JP4775320B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のノッキングを防止する技術に関する。 The present invention relates to a technique for preventing knocking of an internal combustion engine.
内燃機関においてはノッキングと呼ばれる異常燃焼が発生することが知られている。一般的に、ノッキングが発生した場合には、内燃機関の点火時期を遅角させてノッキングを回避する制御が行われる。このような制御の例が特許文献1に記載されている。
It is known that abnormal combustion called knocking occurs in an internal combustion engine. In general, when knocking occurs, control is performed to retard knocking by retarding the ignition timing of the internal combustion engine. An example of such control is described in
理論空燃比で運転されるガソリン高過給エンジンでは、過給域でのノッキングが検出された際に点火時期を遅角させると、タービン入口の排気ガス温度及び触媒床温が急上昇する。このような温度の急上昇の防止策として、点火時期の遅角制御と連動して、空燃比をリッチ側に制御する手法が提案されている(例えば特許文献2を参照)。 In a gasoline supercharged engine operated at a stoichiometric air-fuel ratio, if the ignition timing is retarded when knocking is detected in the supercharging region, the exhaust gas temperature and the catalyst bed temperature at the turbine inlet rapidly increase. As a measure for preventing such a rapid rise in temperature, a method of controlling the air-fuel ratio to the rich side in conjunction with retarding control of the ignition timing has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、空燃比が理論空燃比よりリッチになると、トルクが最大となる点火時期(以下、「MBT:Minimum Advance for Best Torque」と呼ぶ。)が圧縮上死点側に移行するため、点火遅角量を増大させる必要が生じ、燃費の悪化やスモークの発生などの問題が生じる。 However, when the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the ignition timing at which the torque becomes maximum (hereinafter referred to as “MBT: Minimum Advance for Best Torque”) shifts to the compression top dead center side, so that the ignition delay is retarded. It becomes necessary to increase the amount, and problems such as deterioration in fuel consumption and generation of smoke occur.
一方、ノッキング発生時に点火時期を遅角させ、その遅角量が所定値を超えた期間が所定時間以上継続した場合に、空燃比をリーン側に補正する手法が特許文献3に提案されている。
On the other hand,
しかし、特許文献3は、基本点火時期をMBT近傍に設定できる希薄燃焼運転の圧縮天然ガス(CNG)エンジンを前提としているため、点火時期遅角量に対する排気ガス温度や触媒床温などの上昇感度が鈍感である。これについて、図7を参照して簡単に述べる。図7は点火時期と排気ガス温又は触媒床温との関係を示すグラフである。特許文献3のようなCNGエンジンのMBTを「MBT1」とすると、ガソリン高過給エンジンのMBTは「MBT2」の辺りとなる。よって、CNGエンジンについて点火時期を遅角量Xだけ遅角した場合の排気ガス温度又は触媒床温の温度上昇はΔT1であるが、ガソリン高過給エンジンについて点火時期を同じ遅角量Xだけ遅角した場合の排気ガス温度又は触媒床温の温度上昇はΔT2となり、CNGエンジンの場合より急激な温度上昇が避けられない。よって、特許文献3の手法をガソリン高過給エンジンに対して単純に適用することはできない。
However, since
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ノッキング発生時に、排気ガス温度や触媒床温の上昇を抑制しつつノッキングを回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a control device for an internal combustion engine capable of avoiding knocking while suppressing an increase in exhaust gas temperature and catalyst bed temperature when knocking occurs. The purpose is to provide.
