JP6161492B2 - Control device for spark ignition internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の気筒における混合気への点火タイミングを制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that controls the ignition timing of an air-fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine.

内燃機関の点火制御において、混合気への点火のタイミングは、そのときの内燃機関の運転領域に応じて定めることが基本である。内燃機関の負荷や温度が比較的低い領域では、点火タイミングをMBT(Minimum advance for Best Torque)点に設定してもノッキングは起こらない。翻って、内燃機関の負荷や温度が比較的高い領域では、点火タイミングをMBT点に設定するとノッキングを誘発する可能性があるため、点火タイミングをMBT点よりも遅角する。   In the ignition control of the internal combustion engine, the timing for igniting the air-fuel mixture is basically determined according to the operating region of the internal combustion engine at that time. In a region where the load and temperature of the internal combustion engine are relatively low, knocking does not occur even if the ignition timing is set to the MBT (Minimum Advance for Best Torque) point. On the other hand, in a region where the load and temperature of the internal combustion engine are relatively high, knocking may be induced when the ignition timing is set to the MBT point, so the ignition timing is retarded from the MBT point.

内燃機関の制御を司るECU(Electronic Control Unit)は、内燃機関の運転領域とベース点火タイミングとの関係を規定したマップデータを記憶保持している。ECUは、現在の運転領域をキーとして当該マップを検索し、知得したベース点火タイミングを基に目標点火タイミングを設定して、点火制御に用いる。   An ECU (Electronic Control Unit) that controls the internal combustion engine stores and holds map data that defines the relationship between the operating range of the internal combustion engine and the base ignition timing. The ECU searches the map using the current operation region as a key, sets a target ignition timing based on the acquired base ignition timing, and uses it for ignition control.

これに加えて、気筒におけるノッキングの発生を感知し、ノッキングが起こらなくなるまで点火タイミングの遅角補正量を増加させるとともに、ノッキングが起こらない限りにおいてその遅角補正量を減少させる、ノックコントロールシステムを併用することが通例となっている(例えば、下記特許文献を参照)。   In addition to this, a knock control system that detects the occurrence of knocking in the cylinder, increases the retard correction amount of the ignition timing until knocking does not occur, and decreases the retard correction amount unless knocking occurs. It is customary to use them together (for example, see the following patent document).

特開2000−073847号公報JP 2000-073847 A

内燃機関の運転領域が遷移すると、ベース点火タイミング及び目標点火タイミングがそれぞれ変動することになる。だが、目標点火タイミングは、常にベース点火タイミングに一致しているわけではない。運転領域の遷移に呼応して、目標点火タイミングを即時に運転領域に対応したベース点火タイミングまで変化させると、エンジントルクの大きさが急変し、エンジン回転数を大きく変動させてしまう懸念があるからである。   When the operating region of the internal combustion engine transitions, the base ignition timing and the target ignition timing change. However, the target ignition timing does not always coincide with the base ignition timing. If the target ignition timing is immediately changed to the base ignition timing corresponding to the driving region in response to the transition of the driving region, there is a concern that the magnitude of the engine torque changes suddenly and the engine speed may be greatly fluctuated. It is.

そこで、一般に、運転領域の遷移に伴いベース点火タイミングが変動した際には、目標点火タイミングを、そのベース点火タイミングに追従させるように徐変させる。結果として、目標点火タイミングの推移は、ベース点火タイミングの推移に対して遅れる。   Therefore, in general, when the base ignition timing varies with the transition of the operation region, the target ignition timing is gradually changed to follow the base ignition timing. As a result, the transition of the target ignition timing is delayed with respect to the transition of the base ignition timing.

内燃機関の負荷が急増するような場合、ベース点火タイミングが遅角側へ変動し、ベース点火タイミングと目標点火タイミングとの間に乖離が発生する。そして、ベース点火タイミングは、気筒においてノッキングが起こらない限界付近まで進角させたタイミングとなっているので、目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角していると、ノッキングを惹起する危険性が高まる。   When the load of the internal combustion engine suddenly increases, the base ignition timing fluctuates to the retard side, and a divergence occurs between the base ignition timing and the target ignition timing. Since the base ignition timing is advanced to the limit where knocking does not occur in the cylinder, there is a risk of causing knocking if the target ignition timing is advanced from the base ignition timing. Rise.

