JP6872162B2

JP6872162B2 - Internal combustion engine control device

Info

Publication number: JP6872162B2
Application number: JP2017016903A
Authority: JP
Inventors: 真也増原
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: JP2018123769A

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 so that the internal combustion engine can be controlled in response to the 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 the cylinder, and the knocking may cause seizure or damage to the piston. Therefore, when knocking occurs, the control device of the internal combustion engine detects the knocking and controls the internal combustion engine so as to eliminate the knocking immediately after the detection. In such control, the knocking is surely performed. In order to eliminate this, 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, in order to improve the knocking determination accuracy, as an example of the control device of the internal combustion engine, the detection signal detected by the knock sensor includes DFT (Discrete Fourier Transform) and STFT (Short-Time Fourier Transform, short time). The vibration waveform is acquired by applying Fourier transform), etc., the average value of the acquired multiple vibration waveforms is calculated, and the knock judgment threshold is set using the peak value of the waveform obtained by subtracting the average value from the vibration waveform. However, a technique has been proposed in which it is determined whether or not knocking has occurred in the internal combustion engine by comparing the peak value with the knock determination threshold value. (See, for example, Patent Document 1.)

特開２０１４−３４８８８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-34888

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 above-mentioned example of the control device, since processing such as DFT and FTFT is performed, the calculation load is high. Further, since the knock determination threshold value is calculated using the average value of the vibration waveforms in a plurality of cycles and the knock determination threshold value is continuously updated, the calculation load is further increased for setting the knock determination threshold value. .. Therefore, a large amount of time is required for such processing and setting, and as a result, a large amount of time is required for determining knocking, so that there is a possibility that sufficient responsiveness for eliminating knocking cannot be ensured.

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 the control device of the internal combustion engine, it is desired to secure the knocking determination accuracy, improve the responsiveness for eliminating the knocking, and surely eliminate the 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、前記角度−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、前記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。 In order to solve the problem, according to the control device of the internal combustion engine according to one aspect of the present invention, the cylinder is contacted from the outside so as to be able to detect the combustion pressure in the combustion chamber of the cylinder in the internal combustion engine. The internal combustion engine is provided with a seat mold pressure sensor configured to output a pressure signal according to the combustion pressure and a crank angle acquisition unit configured to acquire the crank angle of the crank shaft of the internal combustion engine. An internal combustion engine control device configured so that the engine can be controlled in response to the occurrence of knocking in the cylinder, and an angle configured to calculate the angle-pressure signal associated with the pressure signal with the crank angle. Based on the knocking intensity estimation unit configured to calculate the estimated value of the knocking intensity in the cylinder using the − pressure signal calculation unit and the angle − pressure signal, and the estimated value of the knocking intensity. A knocking determination unit configured to determine whether or not knocking has occurred in the cylinder is provided , and the knocking strength estimation unit is used in each combustion cycle in the combustion chamber based on the angle-pressure signal. A change rate calculation unit configured to calculate a plurality of rate of change, which is a ratio of the intensity of the angle-pressure signal that changes in a certain section of the crank angle, and the plurality of units in each combustion cycle in the combustion chamber. The intensity estimation value calculation configured to calculate the estimated value of the knocking strength by using the change rate sorting unit configured to select one of the change rates of the above and the selection change rate. Has a part .

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 device for the internal combustion engine according to one aspect of the present invention, the accuracy of knocking determination can be improved, the responsiveness for eliminating knocking can be improved, and knocking can be reliably eliminated. Can be done.

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 schematic diagram which shows the control system including the control device of the gasoline direct injection engine which concerns on embodiment of this invention. 図１のＡ部拡大図である。It is an enlarged view of the part A 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 device 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。It is a figure which shows typically the typical angle-pressure signal obtained by one cylinder of a gasoline direct injection engine in embodiment of this invention. （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 diagram schematically showing an in-cylinder angle-pressure signal obtained by using an in-cylinder pressure sensor, and (b) is a high-pass filter process for the in-cylinder angle-pressure signal of (a). It is a figure which shows schematic the filter angle-pressure signal obtained by applying, and (c) is the absolute angle-pressure obtained by making the filter angle-pressure signal of (b) an absolute value. It is a figure which shows the signal schematicly. 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 by using the in-cylinder pressure sensor from the compression process to the combustion stroke. 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 by using a washer sensor from a compression process to a combustion 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 and the auditory intensity level in embodiment of this invention. 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。It is a correlation diagram between the maximum rate of change of Example 1 and the maximum rate of change in the cylinder of Comparative Example 1. 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。It is a correlation diagram of the knocking strength and the maximum rate of change in a cylinder 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 a control device for an internal combustion engine 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. Further, 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 engine. However, the reciprocating engine can also be a two-stroke engine. The reciprocating engine is particularly preferred to have a plurality of cylinders. However, the reciprocating engine can also be a single cylinder engine. 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 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。 [Overview of control system]
First, the 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 an engine 1. It includes a control device 3 that can be configured. The engine 1 has a plurality of cylinders 11, and in FIG. 1, a cross section of one of the plurality of cylinders 11 in the engine 1 is schematically shown.