本発明の1つの観点では、内燃機関の制御装置は、前記内燃機関におけるノッキングを検出するノッキング検出手段と、前記内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、前記内燃機関へ供給される燃料を減少させて空燃比をリーン側に変化させる空燃比制御手段と、ノッキングが検出されたときに、前記内燃機関の負荷に基づいて、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量、及び、前記空燃比制御手段による燃料の減少量を制御するノッキング制御手段と、を備え、前記ノッキング制御手段は、前記内燃機関の負荷を示す値として、前記内燃機関の吸入空気量を使用し、前記ノッキング制御手段は、前記吸入空気量が第1の所定量より多い場合には、前記吸入空気量が前記第1の所定量より少ない場合と比較して、前記燃料の減少量を多くするとともに前記点火時期の遅角量を少なくする。 In one aspect of the present invention, a control device for an internal combustion engine is supplied to the knocking detection means for detecting knocking in the internal combustion engine, ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine, and the internal combustion engine. An air-fuel ratio control means for reducing the fuel to change the air-fuel ratio to the lean side, and a retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means based on the load of the internal combustion engine when knocking is detected, and Knocking control means for controlling the amount of fuel decrease by the air-fuel ratio control means , wherein the knocking control means uses the intake air amount of the internal combustion engine as a value indicating the load of the internal combustion engine, When the intake air amount is larger than the first predetermined amount, the knocking control means is configured to reduce the amount of the fuel compared to the case where the intake air amount is smaller than the first predetermined amount. As well as many minor amounts to reduce the retard amount of the ignition timing.
上記の内燃機関の制御装置は、ノッキングを検出する手段と、点火時期を遅角する手段と、燃料噴射量を減少して空燃比をリーン化する手段とを備える。ノッキングが検出されると、内燃機関の負荷に基づいて、点火時期の遅角量、及び、燃料の減少量が制御される。点火時期を遅角することによりノッキングが回避されるとともに、空燃比をリーン化することにより、内燃機関の排気ガス温度や触媒床温などを下げることができる。 The control apparatus for an internal combustion engine includes means for detecting knocking, means for retarding the ignition timing, and means for reducing the fuel injection amount to make the air-fuel ratio lean. When knocking is detected, the retard amount of the ignition timing and the fuel decrease amount are controlled based on the load of the internal combustion engine. By retarding the ignition timing, knocking can be avoided, and by making the air-fuel ratio lean, the exhaust gas temperature of the internal combustion engine, the catalyst bed temperature, etc. can be lowered.
また、前記ノッキング制御手段は、前記吸入空気量が第1の所定量より多い場合には、前記吸入空気量が前記第1の所定量より少ない場合と比較して、前記燃料の減少量を多くするとともに前記点火時期の遅角量を少なくする。この場合、燃料の減少量を多くすることにより空燃比はリーン化され、MBTが進角側に移行する。よって、その分点火遅角量を減少させてもノック余裕度を確保することができる。 Further , the knocking control means increases the amount of decrease in the fuel when the intake air amount is larger than the first predetermined amount as compared with the case where the intake air amount is smaller than the first predetermined amount. In addition, the retard amount of the ignition timing is reduced. In this case, the air-fuel ratio is made lean by increasing the fuel reduction amount, and the MBT shifts to the advance side. Therefore, the knock margin can be ensured even if the ignition retardation amount is decreased accordingly.
本発明の他の観点では、内燃機関の制御装置は、前記内燃機関におけるノッキングを検出するノッキング検出手段と、前記内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、前記内燃機関へ供給される燃料を減少させて空燃比をリーン側に変化させる空燃比制御手段と、ノッキングが検出されたときに、前記内燃機関の負荷に基づいて、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量、及び、前記空燃比制御手段による燃料の減少量を制御するノッキング制御手段と、を備え、前記ノッキング制御手段は、前記内燃機関の負荷を示す値として、前記内燃機関の吸入空気量を使用し、前記ノッキング制御手段は、前記点火時期制御手段が点火時期の遅角量の減少を開始するときの吸入空気量よりも少ない吸入空気量で、前記空燃比制御手段による前記燃料の減少を開始させる。空燃比のリーン化に対して、排気温度は敏感に変化するが、MBTが進角側に移行する感度は鈍感であるので、吸入空気量が少ない領域から空燃比のリーン化を実行する。 In another aspect of the present invention, a control device for an internal combustion engine is supplied to the knocking detection means for detecting knocking in the internal combustion engine, ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine, and the internal combustion engine. An air-fuel ratio control means for reducing the fuel to change the air-fuel ratio to the lean side, and a retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means based on the load of the internal combustion engine when knocking is detected, and Knocking control means for controlling the amount of fuel decrease by the air-fuel ratio control means, wherein the knocking control means uses the intake air amount of the internal combustion engine as a value indicating the load of the internal combustion engine, The knocking control means supplies the air-fuel ratio control means with an intake air amount that is smaller than an intake air amount when the ignition timing control means starts to decrease the retard amount of the ignition timing. To initiate reduction of that the fuel. Although the exhaust gas temperature changes sensitively with respect to the air-fuel ratio leaning, the sensitivity at which the MBT shifts to the advance side is insensitive, so the air-fuel ratio leaning is executed from a region where the intake air amount is small.
