JPH0666194A - 過給機付内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】２つの過給機を機関運転条件に応じて選択的に
作動させる内燃機関において、ノッキング検出の精度を
向上させる。 【構成】２つの過給機を同時に作動させるツイン過給状
態と、前記２つの過給機の一方のみを作動させるシング
ル過給状態とが、運転条件に応じて切り換え制御され
る。ここで、前記ツイン過給とシングル過給とのいずれ
の過給状態であるかを判別させ（Ｓ３）、これに応じて
ノッキング検出の判定レベルＴＳＬ，ＳＳＬを個別に設
定させる（Ｓ４，Ｓ５）。そして、前記判定レベルＴＳ
Ｌ，ＳＳＬとノックセンサによる検出レベルとを比較し
てノッキング発生の有無を判定し（Ｓ10）、かかる判定
結果に基づいて点火時期を演算させる（Ｓ11）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過給機付内燃機関のノッ
キング検出装置に関し、詳しくは、２つの過給機を選択
的に作動させる内燃機関において、ノッキング検出の精
度を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において、所定レベル以上のノ
ッキングが発生すると、出力を低下させるのみならず、
衝撃により吸・排気バルブやピストンに悪影響を及ぼす
ため、ノッキングを検出して点火時期を補正することに
よって、速やかにノッキングを回避できるようにしたノ
ッキングコントロールシステムを備えているものがある
（特開昭５８−１０５０３６号公報等参照）。

【０００３】かかるノッキングコントロール機能を有し
た点火時期制御装置では、機関本体に付設されて機関振
動を検出する振動センサやシリンダ内の燃焼圧力を直接
的に的に検出する燃焼圧センサを設け、ノッキング発生
の有無による振動レべル又は燃焼圧の差によってノッキ
ング発生を検出するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なノッキングコントロールシステムは、特に、ノッキン
グに敏感な過給機を備えた機関に適用されることが多
く、ノッキングを発生させない範囲で極力点火時期を進
角させることで、過給機を設けたことによる出力向上効
果を充分に得て、燃費を向上させ、更に、排温を低下さ
せることができる。

【０００５】ここで、過給機を備えた機関として、２つ
の過給機を同一吸気系に対して並列に又は直列に設け、
一方の過給機のみで過給させるか（以下、シングル過給
と称する。）、又は、両方の過給機で同時に過給を行わ
せるか（以下、ツイン過給と称する。）を機関運転条件
に応じて切り換えるよう構成されたものがある（図４参
照）。

【０００６】このように２つの過給機を選択的に作動さ
せる場合、シングル過給状態であるかツイン過給状態で
あるかによって燃焼圧レベルが異なるため、前記過給状
態に関わらず同じ検出レベルに基づいてノッキング発生
を検出させる構成であると、ノッキング検出精度が悪化
し、点火時期を誤った方向に補正してしまう惧れがあっ
た。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなさたものであ
り、シングル過給とツイン過給とが切り換え制御される
過給機付内燃機関において、ノッキングの検出精度を向
上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
過給機付内燃機関のノッキング検出装置は、図１に示す
ように、機関の同一吸気系に対して２つの過給機を備え
る共に、前記２つの過給機の一方のみによる過給と、両
方の過給機による同時過給とを機関運転条件に応じて選
択的に実行させる過給機切り換え制御手段を備えた過給
機付内燃機関のノッキング検出装置であって、ノッキン
グ発生を示すパラメータを検出するノックセンサと、こ
のノックセンサで検出された前記パラメータと判定レベ
ルとの比較に基づいてノッキング発生の有無を判別する
ノッキング判別手段と、前記過給機切り換え制御手段に
よって切り換え制御される前記２つの過給機の一方のみ
による過給と両方の過給機による同時過給とに応じてそ
れぞれに前記判定レベルを設定する判定レベル切り換え
設定手段と、を含んで構成される。