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, and 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 to control the engine 1 and a seat mold pressure sensor (hereinafter, referred to as “seat 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 electronic components such as a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, and an electric circuit in which such electronic components are arranged. .. Further, 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 FIG. 2 in particular. The washer sensor 32 is attached to each cylinder 11 in a state of being in contact with each cylinder 11 from the outside so as to be able to detect the combustion pressure in the combustion chamber 12 of each cylinder 11. The washer sensor 32 may be attached to at least one of the plurality of cylinders 11, but it is particularly preferable that the washer sensor 32 is 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 use the combustion pressure detected by the washer sensor 32 to improve the knocking determination accuracy and the responsiveness to knocking, and to reliably eliminate the knocking. It is configured to detect the occurrence of knocking of 11. Further, the control system and its control device 3 are configured to be able to control the engine 1 so as to eliminate knocking.

［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。 [Details of the engine]
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 the cylinder block 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 arranged on the top side of each cylinder 11. The combustion chamber 12 is surrounded by a cylinder 11, a piston 14, and a 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 arranged on the bottom side of the cylinder 11 with respect to the cylinder block 13, and a crankshaft 17 is arranged in the crankcase 16. The piston 14 in each cylinder 11 is connected to the 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. Further, an intake port 20 and an exhaust port 21 are connected to the cylinder head 15. The intake port 20 has an intake opening 20a that opens toward the combustion chamber 12 at the connection with the cylinder head 15, and the exhaust port 21 faces the combustion chamber 12 at the connection with the cylinder head 15. It has an exhaust opening 21a that opens. The intake port 20 defines a path for sending air to the combustion chamber 12, and an exhaust port 21 defines a path for sending exhaust gas generated after combustion in the combustion chamber 12 toward a catalyst (not shown). There is. However, the present invention is not limited to this, and in the case of a PFI type engine, the intake port may define a path for sending a premixture containing fuel and air to the combustion chamber. Further, the intake opening 20a can be opened and closed by the intake valve 22, and the exhaust opening 21a can be opened and closed by the 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 the air sent from the intake port 20 to the combustion chamber 12. There is. A direct-injection injector 25 is also attached to the cylinder head 15, and the direct-injection injector 25 is configured to directly inject fuel 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. Further, the engine 1 is configured to generate a flame nucleus for combustion by generating a spark discharge in the combustion chamber 12 using a 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 which is a 4-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 makes two revolutions. Therefore, in one combustion cycle, the crank angle of the crankshaft 17 changes by 720 ° in principle, and basically, in each of the combustion stroke ST1, the exhaust stroke ST2, the intake stroke ST3, and the compression stroke ST4, In principle, the crank angle of the crankshaft 17 changes 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, the details of the control device 3 will be described. In particular, as shown in FIG. 2, the washer sensor 32 is fastened 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 seat sensor 32 changes in the compression direction or the relaxation direction due to the vibration, and the surface potential of the piezoelectric element changes due to the change in the tightening load. Change. The washer sensor 32 outputs a charge signal (hereinafter, referred to as “pressure signal”) according 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 tightened 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 has a crank angle sensor 33 configured as a crank angle detection unit capable of detecting 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. It is particularly preferable that the crank angle sensor 33 is configured so that the rotation angle and rotation speed of the timing rotor (not shown) attached to the crankshaft 17 can be detected in a non-contact manner, and is 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 sensor 34 configured as a throttle opening detection unit capable of detecting the opening degree of the throttle valve 24 and an accelerator operating amount detecting unit capable of detecting the operating amount of the accelerator pedal 2. It has an accelerator sensor 35 to be operated. 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 the oxygen concentration in the exhaust gas. 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 arranged on the intake port 20 between the intake valve 22 and the throttle valve 24. The LAF sensor 37 is arranged 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]
The 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 amplification unit 41 configured to receive the pressure signal and amplify the pressure signal. The pressure signal amplification 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 has a pressure signal acquisition unit 42 configured to be able to acquire the pressure signal amplified by the pressure signal amplification unit 41, and a crank configured to acquire the detection value θ of the crank angle sent from the crank angle sensor 33. It has 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 detection value θ of the crank angle acquired by the crank angle acquisition unit 43. It has a calculation unit 44.