上記の内燃機関の制御装置の一態様は、前記内燃機関における失火の発生を検出する失火検出手段を備え、前記ノッキング制御手段は、前記吸入空気量が第2の所定量より大きく、かつ、前記失火が検出された場合には、前記空燃比が所定のリッチ空燃比となるように前記空燃比制御手段を制御する。失火が発生したときには、空燃比のリーン化を中止し、空燃比をリッチ状態に変更する。好適な実施例では、前記リッチ空燃比は、前記内燃機関の出力空燃比以上にリッチな空燃比とされる。空燃比を適度にリッチ化するとノッキングを助長する要因となる可能性があるので、出力空燃比以上のリッチ状態に変更する。 One aspect of the control apparatus for an internal combustion engine includes misfire detection means for detecting occurrence of misfire in the internal combustion engine, wherein the knocking control means has the intake air amount larger than a second predetermined amount, and When misfire is detected, the air-fuel ratio control means is controlled so that the air-fuel ratio becomes a predetermined rich air-fuel ratio. When misfire occurs, the leaning of the air-fuel ratio is stopped and the air-fuel ratio is changed to a rich state. In a preferred embodiment, the rich air-fuel ratio is made richer than the output air-fuel ratio of the internal combustion engine. If the air-fuel ratio is appropriately enriched, there is a possibility that knocking may be promoted. Therefore, the rich state of the output air-fuel ratio or more is changed.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を図1に示す。図1において、実線の矢印は吸排気の流れを示し、破線の矢印は信号の流れを示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, solid arrows indicate intake / exhaust flow, and broken arrows indicate signal flow.
内燃機関の制御装置1は、内燃機関(エンジン)5と、エンジン5に接続された吸気通路2及び排気通路6と、ECU10と、アクセル開度センサ11とを備える。本実施形態では、エンジン5は理論空燃比(以下、「λ1」とも記す。)で運転するガソリン高過給エンジンであるとする。
The internal combustion
アクセル開度センサ11は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出し、検出信号S11をECU10へ供給する。
The accelerator opening sensor 11 detects an accelerator opening corresponding to the amount of depression of an accelerator pedal (not shown) and supplies a detection signal S11 to the
吸気通路2には、エアフローメータ3と、スロットル弁4とが設けられている。エアフローメータ3は、吸気通路に流れる吸入空気量Qを測定し、吸入空気量Qを示す検出信号S3をECU10に供給する。スロットル弁4は、ECU10から供給される制御信号S4によりアクセル開度などに応じて開閉され、エンジン5へ供給される吸入空気量Qを制御する。
An
エンジン5にはターボチャージャ13が設けられている。吸気通路2にはターボチャージャ13のコンプレッサ13cが設けられ、コンプレッサ13cの下流にはコンプレッサ13cから出力される吸気を冷却するインタークーラ16が設けられている。
The
排気通路6にはターボチャージャ13のタービン13tが設けられている。また、タービン13tの下流には排気を浄化する触媒15が設けられている。
A
エンジン5には、燃料噴射弁7、点火装置8、クランク角センサ9及びノックセンサ12が設けられている。燃料噴射弁7は、ECU10から供給される制御信号S7に応じて燃料を噴射し、点火装置8はECU10から供給される制御信号S8により指示される点火時期で気筒内に封入された混合気に点火する。クランク角センサ9はクランクシャフトの回転を検出することにより、エンジン回転数NEなどを示す検出信号S9をECU10へ供給する。
The
ノックセンサ12は、エンジン5におけるノッキングの発生を検出し、検出信号S12をECU10へ供給する。ECU10は、検出信号S12に基づいて、ノッキングの有無を判定する。例えばECU10は、ノックセンサ12から出力される検出信号のレベルを所定レベルと比較し、所定レベル以上となった数が所定数を超えたときにノッキングが発生していると判定する。なお、ノッキングの判定については、上記以外の既知の手法を適用してもかまわない。