ノックコントロールシステムは、ノッキングの発生を感知して初めて点火タイミングの遅角補正量を加増するものであるが故に、ノッキングの予防には寄与し得ない。また、その遅角補正量の増分の大きさによっては、ノッキングを鎮圧するまでに複数回ノッキングが繰り返されるおそれがある。   Since the knock control system increases the ignition timing retardation correction amount only after detecting the occurrence of knocking, it cannot contribute to prevention of knocking. Also, depending on the increment of the retardation correction amount, there is a possibility that knocking may be repeated a plurality of times before knocking is suppressed.

ノッキングを確実に防止するためには、運転領域に対応したベース点火タイミングを元より遅角させておくことが考えられる。しかし、ノッキングの危険性がさほど高くない状況において、不必要に点火タイミングを遅角化することになり、エンジントルクの低下や燃費性能の悪化を招来してしまう。   In order to prevent knocking with certainty, it is conceivable to retard the base ignition timing corresponding to the operation region from the original. However, in a situation where the risk of knocking is not so high, the ignition timing is unnecessarily retarded, leading to a decrease in engine torque and a deterioration in fuel consumption performance.

本発明は、上述した問題に初めて着目してなされたものであって、火花点火式内燃機関の点火タイミングの制御の最適化を図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 problem for the first time, and an object of the present invention is to optimize the control of the ignition timing of a spark ignition type internal combustion engine.

本発明では、内燃機関の運転領域に応じて設定されるベース点火タイミングに、現実の点火タイミングの基準となる目標点火タイミングを追従させるものであって、目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角しており、かつ両者の乖離が閾値以上に大きいことを必要条件として、現実の点火タイミングに臨時の遅角補正を加える火花点火式内燃機関の制御装置を構成した。   In the present invention, the target ignition timing that is the reference of the actual ignition timing is made to follow the base ignition timing set according to the operating region of the internal combustion engine, and the target ignition timing is advanced from the base ignition timing. And a control device for a spark ignition type internal combustion engine that adds a temporary retardation correction to the actual ignition timing, on the condition that the difference between the two is greater than a threshold value.

より好ましくは、内燃機関の負荷の変化量が閾値以上である、またはエンジン回転数の変化量が閾値以上である場合に、前記臨時の遅角補正を加えるようにする。   More preferably, when the amount of change in the load of the internal combustion engine is equal to or greater than the threshold value or the amount of change in the engine speed is equal to or greater than the threshold value, the temporary retardation correction is added.

本発明によれば、火花点火式内燃機関の点火タイミングの制御の最適化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to optimize the control of the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine.

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the internal combustion engine in one Embodiment of this invention. 同実施形態における火花点火装置の回路図。The circuit diagram of the spark ignition device in the embodiment. 内燃機関の気筒における燃焼圧及びイオン電流のそれぞれの推移を示す図。The figure which shows each transition of the combustion pressure and the ionic current in the cylinder of an internal combustion engine. 内燃機関の気筒においてノッキングが発生した場合に検出されるイオン電流信号を例示する図。The figure which illustrates the ion current signal detected when knocking occurs in the cylinder of the internal combustion engine. 点火制御におけるベース点火タイミング及び目標点火タイミングのそれぞれの推移を示す図。The figure which shows each transition of the base ignition timing in ignition control, and a target ignition timing.

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。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。   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 in the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1).

各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。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。   In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. 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.

図2に、火花点火用の電気回路を示している。点火プラグ12は、点火コイル14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14は、半導体スイッチング素子であるイグナイタ13とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   FIG. 2 shows an electric circuit for spark ignition. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil 14 and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil 14 is integrally incorporated in a coil case together with an igniter 13 that is a semiconductor switching element.

内燃機関の制御装置たるECU0からの点火信号iをイグナイタ13が受けると、まずイグナイタ13が点弧して点火コイル14の一次側に電流が流れ、その直後の点火のタイミングでイグナイタ13が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と二次側とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側にさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグ12の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で火花放電する。   When the igniter 13 receives an ignition signal i from the ECU 0 which is a control device for the internal combustion engine, the igniter 13 is first ignited and a current flows to the primary side of the ignition coil 14, and the igniter 13 is extinguished at the timing of ignition immediately thereafter. This current is cut off. Then, a self-induction action occurs, and a high voltage is generated on the primary side. Since the primary side and the secondary side share the magnetic circuit and the magnetic flux, a higher induced voltage is generated on the secondary side. This high induction voltage is applied to the center electrode of the spark plug 12, and a spark discharge occurs between the center electrode and the ground electrode.