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。 It is preferable that the angle-pressure signal calculation unit 44 calculates the angle-pressure signal within the range of the detection value θ of the crank angle corresponding to the state in which 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 within the range of the detection 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 It is more preferable to calculate the angle-pressure signal within the range of the detection value θ of the crank angle corresponding to the period from the ignition start time to the combustion end time. It is more preferable that the angle-pressure signal calculation unit 44 also calculates the angle-pressure signal in the period from the ignition start timing to the maximum peak of the angle-pressure signal that first appears 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, a schematic of a typical angle-pressure signal is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis θ indicates the detected value θ (°) of the crank angle, the vertical axis I indicates the intensity I (V) of the angle-pressure signal, and the solid line L1 indicates the angle-pressure signal. In the cylinder 11, the combustion stroke ST1 is performed when the crank angle detection value θ is in the range of 0 ° to 180 ° in principle, and the crank angle detection value θ is in principle 180 ° to 360 °. Exhaust stroke ST2 is performed when it is in the range, intake stroke ST3 is performed when the crank angle detection value θ is in the range of 360 ° to 540 °, and the crank angle detection value θ is in principle. The compression stroke ST4 is performed when the temperature is in the range of 540 ° to 720 °. In this case, the state where the detected value θ of the crank angle is in principle 180 ° corresponds to the exhaust bottom dead center, and the state where the detected value θ of the crank angle is basically 540 ° corresponds to the intake bottom dead center. .. Such an angle-pressure signal has a pulse waveform that protrudes during the period from the compression stroke ST4 to the combustion stroke ST1. The pulse waveform reaches the 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 reducing components having a frequency higher than a predetermined cutoff frequency to the angle-pressure signal sent from the angle-pressure signal calculation unit 44. It is preferable to have 45. The filter unit 45 is configured to perform a low-pass filter process or a band-pass filter process. The cutoff frequency may be set after confirming the frequency band of the noise signal caused by the driving vibration of the engine or the like by using a method such as FFT analysis (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 any other value as long as the noise signal can be removed and the angle-pressure signal caused by 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 the knocking intensity (Knocking Intensity) in the cylinder 11 by using the angle-pressure signal sent from the angle-pressure signal calculation unit 44 via the filter unit 45. The knocking strength estimation unit 46 and the knocking strength estimation unit 46 calculated by the knocking strength estimation unit 46 are used to determine whether or not knocking has occurred in the cylinder 11. The knocking determination unit 47 is configured to determine whether or not knocking has occurred. 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 strength is the maximum amplitude value of the angle-pressure signal (hereinafter referred to as "in-cylinder angle-pressure signal") acquired by the in-cylinder pressure sensor obtained by high-pass filtering and making it an absolute value. Defined 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). In FIGS. 5 (a) to 5 (c), the horizontal axis θ indicates the detected value θ (°) of the crank angle, and the vertical axis P is the combustion pressure obtained by the in-cylinder pressure sensor (hereinafter, “cylinder”). The detected value P (bar) of (referred to as "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 applied to the in-cylinder angle-pressure signal as shown in the solid line L2 of FIG. 5 (a), thereby filtering as shown in the solid line L3 of FIG. 5 (b). Obtain the angle-pressure signal. The filtered in-cylinder angle-pressure signal is absoluteized, thereby obtaining an absolute in-cylinder angle-pressure signal as shown by the solid line L4 in FIG. 5 (c). Further, as shown in FIG. 5 (c), the knocking strength is obtained from the maximum value Pm of the detected value P of the in-cylinder pressure based on the absolute valued in-cylinder angle-pressure signal.