ECU10は、図示しないCPU、ROM及びRAMを備え、内燃機関の制御装置1の動作全体を制御する電子制御ユニットである。なお、上記の構成において、本発明におけるノッキング検出手段はノックセンサ12及びECU10により構成され、点火時期制御手段はECU10により構成される。また、空燃比制御手段はECU10及び燃料噴射弁7により構成され、ノッキング制御手段はECU10により構成される。
The
次に、本実施形態によるノッキング発生時の制御について説明する。本実施形態では、ノッキング発生時に、点火時期の遅角制御及び空燃比をリーン化する制御を行うことにより、排気ガス温度や触媒床温(以下、まとめて「排気温度」とも呼ぶ。)の上昇を抑制しつつノッキングを回避する。ノッキング回避のためには点火時期の遅角が有効である。これに加えて、本実施形態では、排気温度の上昇を抑制するために、空燃比をリーン化する。この理由について簡単に説明する。 Next, control at the time of occurrence of knocking according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, when knocking occurs, the ignition timing is retarded and the air-fuel ratio is made lean so that the exhaust gas temperature and the catalyst bed temperature (hereinafter collectively referred to as “exhaust temperature”) are increased. While avoiding, knocking is avoided. In order to avoid knocking, it is effective to retard the ignition timing. In addition to this, in the present embodiment, the air-fuel ratio is made lean in order to suppress an increase in the exhaust gas temperature. The reason for this will be briefly described.
図2は、エンジン5の空燃比と排気温度との関係を示す。エンジン5を理論空燃比で運転している状態を基準として、排気温度を所定温度Cだけ低下させるためには、空燃比を変化量Aだけリッチ側に変化させる方法と、変化量Bだけリーン側に変化させる方法とがある。しかし、空燃比をリーン側へ変更する方法は、リッチ側へ変更する方法と比べて、空燃比の変化量が少なくて済む点で有利である。即ち、空燃比をリーン側へ変化させた方が、少ない空燃比変化で排気温度を下げることができる。この理由から、本実施形態では、燃料噴射量を減少させ、空燃比をリーン側に変化させる手法を採用する。
FIG. 2 shows the relationship between the air-fuel ratio of the
次に、本実施形態によるノッキング制御について説明する。本実施形態では、ノッキング発生時に、エンジン5の負荷を示す吸入空気量に基づいて排気温度を予測し、点火時期を遅角するとともに、燃料噴射量を減少させる。排気温度は、吸入空気量、燃料噴射量、点火遅角量などをパラメータとするマップを利用することにより予測することができる。
Next, the knocking control according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, when knocking occurs, the exhaust gas temperature is predicted based on the intake air amount indicating the load of the
図3は、吸入空気量と、点火遅角量及び燃料補正量との関係を示す。ここで、燃料補正量は燃料噴射量の補正量である。具体的に、燃料補正量=1.0のとき燃料噴射量は補正無しであり、燃料補正量>1.0のときは燃料噴射量を増加(即ち、空燃比をリッチ化)し、燃料補正量<1.0のときは燃料噴射量を減少(即ち、空燃比をリーン化)するものとする。また、吸入空気量に基づいてエンジン5の動作領域をA域〜C域に分類する。
FIG. 3 shows the relationship between the intake air amount, the ignition retardation amount, and the fuel correction amount. Here, the fuel correction amount is a correction amount of the fuel injection amount. Specifically, when the fuel correction amount = 1.0, the fuel injection amount is not corrected, and when the fuel correction amount> 1.0, the fuel injection amount is increased (that is, the air-fuel ratio is enriched) to correct the fuel. When the amount <1.0, the fuel injection amount is decreased (that is, the air-fuel ratio is made lean). Further, the operating region of the