ECU0は、燃料の爆発燃焼の際に気筒1の燃焼室内に発生するイオン電流を検出し、このイオン電流を参照して、燃焼状態の判定を行う。   The ECU 0 detects an ionic current generated in the combustion chamber of the cylinder 1 during the explosion combustion of the fuel, and refers to the ionic current to determine the combustion state.

図2に示すように、本実施形態では、火花点火用の電気回路に、イオン電流を検出するための回路を付加している。この検出回路は、イオン電流を効果的に検出するためのバイアス電源部15と、イオン電流の多寡に応じた検出電圧を増幅して出力する増幅部16とを備える。バイアス電源部15は、バイアス電圧を蓄えるキャパシタ151と、キャパシタ151の電圧を所定電圧まで高めるためのツェナーダイオード152と、電流阻止用のダイオード153、154と、イオン電流に応じた電圧を出力する負荷抵抗155とを含む。増幅部16は、オペアンプに代表される電圧増幅器161を含む。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, a circuit for detecting an ionic current is added to the electric circuit for spark ignition. This detection circuit includes a bias power supply unit 15 for effectively detecting an ionic current and an amplification unit 16 that amplifies and outputs a detection voltage corresponding to the amount of the ionic current. The bias power supply unit 15 includes a capacitor 151 that stores a bias voltage, a Zener diode 152 for increasing the voltage of the capacitor 151 to a predetermined voltage, current blocking diodes 153 and 154, and a load that outputs a voltage corresponding to the ion current. A resistor 155. The amplifying unit 16 includes a voltage amplifier 161 typified by an operational amplifier.

点火プラグ12の中心電極と接地電極との間のアーク放電時にはキャパシタ151が充電され、その後キャパシタ151に充電されたバイアス電圧により負荷抵抗155にイオン電流が流れる。イオン電流が流れることで生じる抵抗155の両端間の電圧は、増幅部16により増幅されてイオン電流信号hとしてECU0に受信される。   The capacitor 151 is charged during arc discharge between the center electrode and the ground electrode of the spark plug 12, and then an ion current flows through the load resistor 155 by the bias voltage charged in the capacitor 151. The voltage between both ends of the resistor 155 generated by the flow of the ionic current is amplified by the amplifying unit 16 and received by the ECU 0 as the ionic current signal h.

図3に、正常燃焼における、イオン電流(図中実線で示す)及び気筒1内の燃焼圧力(筒内圧。図中破線で示す)のそれぞれの推移を例示している。イオン電流は、点火のための放電中は検出することができない。正常燃焼の場合のイオン電流は、火花点火の終了後、化学反応により、圧縮上死点の手前で減少した後、熱解離によって再び増加する。また、燃焼圧がピークを迎えるのとほぼ同時にイオン電流も極大となる。   FIG. 3 illustrates respective transitions of the ionic current (indicated by a solid line in the figure) and the combustion pressure in the cylinder 1 (in-cylinder pressure; indicated by a broken line in the figure) in normal combustion. The ionic current cannot be detected during the discharge for ignition. In the case of normal combustion, the ionic current decreases by a chemical reaction before the compression top dead center after the end of spark ignition, and then increases again by thermal dissociation. In addition, the ionic current reaches a maximum almost simultaneously with the peak of the combustion pressure.

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 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 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.

内燃機関の運転制御を司る本実施形態のECU0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。   The ECU 0 of the present embodiment that controls operation of the internal combustion engine is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

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エンジン回転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、要求負荷)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、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気の圧力を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号d、吸気通路3内の吸気の温度を検出する温度センサから出力される吸気温信号e、内燃機関の冷却水温(機関の温度を示唆)を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトまたは排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、燃焼室内での混合気の燃焼に伴って生じるイオン電流を検出する回路から出力されるイオン電流信号h等が入力される。   The input interface 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 an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. Accelerator opening degree signal c output from a sensor that detects the amount or opening degree of throttle valve 32 as an accelerator opening degree (so-called required load), and the pressure of intake air in intake passage 3 (especially surge tank 33) are detected. An intake pressure signal d output from the pressure sensor, an intake air temperature signal e output from a temperature sensor that detects the temperature of intake air in the intake passage 3, and a water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine (indicating the temperature of the engine) Is output from the cam angle sensor at multiple cam angles of the cooling water temperature signal f output from the intake camshaft or exhaust camshaft. A cam angle signal g, the ion current signal h or the like to be output from the circuit for detecting an ion current caused by the combustion of the mixture in the combustion chamber are inputted.

