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JP2008267362A - Knocking control device for engine - Google Patents

Knocking control device for engine Download PDF

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JP2008267362A
JP2008267362A JP2007115098A JP2007115098A JP2008267362A JP 2008267362 A JP2008267362 A JP 2008267362A JP 2007115098 A JP2007115098 A JP 2007115098A JP 2007115098 A JP2007115098 A JP 2007115098A JP 2008267362 A JP2008267362 A JP 2008267362A
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Japan
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knocking
valve timing
engine
environmental condition
valve
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Application number
JP2007115098A
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Japanese (ja)
Inventor
Taro Tatsumi
太郎 辰巳
Kazuya Kawaguchi
和也 川口
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Nissan Motorsports and Customizing Co Ltd
Original Assignee
Autech Japan Inc
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize operating conditions of an engine while inhibiting knocking even if an environmental conditions influencing the control of the engine changes. <P>SOLUTION: This knocking control device for the engine 10 provided with a variable valve timing mechanism 11 for an intake valve, is provided with a valve timing determination part 54 determining valve timing of the intake valve and a knocking detection part 52 detecting knocking. When knocking is detected, the valve timing determination part 54 shifts valve timing of the intake valve in a direction reducing intake air quantity to a combustion chamber of the engine 10 by predetermined quantity to reduce filling efficiency in to the combustion chamber. Consequently, knocking can be inhibited even if trace knock ignition timing is shifted to an advancing side and knocking occurs due to change of the environment condition. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンのノッキングを抑制するノッキング制御装置に関する。   The present invention relates to a knocking control device that suppresses engine knocking.

エンジンの最適運転条件は、燃料の性状や大気条件などにより変化するので、どの様な条件にも対応できるエンジン制御装置が求められている。
エンジンの制御項目のひとつとして点火時期が挙げられる。点火時期を進角させると、エンジンが最大トルクを発生する点火時期(MBT:Minimum Advance For the Best Torque)までの間は、進角量に応じて熱効率が向上するので、エンジンの燃費や出力は向上する。しかし、ノッキングの発生が懸念される。
Since the optimum engine operating conditions vary depending on the properties of the fuel, atmospheric conditions, and the like, there is a need for an engine control apparatus that can cope with any conditions.
One of the engine control items is ignition timing. When the ignition timing is advanced, the thermal efficiency improves according to the amount of advancement until the ignition timing (MBT: Minimum Advance For the Best Torque) at which the engine generates the maximum torque. improves. However, there are concerns about the occurrence of knocking.

特許文献1には、ノックセンサによりノッキングが検出された場合には、点火時期を大きく遅角し、遅角させたのち再びノッキングが検出されるまで点火時期を徐々に進角し、再びノッキングが検出された場合には点火時期を大きく遅角するというように、点火時期の遅角と進角を繰り返して、エンジンの運転条件を最適化することが開示されている。
特開2005−127154号公報
In Patent Document 1, when knocking is detected by a knock sensor, the ignition timing is greatly retarded, and after the retarded timing, the ignition timing is gradually advanced until knocking is detected again. It is disclosed that the operating condition of the engine is optimized by repeatedly retarding and advancing the ignition timing, such that the ignition timing is greatly retarded when detected.
JP 2005-127154 A

しかし、特許文献1に開示された装置の場合、点火時期の変更を繰り返すため、最適点火時期に到達するまでの間に、点火時期の過剰な遅角に起因するエンジンの燃費や出力の低下が生じる。そのため、運転性が悪化するという問題がある。
また、このような制御方法の場合、ノッキングによるエンジンへのダメージが懸念される。
However, in the case of the device disclosed in Patent Document 1, since the ignition timing is repeatedly changed, the fuel consumption and output of the engine are reduced due to excessive retardation of the ignition timing until the optimal ignition timing is reached. Arise. Therefore, there is a problem that drivability deteriorates.
Further, in the case of such a control method, there is a concern about engine damage due to knocking.

よって、本発明は、このような問題を生じること無しに、ノッキングの発生を抑えつつ運転条件の最適化を行うことができるエンジンのノッキング制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an engine knock control device capable of optimizing operating conditions while suppressing the occurrence of knocking without causing such a problem.

本発明は、吸気バルブのタイミング可変機構を備えるエンジンのノッキング制御装置であって、吸気バルブのバルブタイミング決定するバルブタイミング決定部と、ノッキングの発生を検出するノッキング検出部とを備え、ノッキングの発生が検出された場合に、バルブタイミング決定部が、吸気バルブのバルブタイミングを、エンジンの燃焼室内への吸気量が減少する方向に所定量シフトさせる構成とした。   The present invention is an engine knocking control device having an intake valve timing variable mechanism, comprising: a valve timing determining unit that determines a valve timing of an intake valve; and a knocking detection unit that detects the occurrence of knocking; Is detected, the valve timing determination unit shifts the valve timing of the intake valve by a predetermined amount in a direction in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine decreases.