まず、吸入空気量が少ないA域でノッキングが発生した場合は、図示のように、空燃比のリーン化は行わず(即ち、燃料噴射量の補正なし)、点火遅角量を所定の遅角量Dに設定する。A域では吸入空気量が少ないため、排気温度自体が低い。また、基本点火時期は進角側(MBT側)にあり、点火遅角に起因する排気温度の上昇により不具合が発生しない。よって、空燃比制御は行わず、点火遅角のみを行う。 First, when knocking occurs in the A region where the intake air amount is small, as shown in the figure, the air-fuel ratio is not made lean (that is, the fuel injection amount is not corrected), and the ignition retard amount is set to a predetermined retard angle Set to quantity D. In area A, since the amount of intake air is small, the exhaust temperature itself is low. Further, the basic ignition timing is on the advance side (MBT side), and no problem occurs due to the rise in the exhaust temperature caused by the ignition delay angle. Therefore, the air-fuel ratio control is not performed, and only the ignition retardation is performed.
次に、吸入空気量が中程度であるB域でノッキングが発生した場合は、排気温度の上昇を抑えるために燃料補正量をマイナス側にし(即ち、燃料補正量<1.0、燃料噴射量を減少)、空燃比のリーン化を開始する。なお、点火遅角量はA域と同様に所定遅角量Dとする。 Next, when knocking occurs in the B region where the intake air amount is medium, the fuel correction amount is set to the negative side in order to suppress an increase in the exhaust temperature (that is, fuel correction amount <1.0, fuel injection amount). The air-fuel ratio becomes leaner. The ignition retardation amount is a predetermined retardation amount D as in the A region.
次に、吸入空気量が多いC域でノッキングが発生した場合は、マイナス側への燃料補正量を多くして空燃比のリーン化を促進する。同時に、点火遅角量を減少させる。図2を参照して説明したように、空燃比をリーン化することにより、排気温度を下げることができる。また、空燃比をリーン化することにより、点火遅角量を減少させることが可能となる。これについて図4を参照して説明する。 Next, when knocking occurs in the C region where the intake air amount is large, the fuel correction amount to the negative side is increased to promote leaning of the air-fuel ratio. At the same time, the ignition retard amount is decreased. As described with reference to FIG. 2, the exhaust gas temperature can be lowered by making the air-fuel ratio lean. Further, by making the air-fuel ratio lean, it is possible to reduce the ignition retard amount. This will be described with reference to FIG.
図4は、理論空燃比状態とリーン状態とにおけるMBT及びノック余裕度を模式的に示す。図4において、横軸は点火時期を示す。理論空燃比状態におけるMBTを「MBT3」とし、リーン状態におけるMBTを「MBT4」とする。また、ノッキングが発生する点火時期をCAkとする。理論空燃比状態においては、点火時期CAkでノッキングが発生するので、点火時期をR3だけ遅角してCA3とする。この場合のノック余裕度MはMBT3と点火時期CA3とにより規定される。 FIG. 4 schematically shows MBT and knock margin in the stoichiometric air-fuel ratio state and the lean state. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the ignition timing. The MBT in the theoretical air-fuel ratio state is “MBT3”, and the MBT in the lean state is “MBT4”. The ignition timing at which knocking occurs is CAk. In the stoichiometric air-fuel ratio state, knocking occurs at the ignition timing CAk, so the ignition timing is retarded by R3 to CA3. The knock margin M in this case is defined by MBT3 and ignition timing CA3.