出力インタフェースからは、点火プラグ12の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等を出力する。   From the output interface, an ignition signal i is output to the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j is output to the injector 11, an opening operation signal k is output to the throttle valve 32, and the like.

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, and the like, various operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, and ignition timing are determined. The ECU 0 applies various control signals i, j, k corresponding to the operation parameters via the output interface.

また、ECU0は、イオン電流を検出するための回路を介して取得されるイオン電流信号hを参照し、気筒1におけるノッキングの有無を判定することができる。   Further, the ECU 0 can determine the presence or absence of knocking in the cylinder 1 with reference to the ion current signal h acquired through a circuit for detecting the ion current.

イオン電流信号hを参照したノック判定に関して述べる。図4に、気筒1での膨張行程中にノッキングが起こったときの、イオン電流の推移を例示する。ノッキングが起こる際、気筒1の燃焼室内では燃焼速度の速い、激しい燃焼が生じている。それ故、図3に示した正常燃焼の場合と比較して、イオン電流が早期にピークを迎え、その後速やかに減衰する。そして、イオン電流信号hのピーク後の波形に、ノッキングに起因して発生する振動Sが重畳される。   A knock determination with reference to the ion current signal h will be described. FIG. 4 illustrates the transition of the ion current when knocking occurs during the expansion stroke in the cylinder 1. When knocking occurs, intense combustion occurs at a high combustion speed in the combustion chamber of the cylinder 1. Therefore, as compared with the case of normal combustion shown in FIG. 3, the ion current peaks earlier and then decays quickly. Then, the vibration S generated due to knocking is superimposed on the waveform after the peak of the ion current signal h.

イオン電流信号hには、ノイズが混入することがある。ノイズの典型は、各種補機の稼働/非稼働を切り替えるために操作されるリレースイッチのON/OFF時に、イオン電流検出用回路に誘起されるスパイクノイズNである。   Noise may be mixed in the ion current signal h. A typical noise is spike noise N induced in the ion current detection circuit when a relay switch operated to switch operation / non-operation of various auxiliary machines is turned on / off.

ノッキングの有無を判定するにあたり、ECU0は、点火後の燃焼期間に点火プラグ12の電極を流れるイオン電流を、イオン電流検出用の回路を介してサンプリングする。さらに、サンプリングしたイオン電流信号hを、ノッキングに起因して発生する信号Sが持つ周波数成分を通過させるバンドパスフィルタに入力し、当該信号Sの成分を抽出する。フィルタは、ノッキングに起因した信号S以外の成分を低減させるためのフィルタであって、例えば7kHzないし11.5kHzの周波数成分を通過させる。   In determining the presence or absence of knocking, the ECU 0 samples the ionic current flowing through the electrode of the spark plug 12 through the ionic current detection circuit during the combustion period after ignition. Further, the sampled ion current signal h is input to a band-pass filter that passes the frequency component of the signal S generated due to knocking, and the component of the signal S is extracted. The filter is a filter for reducing components other than the signal S caused by knocking, and passes a frequency component of, for example, 7 kHz to 11.5 kHz.

しかして、フィルタ処理した信号hを時間積分、即ちサンプリング値の時系列を積算し、得られた積分値を所定のノック判定値と比較する。積分値がノック判定値を上回ったならは、当該気筒1にてノッキングが起こったものと判定する。逆に、積分値がノック判定値以下であるならば、当該気筒1にてノッキングは起こらなかったものと判定する。ノック判定値は、ECU0のメモリに記憶保持している。   Accordingly, the filtered signal h is time-integrated, that is, the time series of sampling values are integrated, and the obtained integrated value is compared with a predetermined knock determination value. If the integral value exceeds the knock determination value, it is determined that knocking has occurred in the cylinder 1. Conversely, if the integral value is equal to or less than the knock determination value, it is determined that knocking has not occurred in the cylinder 1. The knock determination value is stored and held in the memory of ECU0.

イオン電流検出回路は、各気筒1に装着されている各点火プラグ12に流れるイオン電流をそれぞれ検出可能である。つまり、気筒1毎に個別にイオン電流信号hを取得することができ、気筒1毎に個別にノッキングの有無の判定を行うことができる。   The ion current detection circuit can detect the ion current flowing through each spark plug 12 mounted on each cylinder 1. That is, the ion current signal h can be acquired individually for each cylinder 1, and the presence or absence of knocking can be individually determined for each cylinder 1.