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 has an ignition adjusting unit 48 configured to be able to adjust the ignition by the spark plug 19 in the combustion chamber 12. Further, to explain with reference to FIG. 1, the ECU 31 sends the detection value of the rotation speed of the engine 1 sent from the crank angle sensor 33, the detection value of the throttle opening sent from the throttle opening sensor 34, and the accelerator sensor 35. At least one of the required torque determined according to the detected value of the accelerator operating 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 ratio sent from the LAF sensor 37, and the like. Based on this, it is configured to adjust the flow rate of air, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, and the like. 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 intensity estimation unit 46 is a plurality of changes on the angle-pressure signal, which are the ratios of the angle-pressure signal intensity I that change in a certain section of the detection value θ of the crank angle in each combustion cycle in the combustion chamber 12. It has a rate of change calculation unit 51 configured to calculate the rate C (= dI / dθ). The change rate calculation unit 51 can store the calculated change rate C. Further, a fixed section of the detection 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 a certain section of the detection value θ of the crank angle may be defined 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 the plurality of change rates C calculated by the change rate calculation unit 51 in each combustion cycle in the combustion chamber 12. It has a change rate sorting unit 52 that is configured. Specifically, the change rate selection unit 52 selects the maximum change rate M from a 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 rate of change sorting unit may select a rate of change C other than the maximum rate of change M as long as a value substantially equal to the maximum rate of change M can be obtained. For example, the change rate selection unit may select the nth largest change rate C among the plurality of change rates C. In addition, n is an integer of 2 or more, and it is particularly preferable that n is 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. 6, each in the combustion chamber 12 Assuming that the maximum value (hereinafter referred to as "maximum in-cylinder change rate") N of a plurality of in-cylinder change rates D calculated in the combustion cycle is calculated, the maximum change is as shown in FIGS. 6 and 7. The rate M has a high correlation with the maximum rate of change N in the cylinder. Further, as described above, the knocking strength has a high correlation with the maximum rate of change N in the cylinder, so that the maximum rate of change M has a high correlation with the knocking strength. Specifically, the maximum rate of change M and the maximum rate of change N in the cylinder are in the range of the detection value θ of the crank angle from about 0 ° to 30 ° as shown in FIGS. 6 and 7, in particular, the spark plug 19. It can be obtained in the period from the ignition start time to the maximum peak of the angle-pressure signal and the in-cylinder angle-pressure signal that first appears after that, and the maximum change rate M and the maximum in-cylinder change rate N obtained in such a period. Have a high correlation 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 indicates the detected value θ (°) of the crank angle, the vertical axis P indicates the detected value P (bar) of the in-cylinder pressure, and the solid line L5 indicates the in-cylinder angle − pressure signal. The maximum in-cylinder change rate N is the in-cylinder angle-pressure signal in which the maximum amount of change 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 indicates the detected value θ (°) of the crank angle, the vertical axis I indicates the angle based on the seat sensor 32 − the strength I (V) of the pressure signal, and the solid line L6 indicates the in-cylinder angle − The pressure signal is shown, and the maximum rate of change M is the angle-pressure signal in which the maximum amount of change 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 the 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 rate of change M and the knocking strength. It has an intensity estimation value calculation unit 53 that is configured. The strength estimation value calculation unit 53 stores a knocking strength map in which the relationship between the maximum rate of change M and the knocking strength is defined in advance, and the strength estimation value calculation unit 53 stores 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 conformity tests and numerical simulations according to the operating conditions.