本発明によれば、ノッキング検出部によりノッキングの発生が検出されると、吸気バルブのバルブタイミングが、エンジンの燃焼室内への吸気量が減少する方向に所定量シフトされるので、エンジンの燃焼室内に供給される空気の量が減少する。
燃焼室内の空気の量が減少すると、燃焼室内の燃料と空気の充填効率が低下するので、低下した分だけ、ノッキングが生ずる限界点火時期(トレースノック点火時期)が進角側にシフトする。その結果、ノッキングが発生した時点の点火時期は、シフト後のトレースノック点火時期よりも遅角側に位置することになるので、トレースノック点火時期のシフト量に応じてノッキングの程度が小さくなる、若しくはノッキングが解消する。
また、空燃比は固定されているため、エンジンの燃焼室内に供給される空気の量が減少すると、燃焼室内に供給される燃料も減少する。よって、燃料消費量が少なくなるので、エンジンの燃費が向上する。
According to the present invention, when the occurrence of knocking is detected by the knocking detection unit, the valve timing of the intake valve is shifted by a predetermined amount in a direction in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine decreases. The amount of air supplied to the is reduced.
When the amount of air in the combustion chamber decreases, the fuel and air charging efficiency in the combustion chamber decreases, and therefore, the limit ignition timing at which knocking occurs (trace knock ignition timing) is shifted to the advance side by the decreased amount. As a result, the ignition timing at the time of occurrence of knocking is positioned more retarded than the trace knock ignition timing after the shift, so the degree of knocking is reduced according to the shift amount of the trace knock ignition timing. Or knocking is eliminated.
Further, since the air-fuel ratio is fixed, when the amount of air supplied into the combustion chamber of the engine decreases, the fuel supplied into the combustion chamber also decreases. Therefore, the fuel consumption is reduced, and the fuel efficiency of the engine is improved.

以下、本実施例にかかるノッキング制御装置を説明する。
図1は、本実施例にかかるノッキング制御装置の構成を説明する説明図である。
ノッキング制御装置は、吸気バルブのバルブタイミング可変機構11を備えるエンジン10と、エンジン10のバルブタイミングを制御する機能を有するECU50とから構成される。エンジン10の吸気通路20には、その上流側から順に、エアフローセンサ30、電子制御スロットル40が設けられている。
Hereinafter, the knocking control apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the knocking control device according to the present embodiment.
The knocking control device includes an engine 10 that includes a variable valve timing mechanism 11 for an intake valve, and an ECU 50 that has a function of controlling the valve timing of the engine 10. An air flow sensor 30 and an electronic control throttle 40 are provided in the intake passage 20 of the engine 10 in order from the upstream side.

エアフローセンサ30は、吸気通路20内を通過する空気の量を測定するセンサであり、測定された空気の量に応じた電気信号(吸入空気量信号)を生成し、ECU50に出力する。   The air flow sensor 30 is a sensor that measures the amount of air that passes through the intake passage 20, generates an electrical signal (intake air amount signal) corresponding to the measured amount of air, and outputs the electrical signal to the ECU 50.

電子制御スロットル40は、図示しないスロットル弁の開閉により、吸気通路20を通ってエンジン10に吸入される空気量を調整する。
空気量の調整は、図示しないスロットルモータが、ECU50から入力されるスロットル駆動信号に基づいて、スロットル弁を開閉駆動することで行われる。
電子制御スロットル40は、スロットル弁の開度を検出する開度センサ(図示せず)を有しており、開度センサは、検出したスロットル弁の開度に応じた電気信号(スロットルポジション信号)を生成し、ECU50に出力する。
The electronically controlled throttle 40 adjusts the amount of air taken into the engine 10 through the intake passage 20 by opening and closing a throttle valve (not shown).
The air amount is adjusted by opening and closing the throttle valve by a throttle motor (not shown) based on a throttle drive signal input from the ECU 50.
The electronic control throttle 40 has an opening sensor (not shown) that detects the opening of the throttle valve, and the opening sensor is an electric signal (throttle position signal) corresponding to the detected opening of the throttle valve. Is generated and output to the ECU 50.

バルブタイミング可変機構11は、ECU50から入力される駆動信号に従って、エンジン10の図示しない吸気バルブと排気バルブを開閉し、必要に応じて、吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも一方の開閉タイミングを変化させる。
また、図示しないセンサにより、吸気バルブの位置を検出し、検出した吸気バルブの位置に応じて電気信号(VTC位置信号)を生成し、ECU50に出力する。
The variable valve timing mechanism 11 opens and closes an intake valve and an exhaust valve (not shown) of the engine 10 according to a drive signal input from the ECU 50, and changes the opening and closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve as necessary. Let
Further, the position of the intake valve is detected by a sensor (not shown), an electric signal (VTC position signal) is generated according to the detected position of the intake valve, and is output to the ECU 50.

ECU50は、各種センサからの検出信号により特定される環境条件に基づいて、最適の運転状態を提供するようにエンジンを制御するものであり、記憶部51と、ノッキング検出部52と、環境条件推定部53と、バルブタイミング決定部54と、信号生成部55とを備える。
ECU50には、エアフローセンサ30から出力される吸入空気量信号や、電子制御スロットル40から出力されるスロットルポジション信号、そしてバルブタイミング可変機構11から入力されるVTC位置信号の他に、ノッキングセンサ60からの信号と、エンジン回転数センサ70からの信号などが入力される。
The ECU 50 controls the engine so as to provide an optimum driving state based on environmental conditions specified by detection signals from various sensors, and includes a storage unit 51, a knocking detection unit 52, and environmental condition estimation. Unit 53, valve timing determination unit 54, and signal generation unit 55.
In addition to the intake air amount signal output from the airflow sensor 30, the throttle position signal output from the electronic control throttle 40, and the VTC position signal input from the valve timing variable mechanism 11, the ECU 50 receives from the knocking sensor 60. And the signal from the engine speed sensor 70 are input.