本実施形態のECU0は、内燃機関の運転領域[エンジン回転数,負荷(アクセル開度、吸気圧、気筒1に充填される吸気量または燃料噴射量)]に応じたベース点火タイミングから、実際の点火タイミングの基準となる目標点火タイミングを設定する点火制御を実施する。ベース点火タイミングは、各運転領域において、気筒1でノッキングが起こらない限界付近まで進角させたタイミングに定められる。ノッキングの起こりにくい運転領域では、ベース点火タイミングはMBT点に一致する。ノッキングの起こりやすい運転領域では、ベース点火タイミングはMBT点よりも遅角したタイミングとなる。   The ECU 0 of the present embodiment determines the actual ignition timing from the base ignition timing in accordance with the operation region of the internal combustion engine [engine speed, load (accelerator opening degree, intake pressure, intake air amount or fuel injection amount charged into the cylinder 1)]. Ignition control for setting a target ignition timing that is a reference for the ignition timing is performed. The base ignition timing is determined to be a timing advanced to a limit near where no knocking occurs in the cylinder 1 in each operation region. In the operation region where knocking is unlikely to occur, the base ignition timing coincides with the MBT point. In an operation region where knocking is likely to occur, the base ignition timing is delayed from the MBT point.

ECU0のメモリには予め、内燃機関の運転領域とベース点火タイミングとの関係を規定したマップデータが格納されている。このマップデータは、適合試験等を通じて決定されたものであってもよいし、内燃機関の運転中にオンラインで学習されたものであってもよい。ECUは、現在の内燃機関の運転領域をキーとして当該マップを検索し、当該運転領域に対応したベース点火タイミングを知得する。   In the memory of the ECU 0, map data that defines the relationship between the operation region of the internal combustion engine and the base ignition timing is stored in advance. This map data may be determined through a conformance test or the like, or may be learned online during operation of the internal combustion engine. The ECU searches the map using the current operation region of the internal combustion engine as a key, and obtains the base ignition timing corresponding to the operation region.

そして、そのベース点火タイミングに、現在の燃焼室内温度や吸気温等に応じた補正を加味する。具体的には、内燃機関の冷却水の温度や吸気通路3を流通する吸気の温度が高いほど、ベース点火タイミングを遅角化する。これは、冷却水温や吸気温が高いほど気筒1においてノッキングが起こりやすいと考えられることによる。但し、ベース点火タイミングに補正を加えることは必須ではない。   And the correction | amendment according to the present combustion chamber temperature, intake air temperature, etc. is added to the base ignition timing. Specifically, the base ignition timing is retarded as the temperature of the cooling water of the internal combustion engine or the temperature of the intake air flowing through the intake passage 3 is higher. This is because knocking is likely to occur in the cylinder 1 as the cooling water temperature and the intake air temperature are higher. However, it is not essential to correct the base ignition timing.

点火制御において、目標点火タイミングは、常にベース点火タイミングに合致させるわけではない。内燃機関の運転領域が大きく遷移すると、ベース点火タイミングも大きく変動することになるが、これに呼応して目標点火タイミングを即時にベース点火タイミングまで変化させると、エンジントルクの大きさが急変するトルクショックが発生し、エンジン回転数を大きく変動させてしまう懸念がある。   In the ignition control, the target ignition timing is not always matched with the base ignition timing. When the operating range of the internal combustion engine changes greatly, the base ignition timing also fluctuates greatly. In response, if the target ignition timing is changed immediately to the base ignition timing, the torque at which the engine torque suddenly changes. There is a concern that a shock will occur, causing the engine speed to fluctuate significantly.

よって、図5に示すように、ECU0は、ベース点火タイミングが変動したときに、目標点火タイミングを、そのベース点火タイミングに追従させるように徐変させる。図5中、細い実線がベース点火タイミングを表し、太い破線が目標点火タイミングを表している。目標点火タイミングは、例えば、過去複数回の演算機会のそれぞれにおけるベース点火タイミング(の時系列)の移動平均値とする。目標点火タイミングの推移は、ベース点火タイミングの推移をなまし処理したものとなるため、ベース点火タイミングの推移に対して遅れる。   Therefore, as shown in FIG. 5, when the base ignition timing fluctuates, the ECU 0 gradually changes the target ignition timing so as to follow the base ignition timing. In FIG. 5, a thin solid line represents the base ignition timing, and a thick broken line represents the target ignition timing. The target ignition timing is, for example, a moving average value of base ignition timing (in time series) at each of a plurality of past calculation opportunities. Since the transition of the target ignition timing is obtained by smoothing the transition of the base ignition timing, it is delayed with respect to the transition of the base ignition timing.