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 intensity estimation value calculation unit calculates the estimated value K of the knocking intensity from the maximum rate of change M based on a calculation formula in which the relationship between the maximum rate of change M and the knocking intensity is defined in advance. It may be calculated. Further, the strength estimation value calculation unit may calculate the maximum in-cylinder change rate N from the maximum change rate M, and further calculate the estimated knocking strength K from the maximum in-cylinder change rate N. The relationship between the maximum rate of change M and the maximum rate of change N in the cylinder and the relationship between the maximum rate of change N in the cylinder with the knocking strength are based on the results of experiments such as conformity tests according to operating conditions and numerical simulations. It is good to be obtained 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 knocking judgment unit]
Details of the knocking determination unit 47 of the ECU 31 will be described. As shown in FIG. 3, when the knocking strength estimated 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 estimated value K is The knocking occurrence determination unit 61 is configured to determine that knocking has occurred when the first knocking threshold value is T1 or higher. The knocking determination unit 47 also has a knocking intensity identification unit 62 configured to identify which of the plurality of intensity levels the estimated knocking intensity K calculated by the intensity estimation value calculation unit 53 corresponds to. .. The plurality of intensity levels may be preset 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 this 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 accuracy of determining the knocking strength, which will be described later, can be further improved. In FIG. 8, the horizontal axis K indicates the estimated knocking intensity K (bar), the vertical axis Lv indicates the intensity level, and the solid line L7 indicates the correlation between the estimated knocking intensity K and the intensity level. Shows 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 intensity level Lv1 corresponds to the range of the estimated value K of the knocking intensity smaller than the first knocking threshold value 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 which is equal to or higher than the first knocking threshold value T1 and smaller than the second knocking threshold value 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 which is equal to or higher than the second knocking threshold value T2 and smaller than the third knocking threshold value T3, and is evaluated as “light knocking”. The fourth intensity level Lv4 corresponds to the range of the estimated value K of the knocking intensity which is equal to or higher 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。 In addition, a 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 examiner listens to the vibration sound caused by knocking while listening to the sound in this way, and divides the loudness of the vibration sound into a plurality of intensity levels. Furthermore, the correspondence between the knocking strength and the plurality of strength levels is defined. The sound acquired by the microphone is emphasized in the frequency band (generally 5 kHz to 20 kHz) of the vibration sound caused by knocking by using an equalizer (an acoustic device that changes the frequency characteristics of the audio signal) or the like. It 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 adjusting unit 48 of the ECU 31 will be described with reference to FIG. The ignition adjusting unit 48 ignites in the combustion chamber 12 of the cylinder 11 based on the detected value of the rotation 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. The ignition timing of the spark plug 19 is controlled according to the target ignition timing calculation unit 71 configured to calculate the ignition timing by the plug 19 and the target value of the ignition timing calculated by the target ignition timing calculation unit 71. It has 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 target ignition timing calculation unit 71 stores an ignition timing map, and further, the target ignition timing calculation unit 71 ignites from the detected values of the rotation speed and throttle opening of the engine 1 based on the ignition timing map. It is preferable to calculate the target value for the timing. Specifically, it is preferable that the target value of the ignition timing is calculated by using the correction coefficient corresponding to the detected value of the rotation speed of the engine 1 and the throttle opening degree 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 rotation speed and the throttle opening degree 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 determines a retard amount (ignition retard angle) preset according to the intensity level identified by the knocking intensity identification unit 62. It is corrected so as to delay the target value of the ignition timing 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, it is preferable that the target ignition timing calculation unit 71 rewrites the default ignition timing map 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）。 [Control method]
The control method of the engine 1 according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. The ignition control unit 72 controls the spark plug 19 so as to ignite in the combustion chamber 12 of the cylinder 11 according to the target value of the predetermined ignition timing (step S1). The pressure signal acquisition unit 42 acquires the pressure signal, and the crank angle acquisition unit 43 acquires the crank angle detection value θ (step S2). The angle-pressure signal calculation unit 44 calculates an angle-pressure signal in which the pressure signal is associated with the detected value θ of the crank angle (step S3). The filter unit 45 performs a filter process for gradually reducing a component having a frequency higher than a 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 rate of change calculation unit 51 is a plurality of ratios of the strength I of the angle-pressure signal that changes in a certain section of the detection value θ of the crank angle in each combustion cycle in the combustion chamber 12 on the angle-pressure signal. The rate of change C is calculated and stored (step S5). The change rate selection unit 52 selects the maximum change rate M of a plurality of change rates C in each combustion cycle (step S6). The strength estimation value calculation unit 53 calculates the knocking strength estimation value K based on the maximum rate of change M (step S7). The knocking occurrence determination unit 61 determines whether or not the estimated value K of the knocking intensity 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 estimated value K of the knocking intensity is equal to or higher 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 estimated value K of the knocking strength (step S10). The ignition timing calculation unit 71 corrects the ignition timing target value to be delayed based on the retard amount preset 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 ignite in the combustion chamber 12 of the cylinder 11 according to the corrected target value of the ignition timing (step S12). On the other hand, when the knocking occurrence determination unit 61 determines that the estimated value K of the knocking intensity 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 a modification of the control system or the like.