記憶部51は、ECU50が行う各種制御を実行するためのプログラムや演算用データ(基本制御マップ51a、環境条件指数テーブル51b)、そして制御の実行に際して算出されるデータなどを記憶保持する。
基本制御マップ51aは、エンジンの吸気バルブや排気バルブの開閉タイミング、点火プラグの点火時期、燃料噴射量、空燃比などを規定するマップである。この基本制御マップは、異なる環境条件(例えば、オクタン価、温度・湿度など)毎に用意されて、各基本制御マップは、各環境条件において最適の運転状態を提供しうる運転条件を規定している。
The storage unit 51 stores and holds programs for performing various controls performed by the ECU 50, calculation data (basic control map 51a, environmental condition index table 51b), data calculated when the control is executed, and the like.
The basic control map 51a is a map that defines the opening / closing timing of the intake valve and exhaust valve of the engine, the ignition timing of the spark plug, the fuel injection amount, the air-fuel ratio, and the like. This basic control map is prepared for each different environmental condition (for example, octane number, temperature / humidity, etc.), and each basic control map defines an operating condition that can provide an optimal operating state in each environmental condition. .

環境条件指数テーブル51bは、エンジン回転数Nと、エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比Tpの変化量(ΔTp)と、環境条件指数との関係を規定するテーブルであ。
なお、環境条件指数テーブル51bの詳細な説明は、後記するノッキングが検出された場合にECU50が行う処理の説明において行うものとする。
The environmental condition index table 51b is a table that defines the relationship between the engine speed N, the amount of change Tp of the intake air volume index Q with respect to the engine speed N (ΔTp), and the environmental condition index.
Note that the detailed description of the environmental condition index table 51b will be given in the description of the processing performed by the ECU 50 when knocking described later is detected.

ノッキング検出部52は、ノッキングセンサ60の検出値に基づいてノッキングの発生の有無を判定する。
環境条件推定部53は、各種センサからの検出信号に基づいて、大気条件、オクタン価、温度・湿度などのエンジンの制御に影響する環境条件を推定する。
The knocking detection unit 52 determines whether or not knocking has occurred based on the detection value of the knocking sensor 60.
The environmental condition estimation unit 53 estimates environmental conditions that affect engine control such as atmospheric conditions, octane number, temperature / humidity, and the like based on detection signals from various sensors.

バルブタイミング決定部54は、エンジンの始動時などに、記憶部51に記憶された複数の基本制御マップ51aの中から、予め決められた基本制御マップを選択する。
また、ノッキング検出部52によりノッキングが検出された場合には、環境条件推定部53が推定した環境条件に基づいて、最適の運転状態を提供しうる基本制御マップを選択する。
The valve timing determination unit 54 selects a predetermined basic control map from among a plurality of basic control maps 51a stored in the storage unit 51 at the time of engine startup or the like.
In addition, when knocking is detected by the knocking detection unit 52, a basic control map that can provide an optimum driving state is selected based on the environmental conditions estimated by the environmental condition estimation unit 53.

信号生成部55は、基本制御マップが選択されると、選択した基本制御マップにおいて規定された条件に従って、エンジン10の吸気弁や排気弁の開閉を命令する駆動信号、電子制御スロットル40のスロットル弁の開閉とその程度を命令するスロットル駆動信号、そして燃焼室内の混合気体の点火を命令する点火信号を生成する。
そして、基本制御マップにおいて規定された所定のタイミングで、バルブタイミング可変機構11と、電子制御スロットル40と、エンジン10の点火プラグとにそれぞれ出力する。
When the basic control map is selected, the signal generation unit 55 is configured to drive the intake and exhaust valves of the engine 10 according to the conditions defined in the selected basic control map, and the throttle valve of the electronic control throttle 40. A throttle drive signal for instructing the opening and closing of the engine and its degree, and an ignition signal for instructing ignition of the mixed gas in the combustion chamber.
And it outputs to the valve timing variable mechanism 11, the electronic control throttle 40, and the ignition plug of the engine 10 at a predetermined timing defined in the basic control map.

ノッキングが検出された場合にECU50において行われる処理について説明する。
図2は、ノッキングが検出された場合にECUにおいて行われる処理を説明するフローチャートである。
ステップ100において、バルブタイミング決定部54は、バルブタイミング可変機構11が、その運転領域において、吸気量減少方向に可動な範囲にあるか否か、すなわち吸気量が減少する方向へのバルブタイミングの変更が可能であるか否かを確認する。
A process performed in the ECU 50 when knocking is detected will be described.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a process performed in the ECU when knocking is detected.
In step 100, the valve timing determination unit 54 determines whether or not the variable valve timing mechanism 11 is movable within the operating range in the direction of decreasing the intake air amount, that is, changes the valve timing in the direction of decreasing the intake air amount. Confirm whether or not is possible.

ステップ100において変更可能である場合、ステップ101において、ノッキング検出部52は、ノッキングセンサ60の検出値に基づいてノッキングの発生の有無を判定する。
ステップ101においてノッキングが発生していると判定された場合、ステップ102において、バルブタイミング決定部54は、一時的に所定の運転状態を保持するために、スロットル開度(TVO)と、エンジン10の点火プラグの点火時期(ADV)とを固定する。これにより、スロットル開度とエンジン10の点火プラグの点火時期とが固定されるので、エンジン10は、所定の運転状態で保持される。
If it can be changed in step 100, in step 101, the knocking detection unit 52 determines whether knocking has occurred based on the detection value of the knocking sensor 60.
When it is determined in step 101 that knocking has occurred, in step 102, the valve timing determination unit 54 determines the throttle opening (TVO) and the engine 10 in order to temporarily maintain a predetermined operating state. The ignition timing (ADV) of the spark plug is fixed. As a result, the throttle opening and the ignition timing of the ignition plug of the engine 10 are fixed, so that the engine 10 is held in a predetermined operating state.