並びに、ECU0は、イオン電流信号hを参照して各気筒1毎にノッキングの発生を感知するとともに、ノッキングの有無に基づいて、各気筒1毎に個別に点火タイミングの遅角補正を行う。即ち、各気筒1毎に、ノッキングが起こらなくなるまで当該気筒1についての遅角補正量を(当該気筒1の膨張行程が訪れる都度、所定の増分ずつ)増加させるとともに、ノッキングが起こらない限りにおいてその遅角補正量を(当該気筒1の膨張行程が訪れる都度、所定の減分ずつ)減少させる。   The ECU 0 senses the occurrence of knocking for each cylinder 1 with reference to the ion current signal h, and individually corrects the ignition timing for each cylinder 1 based on the presence or absence of knocking. That is, for each cylinder 1, the retardation correction amount for the cylinder 1 is increased (by a predetermined increment every time the expansion stroke of the cylinder 1 comes) until knocking does not occur. The retard correction amount is decreased (by a predetermined decrement each time the expansion stroke of the cylinder 1 is visited).

その上で、本実施形態のECU0は、内燃機関の気筒1においてノッキングが惹起される危険性が高いと考えられる状況において、点火タイミングを臨時に遅角補正する。ノッキングが惹起される危険性が高い状況の例を、以下に列挙する。
・目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角しており、かつ両者の乖離ΔTが大きい;ベース点火タイミングは、気筒1においてノッキングが起こらない限界付近まで進角させたタイミングとなっている。従って、目標点火タイミングがこのベース点火タイミングよりも進角していると、ノッキングを惹起する危険性が高まる。目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角する、即ちベース点火タイミングが遅角方向に変動するのは、内燃機関の負荷が増大した場合や、エンジン回転数が低下した場合等である。
・内燃機関の負荷の単位時間あたりの変化量(増加量)が大きい;内燃機関の高負荷化は、気筒1内の高温高圧化を意味し、ノッキングを発生させやすくする。
・エンジン回転数の単位時間あたりの変化量(低下量)が大きい;内燃機関の低回転化は、気筒1の膨張行程における燃焼室容積の拡張の遅延化を意味し、やはりノッキングを発生させやすくする。
・何れかの気筒1において現にノッキングが発生している;ある気筒1でノッキングが発生しているときには、他の気筒1においてもノッキングが発生する蓋然性が高い。
In addition, the ECU 0 of the present embodiment temporarily corrects the ignition timing in a situation where there is a high risk of causing knocking in the cylinder 1 of the internal combustion engine. Examples of situations where the risk of causing knocking is high are listed below.
The target ignition timing is advanced with respect to the base ignition timing, and the difference ΔT between the two is large; Therefore, if the target ignition timing is advanced from the base ignition timing, the risk of causing knocking increases. The target ignition timing is advanced from the base ignition timing, that is, the base ignition timing fluctuates in the retarding direction when the load on the internal combustion engine increases or the engine speed decreases.
The amount of change (increase) per unit time of the load of the internal combustion engine is large; increasing the load of the internal combustion engine means increasing the temperature and pressure in the cylinder 1 and facilitating the occurrence of knocking.
-The amount of change (decrease amount) per unit time of the engine speed is large; lowering the internal combustion engine means delaying expansion of the combustion chamber volume in the expansion stroke of the cylinder 1, and it is also easy to cause knocking. To do.
-Knocking actually occurs in one of the cylinders 1; when knocking occurs in a certain cylinder 1, there is a high probability that knocking will occur in other cylinders 1 as well.