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、上記角度−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 associated with the crank angle of the crankshaft 17 is the pressure signal of the combustion pressure sent from the seat sensor 32 attached to the cylinder 11 so as to come into contact with the cylinder 11 from the outside. Since the signal is used, unlike the in-cylinder angle-pressure signal, it is not necessary to perform processing such as DFT and SFTT for noise removal, and the calculation load can be reduced. As a result, the knocking determination time can be shortened, and the responsiveness for eliminating the knocking can be improved. Further, the angle -pressure signal is used to calculate the estimated value K of the knocking strength in the cylinder 11, and the estimated value K of the knocking strength is used to determine whether or not knocking has occurred. The accuracy can be improved. As a result, knocking can be reliably eliminated. Concomitantly, the cost of the washer sensor 32 can be made lower than the cost of the in-cylinder pressure sensor, so that the manufacturing cost can be reduced. Further, since the washer sensor 32 is a washer mold and is attached to the cylinder 11 so as to come into 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, mounting 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 closed is affected by the vibration generated when the intake valve 22 and the exhaust valve 23 are seated. Since it is not affected, the accuracy of determining combustion stability can be improved. Concomitantly, since the pressure signal used for the arithmetic processing is limited, the arithmetic 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 rate of change M of the plurality of rate of change C, which is the ratio of the angle-the intensity I of the pressure signal that changes in a certain section of the detected value θ of the crank angle, is knocking. It has a high correlation with the knocking strength generally used as an evaluation item, and further, whether knocking has occurred based on the estimated knocking strength K calculated from the maximum rate of change M. Since it is determined whether or not the knocking is performed, the knocking determination accuracy can be made extremely high. The same effect can be obtained when a plurality of rate of change C that is substantially equal to the maximum rate of change M is used instead of the maximum rate of change 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 high-precision knocking determination as described above, so that the knocking can be surely 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 knocking intensity K is divided into a plurality of preset intensity levels, and the retard amount is changed according to any of these intensity levels, which is appropriate. The ignition timing can be corrected, and knocking can be reliably eliminated. Further, since the retard amount is set in advance, the calculation load for calculating the retard amount can be reduced. As a result, the knocking determination time can be shortened, and the responsiveness for eliminating the knocking can be improved. Concomitantly, a stable combustion state can be obtained by surely 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 embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention can be modified and modified based on the technical idea thereof.

［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]
The first embodiment will be described. In the first embodiment, in addition to the washer sensor 32, the engine 1 of the above-described embodiment in which the in-cylinder pressure sensor is attached to the cylinder head 15 is used. In particular, the engine 1 is an in-line 4-cylinder engine. Regarding the operating conditions of the engine 1, in order to intentionally generate knocking, the rotation speed of the engine 1 is set to 2000 rpm, the load of the engine 1 is set to the throttle fully open (Wide Open Throttle) state (full load state), and the crank at the ignition timing. The angle was set to 20.2 ° with respect to BTDC (Before Top Dead Center, based on compression top dead center). A low-pass filter process was performed in the filter unit 45, and the cutoff frequency of the low-pass filter process was set to 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, the angle-pressure signal is acquired by the washer sensor 32, the angle-pressure signal is calculated based on the pressure signal, and the maximum change rate between the plurality of rate-of-change rates C is further obtained 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 to 30 ° with respect to ATDC (After Top Dead Center, compression top dead center standard), and the maximum rate of change is M. The constant section of the detection value θ of the crank angle used for the calculation of is 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 Comparative Example 1, under the same conditions as in Example 1, the pressure signal is acquired in Example 1 and at the same time, the in-cylinder pressure signal is acquired from the in-cylinder pressure sensor, and the cylinder is based on the in-cylinder pressure signal. The inner angle-pressure signal was calculated, and further, the maximum in-cylinder change rate N and the knocking strength KI were calculated from the in-cylinder angle-pressure signal. The period for acquiring the angle-pressure signal and the fixed section of the detection value θ of the crank angle used for calculating the maximum in-cylinder change rate N were 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 rate of change M of Example 1 and the maximum rate of change N in the cylinder of Comparative Example 1 was confirmed, and further, the knocking strength KI and the cylinder in Comparative Example 1 were confirmed. The correlation with the maximum rate of change N was confirmed. As a result, a correlation diagram between the maximum rate of change M and the maximum rate of change N in the cylinder as shown in FIG. 10 is obtained, and a correlation diagram between the knocking strength KI and the maximum rate of change N in the cylinder as shown in FIG. 11 is obtained. Obtained. In FIG. 10, the horizontal axis N indicates the maximum rate of change N (bar / °) in the cylinder, and the vertical axis M indicates the maximum rate of change M (V / °). In FIG. 11, the horizontal axis N indicates the maximum rate of change N (bar / °) in the cylinder, and the vertical axis KI indicates the knocking strength KI (bar). In addition, the data of the plurality of combustion cycles obtained in this embodiment are plotted in each of the correlation diagrams of FIGS. 10 and 11.