ステップ103において、バルブタイミング決定部54は、エンジン回転数センサ70の検出値から取得したエンジン回転数Nと、エアフローセンサ30の検出値(エアフローセンサ電圧)に所定の定数を乗算して求めた吸気量指数Qとから、エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比(Tp0:Tp0=Q/N)を算出し、記憶部51に記憶する。   In Step 103, the valve timing determination unit 54 multiplies the engine speed N acquired from the detection value of the engine speed sensor 70 and the detection value (airflow sensor voltage) of the airflow sensor 30 by a predetermined constant and obtains the intake air. From the quantity index Q, the ratio of the intake quantity index Q to the engine speed N (Tp0: Tp0 = Q / N) is calculated and stored in the storage unit 51.

ステップ104において、バルブタイミング決定部54は、エンジン10の吸気量が減少する方向にバルブタイミングを所定量、例えば5degシフトさせることを命令する駆動信号を、信号生成部55により生成させ、バルブタイミング可変機構11に出力させる。これにより、エンジン10の燃焼室内に供給される空気の量(吸気量)が、所定量減少する。   In step 104, the valve timing determination unit 54 causes the signal generation unit 55 to generate a drive signal instructing to shift the valve timing by a predetermined amount, for example, 5 degrees, in the direction in which the intake air amount of the engine 10 decreases, thereby varying the valve timing. The mechanism 11 is made to output. As a result, the amount of air (intake amount) supplied into the combustion chamber of the engine 10 decreases by a predetermined amount.

ここで、吸気量の減少と、ノッキングが生ずる限界点火時期(トレースノック点火時期)との関係を説明する。
図4は、エンジン回転数が4000rpmの場合における吸気量(充填効率)とトレースノック点火時期との相関関係を示す相関図である。
エンジン10への吸気量が減少すると、燃焼室内の充填効率が低下するので、図4から明らかなように、充填効率の低下率に応じて、トレースノック点火時期が進角する。
例えば、充填効率が約5ポイント低下すると、トレースノック点火時期は、約33degから39degに変化する。すなわち、約6deg進角側にシフトする。
よって、ノッキングの発生が検出された時点で吸気量を減少させると、トレースノック点火時期が進角側にシフトする結果、その時点の点火時期は、シフト後のトレースノック点火時期よりも遅角側に位置することになる。その結果、トレースノック点火時期のシフト量に応じてノッキングの程度が小さくなる、若しくはノッキングが解消することになる。
Here, the relationship between the decrease in the intake air amount and the limit ignition timing at which knocking occurs (trace knock ignition timing) will be described.
FIG. 4 is a correlation diagram showing the correlation between the intake air amount (filling efficiency) and the trace knock ignition timing when the engine speed is 4000 rpm.
When the intake air amount to the engine 10 decreases, the charging efficiency in the combustion chamber decreases, and as is apparent from FIG. 4, the trace knock ignition timing is advanced according to the decreasing rate of the charging efficiency.
For example, when the charging efficiency is reduced by about 5 points, the trace knock ignition timing is changed from about 33 deg to 39 deg. That is, it shifts to about 6 deg advance side.
Therefore, if the intake air amount is decreased when the occurrence of knocking is detected, the trace knock ignition timing is shifted to the advance side, so that the ignition timing at that time is retarded from the trace knock ignition timing after the shift. Will be located. As a result, the degree of knocking is reduced or knocking is eliminated according to the shift amount of the trace knock ignition timing.

図2を参照して、ステップ105において、吸気量の減少によりノッキングが解消したか否かを確認するために、ノッキング検出部52は、ノッキングセンサ60の検出値に基づいて、バルブタイミングのシフト後にノッキングが解消したか否かを判定する。   Referring to FIG. 2, in step 105, in order to confirm whether knocking has been eliminated due to a decrease in the intake air amount, knocking detection unit 52 determines whether or not the valve timing has been shifted based on the detection value of knocking sensor 60. Determine whether knocking has been resolved.

ステップ105においてノッキングが解消したと判定された場合、図3を参照して、ステップ106において、バルブタイミング決定部54は、現時点におけるエンジン回転数Nと吸気量指数Qとから、エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比(Tp1:Tp1=Q/N)を算出し、記憶部51に記憶する。   If it is determined in step 105 that the knocking has been resolved, referring to FIG. 3, in step 106, the valve timing determination unit 54 determines the engine speed N from the current engine speed N and the intake air amount index Q. The ratio of the intake air amount index Q (Tp1: Tp1 = Q / N) is calculated and stored in the storage unit 51.

ステップ107において、環境条件推定部53は、エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比Tpの変化量(ΔTp)を下記式(1)に基づいて算出する。
ΔTp=Tp1−Tp0 ・・・(1)
ここで、ΔTpは、ノッキングの発生を検知して吸気量の調整(減少)を開始したのち、ノッキングを無くすことができるまでの間のTp(エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比)の変化量を意味する。
In step 107, the environmental condition estimation unit 53 calculates a change amount (ΔTp) of the ratio Tp of the intake air amount index Q to the engine speed N based on the following equation (1).
ΔTp = Tp1-Tp0 (1)
Here, ΔTp is the ratio of Tp (ratio of intake air amount index Q to engine speed N) until knocking can be eliminated after occurrence of knocking is detected and intake air amount adjustment (decrease) is started. It means the amount of change.

