

本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法を説明するためのグラフである。 関連技術に係るノッキングレベルの評価方法を説明するためのグラフである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法のコンセプトを説明する。
図２は、関連技術に係るノッキングレベルの評価方法を説明するためのグラフである。図２の例は、燃料圧指標とノッキングレベルの関係を示している。なお図２中、ノッキングレベル「ＮＮ」は聴感のノッキングが無いことを示し、ノッキングレベルの低いほうから順に「ＳＳ」「ＳＣ」「ＳＤ」としている。図２に示されるように、ＥＧＲ率が異なると、燃料圧指標とノッキングレベルとの関係が大きく変化する。そのためＥＧＲ率によらずに共通するような燃料圧指標とノッキングレベルの閾値と関係は示すことができなかった。そのため従来は、ＥＧＲ率ごとに燃料圧指標とノッキングレベルの値付けを行う必要があった。
本発明者は鋭意検討の結果、ＥＧＲ率とノッキングレベルの上下限値（閾値）に相関があり、且つ、ノッキングレベル間で交差することが無いとの知見を得た。本発明者はこのような知見に基づいて更なる検討を行い、ノッキングレベルの閾値をＥＧＲ率の関数（曲線）で表すことができることを見出した。図１は、本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法を説明するためのグラフである。図１の例に示されるように、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標とＥＧＲ率との関係が曲線で表されることが明らかとなった。これにより、ノッキングレベルはＥＧＲ率と燃料圧指標によって図１のようにマッピングできる。更に本発明者は、エンジンの構成が異なる場合や、回転数が異なる場合にも、切片を調整することで図１に示す曲線を利用できるとの知見を得た。

本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法は、上記の知見に基づくものであり、まず、評価対象のエンジンについて、特定のＥＧＲ率でノッキングと燃料圧指標との関係を計測し、当該測定結果から曲線の切片を決定する。これにより評価対象のエンジンのノッキングレベルのマッピングをすることができる。次いで当該マッピングを用いて、ノッキングレベルを高い精度で決定するものである。
以下本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法の具体例について説明する。

本実施形態において評価対象のエンジンは、燃料圧波形を測定するための筒内圧センサを備えている。筒内圧センサは、一例として、点火プラグと一体化したものであってもよく、点火プラグとは別個に構成されたものであってもよい。筒内圧センサの出力信号は、ノック判定手段に取り込む。ノック判定手段はパーソナルコンピュータ等により構成されている。

評価対象のエンジンについて、ＥＧＲ率一定の条件下で、ノッキングと、燃焼圧指標との関係を計測する。具体的には燃料圧波形から所定のバンドパスフィルターによりエンジンのサイクルに基づく変動を取り除き、周波数の高い成分を抽出する。次いで、抽出した成分の絶対値変換を行う。得られた波形から、特定の時間範囲ごとに例えばピーク値を検出してこれを燃料圧指標とする。別途、聴感のノッキングレベルを測定し、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標を特定する。
次いで、前記閾値となる燃焼圧指標を用いて、前述のノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標とＥＧＲ率との関係を示す曲線の切片を決定する。曲線は、予めＥＧＲ率と燃焼圧指標とノッキングレベルの関係について詳細に検討した結果から得られたものであり、一例として３次関数である。当該曲線は形状が確定しているが切片（ＥＧＲ率＝０）が未定の状態である。前述の通り特定したノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標と測定時のＥＧＲ率を用いて、前記曲線を示す関数から切片を特定できる。このようにして、各ノッキングレベルの閾値を示す曲線の切片を確定させることで、評価対象のエンジンについてノッキングレベルのマッピングができる。
切片を決定した後の曲線を含むマッピングを用いることで、ＥＧＲ率が異なる条件であっても評価対象のエンジンの燃焼圧指標から、ノッキングレベルを決定できる。

このように本実施形態に係るノッキングレベルの評価方法によれば、ＥＧＲ率ごとにノッキングレベルの値付けをする必要がなく、比較的容易に、広範囲のＥＧＲ率に対応できるノッキングレベルの曲線を得ることができる。そして、得られた曲線を用いることで、ＥＧＲ率が異なる運転条件においても、正確にノッキングレベルが評価できる。

Claims (1)

1. 筒内圧センサを備えるエンジンのノッキングレベルを評価する方法であって、
   ＥＧＲ率一定の条件下で、ノッキングと、燃焼圧指標との関係を計測する工程と、
   計測結果から、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標を特定する工程と、
   前記閾値となる燃焼圧指標を用いて、ノッキングレベルの閾値となる燃焼圧指標とＥＧＲ率との関係を示す曲線の切片を決定する工程と、
   切片を決定した後の曲線を用いて、評価対象のエンジンの燃焼圧指標とＥＧＲ率から、ノッキングレベルを決定する工程と、
   を有する、ノッキングレベルの評価方法。

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