【０００９】

【作用】かかる構成によると、２つの過給機の一方のみ
による過給と両方の過給機による同時過給とが切り換え
制御される機関において、過給状態がいずれであるかに
よってノッキング発生の有無を判別するための判定レベ
ルがそれぞれに設定されるから、前記過給状態の違いに
よる燃焼圧レベルの差に影響されずに、高精度にノッキ
ング発生を検出させることが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。図２
は、本実施例の過給機付内燃機関１を示す図である。こ
こで、エアクリーナ２を通過した空気は、エアフローメ
ータ３で計量された後、２つに分岐延設される吸気ダク
ト４ａ，４ｂを通過し、前記吸気ダクト４ａ，４ｂの下
流側合流部に介装され図示しないアクセルペダルと連動
するスロットル弁５を通過し、吸気マニホールド６を介
して各気筒内に吸引されるようになっており、前記スロ
ットル弁５によって吸入空気流量が調整されるようにな
っている。

【００１１】また、前記吸気ダクト４ａ，４ｂには、そ
れぞれ過給機７，８が介装されている。この過給機７，
８は、排気のエネルギによって排気タービンを回転駆動
させることにより、前記排気タービンと軸結されたコン
プレッサ７ａ，８ａを回転駆動して、吸入空気を過給す
る排気ターボチャージャである。但し、機関の出力軸に
よってコンプレッサを機械的に駆動する過給機であって
も良い。

【００１２】前記過給機７が介装される側の吸気ダクト
４ａには、過給機７の下流側に吸気制御弁９が介装され
ており、また、この吸気制御弁９の上下流間の差圧ΔＰ
を検出する差圧センサ10が設けられている。更に、過給
機７をバイパスするバイパス通路11が設けられており、
このバイパス通路11の途中にはバイパス制御弁12が介装
されている。

【００１３】前記吸気制御弁９及びバイパス制御弁12
は、コントロールユニット13によって開閉駆動制御され
るようになっており、初期設定として、前記吸気制御弁
９を閉じると共に、前記バイパス制御弁12を開き、過給
機７によって過給された空気を、バイパス通路11を介し
て過給機７上流側の吸気ダクト４ａに戻して、過給機７
による機関吸入空気の過給を行わせず、過給機７を空回
りさせる。従って、かかる初期設定状態では、過給機８
のみによって吸入空気の過給が行われる。

【００１４】一方、かかる初期設定状態において、機関
が高負荷運転され、前記差圧センサ10で検出される差圧
が所定値以下となると、前記吸気制御弁９を開くと共
に、前記バイパス制御弁12を閉じることによって、過給
機８と共に過給機７によっても吸入空気の過給を行わせ
るようになっている。このように、機関運転条件によっ
て、過給機８のみによる過給と、２つの過給機７，８両
方を用いた同時過給とを選択的に実行させるようになっ
ており（図４参照）、本実施例では、過給機８のみの過
給をシングル過給、２つの過給機７，８を両方用いた同
時過給をツイン過給と称する。

【００１５】前記コントロールユニット13は、前記吸気
制御弁９及びバイパス制御弁12の開閉制御を介して前記
シングル過給とツイン過給とを切り換え制御する過給機
切り換え制御手段としての機能を備える一方、各気筒別
に設けられた燃料噴射弁14ａ〜14ｄによる燃料噴射量を
電子制御し、かつ、各気筒別に設けられた点火栓15ａ〜
15ｄによる点火時期を制御する機能を備えている。

【００１６】前記噴射量制御及び点火時期制御のため
に、コントロールユニット13には、エアフローメータ３
からの吸入空気流量検出信号Ｑ、カム軸の回転を介して
クランク角を検出するクランク角センサ16からの機関回
転速度信号Ｎｅ、シリンダブロックに取り付けられて機
関振動（ノッキング発生を示すパラメータ）を検出する
ノックセンサ17からのノックセンサ出力信号などが入力
されるようになっている。

【００１７】そして、前記吸入空気流量Ｑと機関回転速
度Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算する一
方、この基本燃料噴射量Ｔｐに機関運転条件による種々
の補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算し、この
燃料噴射量Ｔｉに対応するパルス幅の噴射パルス信号を
燃料噴射弁14ａ〜14ｄにそれぞれ送って、図示しない燃
料タンクから圧送されプレッシャレギュレータによって
所定圧力に調整された燃料を機関１に噴射供給させる。