ステップ108において、環境条件推定部53は、Tp0算出時のエンジン回転数Nと、ステップ107において求めたTp変化量(ΔTp)とに基づいて、記憶部51に記憶された環境条件指数テーブル51bを参照して、環境条件指数を求める。
ここで、環境条件指数とは、オクタン価、水蒸気分圧などの環境条件の変化を示す指数を意味する。
In step 108, the environmental condition estimation unit 53 obtains the environmental condition index table 51b stored in the storage unit 51 based on the engine speed N at the time of calculating Tp0 and the Tp variation (ΔTp) obtained in step 107. Refer to and obtain the environmental condition index.
Here, the environmental condition index means an index indicating changes in environmental conditions such as octane number and water vapor partial pressure.

環境条件指数テーブル51bについて説明する。
図5に示すように、環境条件指数テーブル51bでは、ノッキングが検出された際のエンジン回転数Nと、ノッキングが検出されてからノッキングが解消するまでの間のエンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比Tpの変化量(ΔTp)とから、環境条件指数が設定される。
例えば、ノッキング発生時のエンジン回転数がN3であり、ノッキングが解消するまでに要したTpの変化量がΔTpIIである場合、環境条件指数は「3」と設定される。
The environmental condition index table 51b will be described.
As shown in FIG. 5, in the environmental condition index table 51b, the engine speed N when knocking is detected, and the intake air volume index Q with respect to the engine speed N from when knocking is detected until knocking is eliminated. The environmental condition index is set from the change amount (ΔTp) of the ratio Tp.
For example, when the engine speed at the time of occurrence of knocking is N3 and the amount of change in Tp required until knocking is eliminated is ΔTpII, the environmental condition index is set to “3”.

図3を参照して、ステップ109において、バルブタイミング決定部54は、記憶部51に予め記憶された複数の基本制御マップ51aの中から、求めた環境条件指数により特定される環境条件のもとで最適の運転状態を提供しうる基本制御マップを選択する。
これは、現在選択されている基本制御マップに基づくエンジンの制御では、ノッキングが発生する運転条件となっているので、求めた環境条件指数により特定される現在の環境条件のもとで、最適の運転状態を提供しうる運転条件を規定する基本制御マップを新たに選択し、新たに選択した基本制御マップに基づいてエンジンの制御を行うことで、ノッキングが生じないようにするためである。
Referring to FIG. 3, in step 109, the valve timing determination unit 54 is based on the environmental condition specified by the obtained environmental condition index from the plurality of basic control maps 51 a stored in advance in the storage unit 51. To select a basic control map that can provide the optimal operating conditions.
This is because the engine control based on the currently selected basic control map is an operating condition in which knocking occurs, so that the optimal condition can be obtained under the current environmental conditions specified by the obtained environmental condition index. This is to prevent knocking by newly selecting a basic control map that defines the driving conditions that can provide the driving state and controlling the engine based on the newly selected basic control map.

ステップ110において、バルブタイミング決定部54は、スロットル開度(TVO)と点火時期(ADV)の固定を解除する。
これにより、新たに選択された基本制御マップに基づくエンジン制御が行われる。
そして、ステップ111において、基本制御マップが新たに選択されたのちにノッキングの発生が検出された場合は点火時期をリタードするエンジン制御に移行する。
In step 110, the valve timing determination unit 54 releases the fixed throttle opening (TVO) and ignition timing (ADV).
Thereby, engine control based on the newly selected basic control map is performed.
If the occurrence of knocking is detected after the basic control map is newly selected in step 111, the routine proceeds to engine control for retarding the ignition timing.

図2を参照して、ステップ105においてノッキングが解消していないと判定された場合は、吸気量をさらに減少させるようにバルブタイミング可変機構11を制御することが可能であるか否かを判断するために、ステップ112において、バルブタイミング決定部54は、バルブタイミング可変機構11が、その運転領域で吸気量が減少する方向に、バルブタイミングの変更が可動であるか否かを確認する。
ステップ112において変更可能である場合には、ステップ104の処理に移行して、エンジン10の吸気量Qが減少する方向にバルブタイミングを5deg変換させることを命令する駆動信号が生成され、バルブタイミング可変機構11に出力されることになる。
Referring to FIG. 2, if it is determined in step 105 that knocking has not been eliminated, it is determined whether or not the valve timing variable mechanism 11 can be controlled so as to further reduce the intake air amount. Therefore, in step 112, the valve timing determination unit 54 confirms whether or not the valve timing change mechanism 11 is movable in the direction in which the intake amount decreases in the operation region.
If it can be changed in step 112, the process proceeds to step 104, and a drive signal is generated to instruct to change the valve timing by 5 deg in the direction in which the intake air amount Q of the engine 10 decreases, and the valve timing is variable. It is output to the mechanism 11.