一方、リーン状態では、空燃比がリーン化することにより、理論空燃比状態と比較してMBTがΔMBTだけ進角側へ移行し、MBT4の位置となる。この場合、理論空燃比状態と同じノック余裕度Mを確保することとすると、ノッキングが発生する点火時期CAkからの遅角量はR4(<R3)となり、点火遅角量を減少させることができる。言い換えると、空燃比のリーン化によりMBTが進角側へ移行した分だけ、ノッキング発生時の点火遅角量を減少させてもノック余裕度を確保することができる。従って、高吸入空気量(高負荷)であるC域においては、燃料補正量をマイナス側に増加させて空燃比のリーン化を促進するとともに、点火遅角量を減少させる。これにより、ノッキングを確実に回避しつつ、排気温度の上昇を抑制することができる。なお、この制御により、以下のような利点も得られる。まず、点火遅角量を減少させることができるため、点火要求電圧が上昇するなどの2次的な問題の発生を防止することもできる。また、ノッキング回避のために燃料噴射量の増量を行わないため、燃費の悪化やスモークの発生などの不具合が発生することもない。 On the other hand, in the lean state, when the air-fuel ratio becomes lean, the MBT shifts to the advance side by ΔMBT as compared with the stoichiometric air-fuel ratio state, and becomes the position of MBT4. In this case, if the same knock margin M as in the stoichiometric air-fuel ratio state is secured, the retard amount from the ignition timing CAk at which knocking occurs is R4 (<R3), and the spark retard amount can be reduced. . In other words, the knock margin can be ensured even if the ignition retardation amount at the time of knocking is reduced by the amount that the MBT has shifted to the advance side due to the lean air-fuel ratio. Therefore, in the C region where the intake air amount (high load) is high, the fuel correction amount is increased to the minus side to promote leaning of the air-fuel ratio and reduce the ignition retard amount. Thereby, it is possible to suppress an increase in the exhaust temperature while reliably avoiding knocking. This control also provides the following advantages. First, since the ignition retard amount can be reduced, it is possible to prevent the occurrence of secondary problems such as an increase in the ignition request voltage. Further, since the fuel injection amount is not increased in order to avoid knocking, problems such as deterioration of fuel consumption and occurrence of smoke do not occur.
本実施形態では、図3から理解されるように、空燃比リーン化のための燃料補正は、点火遅角量を減少させる制御よりも、より少吸入空気量(軽負荷)側の領域で開始する。具体的には、点火遅角量を所定の遅角量から減少させる制御はC域から開始するのに対し、空燃比リーン化のための燃料補正は、より低吸入空気量側であるB域から開始している。排気温度は空燃比に敏感に反応するため、排気温度の上昇を抑制する目的だけであれば、空燃比のリーン化制御はある程度高吸入空気量の領域になってから行うこととしてもよい。しかし、空燃比のリーン化によるMBTの移行は排気温度の変化に比べて鈍感であるため、より低吸入空気量側の領域からリーン化を行ってMBTを確実に進角側へ移行させないと、前述のように点火遅角量を減少させることができない。この理由から、空燃比リーン化のための燃料補正は、点火遅角量を減少させる制御よりも、より少吸入空気量(軽負荷)側の領域で開始することとしている。 In this embodiment, as understood from FIG. 3, the fuel correction for the air-fuel ratio leaning is started in a region on the smaller intake air amount (light load) side than the control for reducing the ignition retard amount. To do. Specifically, the control for reducing the ignition retard amount from the predetermined retard amount starts from the C region, whereas the fuel correction for the air-fuel ratio leaning is performed on the lower intake air amount side B region. Starting from. Since the exhaust temperature reacts sensitively to the air-fuel ratio, the lean control of the air-fuel ratio may be performed after the intake air amount reaches a certain level for the purpose of suppressing the rise in the exhaust temperature. However, since the transition of the MBT due to the lean air-fuel ratio is less sensitive than the change in the exhaust temperature, if the leaning is performed from the lower intake air amount side region and the MBT is not reliably shifted to the advance side, As described above, the ignition retard amount cannot be reduced. For this reason, fuel correction for air-fuel ratio leaning is started in a region on the smaller intake air amount (light load) side than control for reducing the ignition retard amount.