【００１８】また、前記基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転
速度Ｎｅとに応じて基本点火時期（基本進角値）ＡＤＶ
を記憶したマップを参照し、前記基本点火時期ＡＤＶを
設定する一方、前記ノックセンサ17からの検出信号に基
づいてノック発生を検出し、ノッキング発生を回避しつ
つ極力進角されるように前記基本点火時期ＡＤＶを補正
設定し、各点火栓15ａ〜15ｄ毎に設けられた点火コイル
とパワートランジスタとからなる図示しないパワトラユ
ニットに点火信号を出力する。

【００１９】ここで、コントロールユニット13によるノ
ッキングコントロールを伴う点火制御の様子を、図３の
フローチャートに従って説明する。尚、本実施例におい
て、前記コントロールユニット13は前述のように過給機
切り換え制御手段としての機能を備えると共に、前記図
３のフローチャートに示すように判定レベル切り換え設
定手段，ノッキング判別手段としての機能も備えてい
る。

【００２０】図３のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、現在の
機関運転条件がノッキングコントロールを行う領域に含
まれるか否かを、基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）や機
関回転速度Ｎｅの情報に基づいて判別する。ここで、ノ
ッキングコントロール領域であるときには、ステップ２
へ進み、ツイン過給とシングル過給との間の切り換え制
御時であるか否かを判別する。

【００２１】そして、切り換え制御時でない場合には、
ステップ３へ進んで、ツイン過給とシングル過給とのい
ずれの状態であるかを判別する。ツイン過給状態である
ときには、ステップ４へ進み、予め基本燃料噴射量Ｔｐ
（機関負荷）と機関回転速度Ｎｅとによって区分される
運転領域毎に、ツイン過給状態に対応するノック検出判
定レベルＴＳＬを記憶したマップを参照し、ツイン過給
状態で、かつ、現在の運転条件に見合った判定レベルＴ
ＳＬを設定する。

【００２２】一方、シングル過給状態であるときには、
ステップ５へ進み、同様にしてシングル過給状態に対応
するノック検出判定レベルＳＳＬを設定する。そして、
次のステップ10では、前記ノックセンサ17から出力され
る機関振動信号からノッキング振動が現れる周波数領域
の出力レベルを求め、これと前記判定レベルＴＳＬ又は
ＳＳＬとを比較し、判定レベルを越えているときにノッ
キングが発生していると判別する。

【００２３】尚、シングル過給時に比してツイン過給時
の燃焼圧が高くなるので、前記判定レベルは、ＴＳＬ＞
ＳＳＬとなるように設定される。一方、ツイン過給とシ
ングル過給との間の切り換え時においては、ステップ６
へ進み、切り換え制御が行われてから一定時間経過した
か否かを判別する。ここで、切り換え制御を行った直後
であるときには、ステップ７へ進んで切り換え方向を判
別し、判別された切り換え方向に従ってステップ８又は
ステップ９へ進み、ツイン過給に対応する判定レベルＴ
ＳＬとシングル過給に対応する判定レベルＳＳＬとの中
間値を、ノッキング検出に用いる判定レベルＫＳＴにセ
ットする。

【００２４】ステップ８では、ＳＳＬ×Ｈ１＋ＴＳＬ×
Ｈ２（Ｈ１＋Ｈ２＝１）を判定レベルＫＳＴとし、ステ
ップ９では、ＳＳＬ×Ｈ３＋ＴＳＬ×Ｈ４（Ｈ３＋Ｈ４
＝１）を判定レベルＫＳＴとする。即ち、過給状態がツ
イン過給とシングル過給とのいずれであるかによって異
なる判定レベルＳＳＬ，ＴＳＬを設定するが、実際に切
り換えが行われている過渡時には、ツイン過給とシング
ル過給との中間的な状態になるので、判定レベルも中間
値が設定されるようにして、実際の過給状態に見合った
判定レベルが設定されるようにしてある。