ステップ112において変更可能でない場合は、吸気量をさらに減少させることができないので、上記した環境条件指数の算出と基本制御マップの再選択を行うことができない。
よって、ステップ113において、バルブタイミング決定部54は、記憶部51に記憶したTp0の値をリセットし、ステップ114において、ステップ104でシフトされているバルブタイミングを、制御マップにおいて規定されている初期状態のバルブタイミングに戻す。そして、ステップ115において、スロットル開度(TVO)と点火時期(ADV)の固定を解除する。
これにより、以降ノッキングの発生が検出された場合は、点火時期をリタードするエンジン制御が行われることになる。
ここで、本実施例におけるバルブタイミング可変機構11が発明のタイミング可変機構に、基本制御マップが発明の制御マップに相当する。
If it is not possible to change in step 112, the intake air amount cannot be further reduced, and thus the calculation of the environmental condition index and the reselection of the basic control map cannot be performed.
Therefore, in step 113, the valve timing determination unit 54 resets the value of Tp0 stored in the storage unit 51, and in step 114, the valve timing shifted in step 104 is set to the initial state specified in the control map. Return to the valve timing. In step 115, the throttle opening (TVO) and ignition timing (ADV) are released from being fixed.
Thereby, when the occurrence of knocking is detected thereafter, engine control for retarding the ignition timing is performed.
Here, the variable valve timing mechanism 11 in this embodiment corresponds to the variable timing mechanism of the invention, and the basic control map corresponds to the control map of the invention.

以上の通り、本実施例は、吸気バルブのバルブタイミング可変機構11を備えるエンジンのノッキング制御装置であって、吸気バルブのバルブタイミングを決定するバルブタイミング決定部54と、ノッキングの発生を検出するノッキング検出部52とを備え、バルブタイミング決定部54は、ノッキングの発生が検出された場合に、吸気バルブのバルブタイミングを、エンジン10の燃焼室内への吸気量が減少する方向に所定量シフトさせる構成とした。
これにより、ノッキングの発生が検出されると、エンジン10の燃焼室内に供給される空気の量が減少して、燃焼室内の燃料と空気の充填効率が低下するので、充填効率が低下した分だけ、トレースノック点火時期が進角側にシフトする。その結果、ノッキングが発生した時点の点火時期は、シフト後のトレースノック点火時期よりも遅角側に位置することになるので、トレースノック点火時期のシフト量に応じてノッキングの程度が小さくなる、若しくはノッキングが解消する。
As described above, this embodiment is an engine knocking control apparatus including the variable valve timing mechanism 11 for an intake valve, and includes a valve timing determination unit 54 that determines the valve timing of the intake valve, and a knocking that detects the occurrence of knocking. And a valve timing determination unit that shifts the valve timing of the intake valve by a predetermined amount in a direction in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine 10 decreases when the occurrence of knocking is detected. It was.
As a result, when the occurrence of knocking is detected, the amount of air supplied into the combustion chamber of the engine 10 decreases, and the charging efficiency of fuel and air in the combustion chamber decreases. Trace knock ignition timing is shifted to the advance side. As a result, the ignition timing at the time of occurrence of knocking is positioned more retarded than the trace knock ignition timing after the shift, so the degree of knocking is reduced according to the shift amount of the trace knock ignition timing. Or knocking is eliminated.

図6は、点火時期を固定した状態でバルブタイミングをシフトさせて充填効率を減少させた際の燃料消費率と出力の変化を示す説明図であり、図7は、充填効率を固定した状態における点火時期の進角変化に対する、燃料消費率と出力の変化を示す説明図である。
図6に示すように、バルブタイミング可変機構11の変換量を初期値(40degCA)から20degCAまで変化させてバルブタイミングをシフトさせることにより、エンジン10の燃焼室内への吸気量を減少させると、充填効率は約5ポイント低下する。ここで、空燃比は固定されているので、燃料の供給量は、充填効率の低下に伴う空気量の減少に追従して、約300g/kWhから約296g/kWhへと減少する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing changes in fuel consumption rate and output when the valve timing is shifted and the charging efficiency is decreased while the ignition timing is fixed, and FIG. 7 is a diagram in the state where the charging efficiency is fixed. It is explanatory drawing which shows the change of a fuel consumption rate and an output with respect to the advance angle change of ignition timing.
As shown in FIG. 6, when the amount of intake air into the combustion chamber of the engine 10 is reduced by changing the conversion amount of the valve timing variable mechanism 11 from the initial value (40 deg CA) to 20 deg CA to shift the valve timing, Efficiency is reduced by about 5 points. Here, since the air-fuel ratio is fixed, the supply amount of fuel decreases from about 300 g / kWh to about 296 g / kWh following the decrease in the air amount accompanying the decrease in the charging efficiency.

また、図7を参照して、例えば点火時期を約6deg進角させると、燃料消費率が約300g/kWhから約286g/kWhに低下すると共に、熱効率の上昇により修正軸出力が約76kWから約80kWへと上昇する。
よって、ノッキングの発生が検出された場合に、吸気バルブのバルブタイミングを、エンジン10の燃焼室内への吸気量が減少する方向に所定量シフトさせると、燃料消費率が低下して、燃費が向上すると共に、点火時期の進角による熱効率の向上により出力が上昇するという効果が得られる。
ここで、ノッキングの発生時に点火時期を6degリタードさせる従来の制御を行った場合は、出力の低下や燃焼消費率の悪化が生ずるが、本願のように、吸気量を減少させてトレースノック点火時期まで点火時期を進角させるようにすると、従来の制御の場合のような問題を生ずることがない。
Referring to FIG. 7, for example, when the ignition timing is advanced by about 6 deg, the fuel consumption rate decreases from about 300 g / kWh to about 286 g / kWh, and the corrected shaft output increases from about 76 kW to about kW due to the increase in thermal efficiency. It rises to 80 kW.
Therefore, when the occurrence of knocking is detected, if the valve timing of the intake valve is shifted by a predetermined amount in the direction in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine 10 decreases, the fuel consumption rate decreases and fuel consumption improves. In addition, an effect of increasing the output by improving the thermal efficiency due to the advance of the ignition timing can be obtained.
Here, when the conventional control is performed in which the ignition timing is 6 deg retarded when knocking occurs, the output decreases and the combustion consumption rate deteriorates. However, as in the present application, the intake amount is decreased and the trace knock ignition timing is decreased. If the ignition timing is advanced to the maximum, there is no problem as in the case of conventional control.