上に述べた条件をまとめると、
(I)目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角し、かつ両者の乖離ΔTが閾値以上である
(II)内燃機関の負荷の変化量(増加量)が閾値以上である
(III)エンジン回転数の変化量(低下量)が閾値以上である
(IV)何れかの気筒1においてノッキングの発生を感知した
である。本実施形態のECU0は、少なくとも(I)の成立を必要条件とし、これに加えて(II)、(III)または(IV)の何れかが成立した場合に、ノッキングの危険性が高いとして、点火タイミングに臨時の遅角補正を加える。この遅角補正は、全ての気筒1の点火タイミングについて行う。臨時の遅角補正量は、目標点火タイミングとベース点火タイミングとの乖離ΔTが大きいほど、内燃機関の負荷の変化量(増加量)が大きいほど、及び/または、エンジン回転数の変化量(低下量)が大きいほど、増大させることが好ましい。
To sum up the above conditions:
(I) The target ignition timing is advanced with respect to the base ignition timing, and the difference ΔT between the two is greater than or equal to the threshold value. (II) The load change (increase) of the internal combustion engine is equal to or greater than the threshold value. (III) Engine rotation The number change amount (decrease amount) is equal to or greater than the threshold value (IV). The ECU 0 of the present embodiment assumes that at least (I) is satisfied, and in addition to this, if any of (II), (III), or (IV) is satisfied, the risk of knocking is high. Add temporary retard correction to ignition timing. This retardation correction is performed for the ignition timings of all the cylinders 1. The temporary retardation correction amount is larger as the difference ΔT between the target ignition timing and the base ignition timing is larger, as the amount of change (increase) in the load of the internal combustion engine is larger, and / or the amount of change in engine speed (decrease). The larger the amount, the more preferably it is increased.

総じて言えば、点火制御において、
(各気筒1の現実の点火タイミング)=(目標点火タイミング)+(ノッキングの有無の判定結果に基づく各気筒1毎に個別の遅角補正)+(全気筒1について一斉に行われる臨時の遅角補正)
となる。
Generally speaking, in ignition control,
(Actual ignition timing of each cylinder 1) = (target ignition timing) + (individual retardation correction for each cylinder 1 based on the determination result of knocking) + (temporary delay performed simultaneously for all cylinders 1) Corner correction)
It becomes.

本実施形態では、内燃機関の運転領域に応じて設定されるベース点火タイミングに、現実の点火タイミングの基準となる目標点火タイミングを追従させるものであって、目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角しており、かつ両者の乖離ΔTが閾値以上に大きいことを必要条件として、現実の点火タイミングに臨時の遅角補正を加える火花点火式内燃機関の制御装置0を構成した。   In the present embodiment, the target ignition timing that is the reference of the actual ignition timing is made to follow the base ignition timing set according to the operating region of the internal combustion engine, and the target ignition timing is advanced from the base ignition timing. The control device 0 of the spark ignition type internal combustion engine is configured to add a temporary delay correction to the actual ignition timing, on the condition that the angle is angular and the difference ΔT between the two is greater than a threshold value.

本実施形態によれば、気筒1においてノッキングが発生する危険がある状況に限って点火タイミングを遅角補正することができるので、より確実にノッキングの発生を防止できるようになる上、不必要に点火タイミングを遅角化せずに済み、エンジントルクの徒な低下を招来せず、燃費性能の良化にも奏効する。   According to the present embodiment, the ignition timing can be retarded only in a situation where there is a risk of knocking occurring in the cylinder 1, so that knocking can be prevented more reliably and unnecessary. The ignition timing does not need to be retarded, the engine torque does not decrease significantly, and fuel efficiency is improved.

さらに、内燃機関の負荷の変化量が閾値以上である、またはエンジン回転数の変化量が閾値以上である場合に、前記臨時の遅角補正を加えるようにしているので、点火タイミングを遅角補正する機会をノッキングの発生の危険度が高い状況に絞ることが可能で、より一層の燃費性能の向上に資する。   Further, when the amount of change in the load of the internal combustion engine is greater than or equal to the threshold value, or when the amount of change in the engine speed is greater than or equal to the threshold value, the temporary retardation correction is added, so that the ignition timing is retarded. It is possible to narrow down the opportunity to knock to a situation where the risk of knocking is high, which contributes to further improvement in fuel efficiency.

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。特に、上述した条件(I)、(II)及び(III)について、目標点火タイミングとベース点火タイミングとの乖離ΔTや内燃機関の負荷の変化量、エンジン回転数の変化量と比較するべき閾値は、そのときの内燃機関の温度(冷却水温)やエンジン回転数等に応じて上下させてよい。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. In particular, for the above conditions (I), (II), and (III), the threshold value to be compared with the deviation ΔT between the target ignition timing and the base ignition timing, the amount of change in the load of the internal combustion engine, and the amount of change in the engine speed is The internal combustion engine temperature (cooling water temperature) at that time, the engine speed, and the like may be raised or lowered.

具体的には、内燃機関の冷却水温が高いほど、上記の閾値を引き下げて点火タイミングの遅角補正を発生させやすくする。   Specifically, the higher the cooling water temperature of the internal combustion engine, the lower the threshold value, and the easier it is to generate the ignition timing retardation correction.