【００２５】尚、ツイン過給とシングル過給との間の切
り換え時に、切り換え前の過給状態に見合った判定レベ
ルから、切り換え後の過給状態に見合った判定レベルま
で、所定時間内で徐々に変化させるようにしても良い。
ステップ10でノッキング発生の有無を判定すると、次の
ステップ11では、基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）と機
関回転速度Ｎｅとに対応させて予め基本点火時期ＡＤＶ
を記憶したマップを参照し、現在の運転条件に見合った
基本点火時期ＡＤＶを設定する一方、ノッキング非発生
時にはノッキング補正値を進角補正し、また、ノッキン
グ発生時にはノッキングを回避すべく前記ノッキング補
正値を遅角補正し、前記基本点火時期ＡＤＶと前記ノッ
キング補正値とに基づいて最終的な点火時期を設定す
る。

【００２６】また、ステップ１でノッキング制御領域で
ないと判別されたときには、ステップ２〜ステップ10を
ジャンプしてステップ11へ進み、ノッキング補正値を用
いずに最終的な点火時期を設定する。そして、次のステ
ップ12では、前記設定された点火時期とクランク角セン
サ16からの検出信号に基づいてパワトラユニットに対し
て点火信号をそれぞれに出力し、各点火栓15ａ〜15ｄに
よる点火を行わせる。

【００２７】このように、本実施例によると、ツイン過
給とシングル過給とを切り換え制御する機関１におい
て、前記過給状態の切り換えに応じてノッキング検出の
判定レベルを切り換え設定するようにしたので、前記２
つの過給状態による燃焼圧レベルの違いに対応して精度
の良いノッキング検出を行わせることができ、以て、ノ
ッキング検出に基づく点火時期補正制御の精度が向上
し、最適な点火時期で点火を行わせることができる。

【００２８】尚、本実施例では、２つの過給機７，８が
並列に設けられるものについて述べたが、直列に２つの
過給機を備えたものであっても良い。また、本実施例で
は、シリンダブロックから機関振動を取り出すノックセ
ンサ17を用いノッキングを検出させるようにしたが、例
えば点火栓の座金として介装される座形筒内圧センサに
よって燃焼圧を直接的に検出するノックセンサを設けた
構成であっても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、２
つの過給機による同時過給と一方の過給機のみによる過
給とが運転条件によって切り換え制御される過給機付内
燃機関において、ノッキングの判定レベルを前記過給機
の切り換えに応じて切り換え設定するようにしたので、
ノッキング検出精度が向上し、以て、ノッキングの検出
結果を用いた点火時期制御の精度が向上し、最適な点火
時期で点火を行わせることができるようになるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】ノッキング検出を伴う点火時期制御を示すフロ
ーチャート。

【図４】ツイン過給とシングル過給との切り換え制御を
示す図。

【符号の説明】

１ 機関 ３ エアフローメータ ４ａ，４ｂ 吸気ダクト ５ スロットル弁 ７，８ 過給機 ９ 吸気制御弁 10 差圧センサ 11 バイパス通路 12 バイパス制御弁 13 コントロールユニット 15ａ〜15ｄ 点火栓 16 クランク角センサ 17 ノックセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の同一吸気系に対して２つの過給機を
   備える共に、前記２つの過給機の一方のみによる過給
   と、両方の過給機による同時過給とを機関運転条件に応
   じて選択的に実行させる過給機切り換え制御手段を備え
   た過給機付内燃機関のノッキング検出装置であって、 ノッキング発生を示すパラメータを検出するノックセン
   サと、 該ノックセンサで検出された前記パラメータと判定レベ
   ルとの比較に基づいてノッキング発生の有無を判別する
   ノッキング判別手段と、 前記過給機切り換え制御手段によって切り換え制御され
   る前記２つの過給機の一方のみによる過給と両方の過給
   機による同時過給とに応じてそれぞれに前記判定レベル
   を設定する判定レベル切り換え設定手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする過給機付内燃機関
   のノッキング検出装置。