また、エンジン10の制御に影響を及ぼす環境条件(例えば、オクタン価、温度・湿度など)を推定する環境条件推定部53をさらに備え、バルブタイミング決定部54は、ノッキングが解消するまで、バルブタイミングのシフトを繰り返し、環境条件推定部53は、ノッキングの発生が検出されたのちノッキングが解消するまでの間の吸気量の変化量に基づいて環境条件を推定し、バルブタイミング決定部54が、推定した環境条件に基づいて、バルブタイミングをフィードバック制御する構成とした。
これにより、ノッキングが解消するまでの吸気量の変化量から推定した環境条件に応じてバルブタイミングをフィードバック制御して、エンジンの運転条件を調整することで、エンジンをより好適な運転状態にすることができる。
In addition, an environmental condition estimation unit 53 that estimates environmental conditions (for example, octane number, temperature / humidity, etc.) that affect the control of the engine 10 is further provided, and the valve timing determination unit 54 determines the valve timing until knocking is eliminated. The shift is repeated, and the environmental condition estimation unit 53 estimates the environmental condition based on the amount of change in the intake air amount after the occurrence of knocking is detected and until the knocking is eliminated, and the valve timing determination unit 54 estimates The valve timing is feedback controlled based on the environmental conditions.
As a result, the valve timing is feedback-controlled according to the environmental conditions estimated from the amount of change in the intake air amount until knocking is eliminated, and the engine operating conditions are adjusted, thereby bringing the engine into a more suitable operating state. Can do.

特に、環境条件として環境条件指数を用い、エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比Tpの変化量(ΔTp)と環境条件指数との関係を規定する環境条件指数テーブル51bを予め用意し、エンジン回転数Nに対する吸気量指数Qの比Tpの変化量(ΔTp)に基づいて、環境条件指数テーブル51bを参照して環境条件の変化を示す指数(環境条件指数)を求め、求めた環境条件指数から環境条件を推定する構成とした。
従って、変化量(ΔTp)を求めるだけで、簡単に環境条件を推定することができるので、推定された環境条件に基づくエンジンのフィードバック制御を迅速に行うことができる。
In particular, an environmental condition index is used as an environmental condition, and an environmental condition index table 51b that prescribes the relationship between a change amount (ΔTp) of the ratio Tp of the intake air volume index Q to the engine speed N and the environmental condition index is prepared in advance. Based on the change amount (ΔTp) of the ratio Tp of the intake air amount index Q to the rotational speed N, an index (environmental condition index) indicating a change in the environmental condition is obtained by referring to the environmental condition index table 51b, and the obtained environmental condition index The environmental conditions were estimated from the above.
Accordingly, since the environmental condition can be easily estimated simply by obtaining the change amount (ΔTp), the engine feedback control based on the estimated environmental condition can be quickly performed.

さらに、バルブタイミング決定部54は、予め用意された基本制御マップに基づいて、バルブタイミングを決定すると共に、環境条件推定部53により環境条件が推定された際には、環境条件毎に予め用意された複数の基本制御マップの中から、推定された環境条件に基づいて選択したひとつの基本制御マップに基づいてバルブタイミングを決定する構成とした。
これにより、環境条件の変化により、予め用意された基本制御マップに基づくエンジン制御ではノッキングが発生するようになった場合に、現時点における環境条件が推定され、推定された環境条件に基づいて新たな制御マップが選択される。
よって、推定された環境条件のもと、最適の運転状態を提供しうる基本制御マップを、記憶部51に記憶された複数の基本制御マップ51aの中から新たに選択することができ、ノッキングが発生しない運転状態を提供することができる。
また、ノッキングが検出されると、環境条件が推定され、推定された環境条件に基づき新たな制御マップが選択されるので、ノッキングの発生を抑えつつ、最適の運転状態を提供することが可能となる。
Further, the valve timing determination unit 54 determines the valve timing based on a basic control map prepared in advance, and is prepared in advance for each environmental condition when the environmental condition estimation unit 53 estimates the environmental condition. In addition, the valve timing is determined based on one basic control map selected from a plurality of basic control maps based on the estimated environmental conditions.
As a result, when knocking occurs in engine control based on a basic control map prepared in advance due to a change in environmental conditions, the current environmental conditions are estimated, and a new one is created based on the estimated environmental conditions. A control map is selected.
Therefore, a basic control map that can provide an optimum driving state under the estimated environmental conditions can be newly selected from the plurality of basic control maps 51a stored in the storage unit 51, and knocking can be performed. An operating state that does not occur can be provided.
In addition, when knocking is detected, the environmental conditions are estimated, and a new control map is selected based on the estimated environmental conditions, so that it is possible to provide an optimal operating state while suppressing the occurrence of knocking. Become.

また、バルブタイミング決定部54は、バルブタイミングを、エンジン10の燃焼室内への吸気量が減少する方向にシフトさせることができない場合には、点火時期をリタードさせる構成とした。
これにより、吸気量を減少させてトレースノック点火時期を進角させることができない場合には、点火時期がリタード(遅角)されるので、ノッキングを解消させることができる。
Further, the valve timing determination unit 54 is configured to retard the ignition timing when the valve timing cannot be shifted in a direction in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine 10 decreases.
Thereby, when the intake amount is decreased and the trace knock ignition timing cannot be advanced, the ignition timing is retarded, so that knocking can be eliminated.