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 rate of change M of Example 1 and the maximum rate of change N in the cylinder 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 maximum rate of change N in the cylinder 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 maximum change rate N in the cylinder were highly correlated, and that the knocking strength KI and the maximum change rate N in the cylinder were highly correlated. Based on these correlations, it was also confirmed that the maximum rate of change M and the knocking intensity KI are highly correlated. According to this correlation, it was confirmed that the maximum rate of change N in the cylinder can be estimated from the maximum rate of change M in the cylinder, and the knocking strength KI can be estimated from the maximum rate of change N in the cylinder. When the first knocking threshold value T1 is set as shown in FIG. 11, it is determined that knocking has not occurred and knocking has not occurred in the combustion cycle of the data plotted in a range smaller than the knocking threshold value T1. In the combustion cycle of the data plotted in the range of the threshold value T1 or more, it was determined that knocking had occurred.

［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]
Example 2 of the present invention will be described. In this embodiment, an engine 1 having the same configuration as that of the above embodiment is used, and the engine 1 is operated under the condition that the rotation speed of the engine 1 is 2000 rpm and the load is in the throttle fully open state. 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 occurs under the same conditions. The retard amount when it occurred was set to 8 °. As a result, knocking could be eliminated in each of the cases of trace knocking, light knocking, and heavy knocking.

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 Control device 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 estimation value calculation unit 62 Knocking strength identification unit θ Crank angle detection value I Angle-Intensity of pressure signal C Change rate M Maximum value of multiple change rates (maximum change rate)
Estimated value of K knocking strength Lv1 to Lv4 First to fourth strength levels

Claims

A pressure sensor of a seat mold configured to contact the cylinder from the outside so as to be able to detect the combustion pressure in the combustion chamber of the cylinder in the internal combustion engine and to output a pressure signal according to the combustion pressure.
It is provided with a crank angle acquisition unit configured to acquire the crank angle of the crankshaft of the internal combustion engine.
An internal combustion engine control device configured so that the internal combustion engine can be controlled in response to the occurrence of knocking in the cylinder.
An angle-pressure signal calculation unit configured to calculate an angle-pressure signal in which the pressure signal is associated with the crank angle.
A knocking intensity estimation unit configured to calculate an estimated value of knocking intensity in the cylinder using the angle -pressure signal after ignition by a spark plug.
A knocking determination unit configured to determine whether or not knocking has occurred in the cylinder based on the estimated value of the knocking strength is provided .
The knocking strength estimation unit
Based on the angle-pressure signal, each combustion cycle in the combustion chamber is configured to calculate a plurality of rate of change, which is the ratio of the intensity of the angle-pressure signal that changes in a certain section of the crank angle. The rate of change calculation unit and
A change rate sorting unit configured to sort one of the plurality of change rates in each combustion cycle in the combustion chamber, and a change rate sorting unit.
With the strength estimation value calculation unit configured to calculate the estimation value of the knocking strength using the selection change rate.
A control device for an internal combustion engine.

The angle-pressure signal calculation unit is configured to calculate the angle-pressure signal within the range of the crank angle in a state where both the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine are closed. Internal combustion engine control device.

The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the selection change rate is the maximum value of the plurality of change rates.

The knocking determination unit, when it is determined that the knocking has occurred, further comprising an ignition control unit is configured to control the spark plug to delay timing of the ignition in the combustion chamber of the cylinder in order to eliminate the knocking The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.

The knocking determination unit
Further having a knocking strength discriminator configured to discriminate which of a plurality of preset strength levels the estimated knocking strength corresponds to.
The control device for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the ignition control unit is configured to delay the ignition timing based on a retard amount preset according to the identified intensity level.