次に、上記の制御中にエンジン5の失火が発生した場合の制御について説明する。なお、失火の検出は、例えば排気ガス中のHC濃度に基づいて、又は、燃焼圧センサの出力に基づいて行うことができるが、本発明は失火の判定方法については特に制限はない。
Next, control when misfire of the
失火が発生した場合には、基本的に上記の制御を中止する。その場合の制御の様子を図5に示す。図5では、失火が発生する可能性が高い高吸入空気量域、即ちC域で制御を中止する例を示す。図3に示す制御と比較すると理解されるように、エンジンがC域で動作中に失火が検出されると、前述の空燃比をリーン化する制御と点火時期遅角量を減少させる制御をともに中止する。これにより、点火遅角量は所定の遅角量Dに戻される。 When a misfire occurs, the above control is basically stopped. FIG. 5 shows the state of control in that case. FIG. 5 shows an example in which the control is stopped in the high intake air amount region where the possibility of misfire is high, that is, the C region. As understood from comparison with the control shown in FIG. 3, when a misfire is detected while the engine is operating in the C region, both the control for leaning the air-fuel ratio and the control for reducing the ignition timing retard amount are performed. Cancel. As a result, the ignition retardation amount is returned to the predetermined retardation amount D.
一方、燃料補正量はリッチ側に変更され、空燃比は所定のリッチ空燃比に変更される。ここで、所定のリッチ空燃比とは、MBT位置が、エンジン5が理論空燃比状態で運転されているときのMBTと同等又はそれより進角する空燃比であり、好ましくはエンジン5の出力空燃比とされる。ここで、空燃比を出力空燃比までリッチ状態とする理由は以下の通りである。空燃比が出力空燃比に満たない適度なリッチ状態となると、排気エネルギーが増加するために過給圧が高まり、ノッキングを増長する可能性が生じる。また、MBTが圧縮上死点側に移行するため、ノッキングの回避が不十分となる可能性がある。そこで、理論空燃比状態で運転されているときのMBTと同等又はそれより進角する出力空燃比程度まで空燃比がリッチ化される。図5の例では、理論空燃比を14.5、出力空燃比を12.5とし、燃料補正量を1.0から1.16(=14.5/12.5)とした例を示している。
On the other hand, the fuel correction amount is changed to the rich side, and the air-fuel ratio is changed to a predetermined rich air-fuel ratio. Here, the predetermined rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio in which the MBT position is equal to or advanced from the MBT when the
なお、図5の例では、C域において失火が発生した場合の例を示しているが、B域で失火が発生した場合も同様に空燃比のリーン化制御を中止し、空燃比を所定のリッチ空燃比に変更すればよい。 In the example of FIG. 5, an example of a case where misfire occurs in the C region is shown, but also when misfire occurs in the B region, the lean control of the air-fuel ratio is similarly stopped and the air-fuel ratio is set to a predetermined value. What is necessary is just to change to a rich air fuel ratio.
次に、本実施形態によるノッキング制御について、図6のフローチャートを参照して説明する。なお、この制御は、主としてノッキング制御手段として機能するECU10により定期的に実行される。
Next, the knocking control according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This control is periodically executed mainly by the
まず、ECU10は、ノックセンサ12の出力に基づいてノッキングが発生したか否かを判定する(ステップS101)。ノッキングが検出された場合、ECU10はまず点火時期を所定の遅角量Dだけ遅角させる(ステップS102)。
First, the
次に、ECU10は、エアフローメータ3の出力などに基づいて吸入空気量を取得し、吸入空気量がどの領域にあるかを判定する(ステップS103)。吸入空気量が低い領域、例えば図3におけるA域にある場合(ステップS103;低)、処理は終了する。この場合、図3にも示すように、点火時期の遅角制御のみが実行されることになる。
Next, the
吸入空気量が高い領域、例えば図3におけるC域にある場合(ステップS103;高)、ECU10は図3に示すように点火遅角量を減少させる制御を行う(ステップS104)とともに、燃料補正量をマイナス側に設定して空燃比のリーン化制御を行う(ステップS105)。
When the intake air amount is in a high region, for example, in the region C in FIG. 3 (step S103; high), the
吸入空気量が中程度の領域、例えば図3におけるB域にある場合(ステップS103;中)、処理はステップS105へ進む。この場合には、点火遅角量の減少制御は行われず、空燃比のリーン化制御のみが行われる。 When the amount of intake air is in a medium region, for example, in region B in FIG. 3 (step S103; medium), the process proceeds to step S105. In this case, the ignition retard amount reduction control is not performed, and only the air-fuel ratio leaning control is performed.