及び/または、エンジン回転数が低いほど、上記の閾値を引き下げる。低回転域では、点火タイミングの決定時点と、実際に対象の気筒1にて火花点火を実行する時点との時間差が大きい。そのため、先に決定した点火タイミングが、火花点火の実行時点における当該気筒1の燃焼室内の状況にそぐわない可能性が高くなる。故に、上記の閾値を引き下げて点火タイミングの遅角補正を発生させやすくし、ノッキングを確実に抑止する。   And / or, the lower the engine speed, the lower the threshold value. In the low speed range, there is a large time difference between the time when the ignition timing is determined and the time when spark ignition is actually executed in the target cylinder 1. Therefore, there is a high possibility that the previously determined ignition timing does not match the situation in the combustion chamber of the cylinder 1 at the time of execution of spark ignition. Therefore, the threshold value is lowered to facilitate the ignition timing retardation correction, and knocking is reliably suppressed.

各気筒1におけるノッキングの有無を判定する手法は、イオン電流信号hを参照したものには限定されない。例えば、各気筒1毎の筒内圧を検出する圧力センサが実装された内燃機関にあっては、イオン電流信号hに代えて、筒内圧センサを介して計測される筒内圧の推移(特に、膨張行程における筒内圧の極大値やその極大値の出現する時期)を参照してノック判定を実行することができる。   The method for determining the presence or absence of knocking in each cylinder 1 is not limited to the method referring to the ion current signal h. For example, in an internal combustion engine in which a pressure sensor that detects the in-cylinder pressure for each cylinder 1 is mounted, the transition of the in-cylinder pressure measured through the in-cylinder pressure sensor (in particular, the expansion) The knock determination can be executed with reference to the maximum value of the in-cylinder pressure in the stroke and the time when the maximum value appears.

あるいは、気筒1の筒内温度(燃焼温度)を検出する筒内温度センサが実装された内燃機関にあっては、イオン電流信号hに代えて、筒内温度センサを介して計測される筒内温度の推移(特に、膨張行程における筒内温度の極大値やその極大値の出現する時期)を参照してノック判定を実行することができる。   Alternatively, in an internal combustion engine in which an in-cylinder temperature sensor that detects the in-cylinder temperature (combustion temperature) of the cylinder 1 is mounted, the in-cylinder temperature measured via the in-cylinder temperature sensor instead of the ion current signal h The knock determination can be performed with reference to the temperature transition (particularly, the maximum value of the in-cylinder temperature in the expansion stroke and the time when the maximum value appears).

複数の気筒1を包有するシリンダブロックに取り付けられ、各気筒1の膨張行程中の燃焼やノッキングに起因して発生するシリンダブロックの信号を検出する振動式のノックセンサが実装された内燃機関にあっては、そのノックセンサが出力する振動の信号を参照してノック判定を実行することができる。   The internal combustion engine is mounted on a cylinder block having a plurality of cylinders 1 and mounted with a vibration type knock sensor that detects a cylinder block signal generated due to combustion or knocking during the expansion stroke of each cylinder 1. Thus, the knock determination can be executed with reference to the vibration signal output from the knock sensor.

その他、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。   In addition, the specific configuration of each unit, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される火花点火式内燃機関の制御に適用することができる。   The present invention can be applied to control of a spark ignition type 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
h…イオン電流信号
0 ... Control unit (ECU)
1 ... Cylinder 12 ... Ignition plug h ... Ion current signal

Claims (2)

内燃機関の運転領域に応じて設定されるベース点火タイミングに、現実の点火タイミングの基準となる目標点火タイミングを追従させるものであって、
目標点火タイミングがベース点火タイミングよりも進角しており、かつ両者の乖離が閾値以上に大きいことを必要条件として、現実の点火タイミングに臨時の遅角補正を加える火花点火式内燃機関の制御装置。
The base ignition timing set in accordance with the operating region of the internal combustion engine is made to follow the target ignition timing that is a reference for the actual ignition timing,
A control device for a spark ignition type internal combustion engine that adds a temporary retardation correction to the actual ignition timing on the condition that the target ignition timing is advanced with respect to the base ignition timing and the difference between the two is greater than a threshold value .
内燃機関の負荷の変化量が閾値以上である、またはエンジン回転数の変化量が閾値以上である場合に、前記臨時の遅角補正を加える請求項1記載の火花点火式内燃機関の制御装置。 The control device for a spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the temporary retard correction is applied when a change amount of the load of the internal combustion engine is equal to or greater than a threshold value or when a change amount of the engine speed is equal to or greater than the threshold value.
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