上記実施例では、推定した環境条件に基づいて新たな制御マップを選択したのちは、ノッキングが発生した際に点火時期をリタードさせるエンジン制御を行う場合を例に挙げて説明としたが、新たな制御マップを選択したのち、ノッキングの発生が検出される度に、環境条件の推定と基本制御マップの選択を繰り返すようにしても良い。
これにより、環境条件が頻繁に変化する状況の下でも、ノッキングの発生を抑えつつ、最適の運転状態を提供することが可能となる。
In the above embodiment, after selecting a new control map based on the estimated environmental conditions, the engine control for retarding the ignition timing when knocking occurs is described as an example. After selecting the control map, the estimation of environmental conditions and the selection of the basic control map may be repeated each time occurrence of knocking is detected.
This makes it possible to provide an optimal operating state while suppressing the occurrence of knocking even under a situation where environmental conditions frequently change.

実施例にかかるノッキング制御装置の構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of the knocking control apparatus concerning an Example. ノッキングが検出された場合の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a process when knocking is detected. ノッキングが検出された場合の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a process when knocking is detected. 充填効率とトレースノック点火時期との相関関係を示す相関図である。FIG. 5 is a correlation diagram showing a correlation between charging efficiency and trace knock ignition timing. 環境条件指数テーブルを説明する説明図であるIt is explanatory drawing explaining an environmental condition index table. 充填効率とバルブタイミング変化量と燃料消費率との相関関係を示す相関図である。It is a correlation diagram which shows the correlation with filling efficiency, valve timing variation | change_quantity, and fuel consumption rate. 充填効率と点火時期の進角と燃料消費率との相関関係を示す相関図である。FIG. 5 is a correlation diagram showing a correlation among charging efficiency, ignition timing advance angle, and fuel consumption rate.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
11 バルブタイミング可変機構
20 吸気通路
30 エアフローセンサ
40 電子制御スロットル
50 ECU
51 記憶部
51a 基本制御マップ
51b 環境条件指数テーブル
52 ノッキング検出部
53 環境条件推定部
54 バルブタイミング決定部
55 信号生成部
60 ノッキングセンサ
70 エンジン回転数センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 11 Valve timing variable mechanism 20 Intake passage 30 Air flow sensor 40 Electronically controlled throttle 50 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 Memory | storage part 51a Basic control map 51b Environmental condition index table 52 Knocking detection part 53 Environmental condition estimation part 54 Valve timing determination part 55 Signal generation part 60 Knock sensor 70 Engine speed sensor

Claims (4)

吸気バルブのタイミング可変機構を備えるエンジンのノッキング制御装置であって、
前記吸気バルブのバルブタイミングを決定するバルブタイミング決定部と、
ノッキングの発生を検出するノッキング検出部とを備え、
前記バルブタイミング決定部は、ノッキングの発生が検出された場合に、前記吸気バルブのバルブタイミングを、前記エンジンの燃焼室内への吸気量が減少する方向に所定量シフトさせる
ことを特徴とするエンジンのノッキング制御装置。
An engine knocking control device having a variable timing mechanism of an intake valve,
A valve timing determining unit for determining the valve timing of the intake valve;
A knock detection unit for detecting the occurrence of knocking,
The valve timing determination unit shifts the valve timing of the intake valve by a predetermined amount in a direction in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine is reduced when occurrence of knocking is detected. Knocking control device.
エンジンの制御に影響する環境条件を推定する環境条件推定部をさらに備え、
前記バルブタイミング決定部は、前記ノッキングが解消するまで、前記バルブタイミングのシフトを繰り返し、
前記環境条件推定部は、ノッキングの発生が検出されたのちノッキングが解消するまでの間の前記吸気量の変化量に基づいて、前記環境条件を推定し、
前記バルブタイミング決定部は、推定された環境条件に基づいて、バルブタイミングをフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンのノッキング制御装置。
An environmental condition estimating unit that estimates an environmental condition that affects engine control;
The valve timing determination unit repeatedly shifts the valve timing until the knocking is eliminated,
The environmental condition estimating unit estimates the environmental condition based on the amount of change in the intake air amount after the occurrence of knocking is detected and until knocking is eliminated,
The engine knock control device according to claim 1, wherein the valve timing determination unit feedback-controls the valve timing based on the estimated environmental condition.
前記バルブタイミング決定部は、予め用意された制御マップに基づいてバルブタイミングを決定すると共に、前記環境条件推定部により環境条件が推定された際には、環境条件毎に予め用意された複数の制御マップの中から、推定された環境条件に基づいて選択したひとつの制御マップに基づいてバルブタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項2に記載のエンジンのノッキング制御装置。
The valve timing determination unit determines valve timing based on a control map prepared in advance, and when the environmental condition is estimated by the environmental condition estimation unit, a plurality of controls prepared in advance for each environmental condition 3. The engine knock control apparatus according to claim 2, wherein the valve timing is determined based on one control map selected from the map based on the estimated environmental condition.
前記バルブタイミング決定部は、前記バルブタイミングが、前記エンジンの燃焼室内への吸気量が減少する方向にシフトさせることができない範囲にある場合には、点火時期をリタードさせる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れか一項に記載のエンジンのノッキング制御装置。
The valve timing determining unit retards the ignition timing when the valve timing is within a range in which the amount of intake air into the combustion chamber of the engine cannot be shifted. The engine knocking control device according to any one of claims 1 to 3.
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