こうして、点火遅角量の減少制御及び空燃比リーン化制御の両方、又は、空燃比リーン化制御のみが行われている状態で、ECU10は、排気中のHC濃度や燃焼圧などに基づいて、失火が発生したか否かを判定する(ステップS106)。失火が発生したと判定された場合(ステップS106;Yes)、ECU10は、図5を参照して説明したように点火遅角量の減少制御を中止して点火遅角量を所定遅角量Dに戻す(ステップS107)とともに、空燃比リーン化制御を中止し、空燃比を前述した所定のリッチ空燃比に変更する(ステップS108)。
Thus, in a state where both the ignition retard amount reduction control and the air-fuel ratio leaning control, or only the air-fuel ratio leaning control, are performed, the
なお、ステップS101でノッキングが発生していないと判定された場合、及び、ステップS106で失火が発生していないと判定された場合は、いずれも処理は終了する。 If it is determined in step S101 that knocking has not occurred and if it is determined in step S106 that no misfire has occurred, the process ends.
上記の実施形態では、内燃機関の負荷を示す値として吸入空気量を用いて制御を行っているが、その代わりに燃料噴射量を用いてもよい。 In the above embodiment, the control is performed using the intake air amount as a value indicating the load of the internal combustion engine, but the fuel injection amount may be used instead.
以上説明したように、本実施形態では、ノッキングが発生したときに、内燃機関の負荷、具体的には吸入空気量などに基づいて、点火時期遅角制御と空燃比のリーンか制御を実行するので、排気温度の上昇を抑制しつつノッキングを回避することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, when knocking occurs, ignition timing retardation control and air-fuel ratio lean control are executed based on the load of the internal combustion engine, specifically, the intake air amount. Therefore, knocking can be avoided while suppressing an increase in exhaust gas temperature.
3 エアフローメータ
4 スロットル弁
5 エンジン(内燃機関)
7 燃料噴射弁
8 点火装置
9 クランク角センサ
10 ECU
12 ノックセンサ
13 ターボチャージャ
15 触媒
3
7 Fuel Injection Valve 8
12
Claims (4)
前記内燃機関におけるノッキングを検出するノッキング検出手段と、
前記内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
前記内燃機関へ供給される燃料を減少させて空燃比をリーン側に変化させる空燃比制御手段と、
ノッキングが検出されたときに、前記内燃機関の負荷に基づいて、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量、及び、前記空燃比制御手段による燃料の減少量を制御するノッキング制御手段と、を備え、
前記ノッキング制御手段は、前記内燃機関の負荷を示す値として、前記内燃機関の吸入空気量を使用し、
前記ノッキング制御手段は、前記吸入空気量が第1の所定量より多い場合には、前記吸入空気量が前記第1の所定量より少ない場合と比較して、前記燃料の減少量を多くするとともに前記点火時期の遅角量を少なくすることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine,
Knocking detection means for detecting knocking in the internal combustion engine;
Ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine;
Air-fuel ratio control means for reducing the fuel supplied to the internal combustion engine and changing the air-fuel ratio to the lean side;
Knocking control means for controlling the retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and the amount of fuel decrease by the air-fuel ratio control means based on the load of the internal combustion engine when knocking is detected; equipped with a,
The knocking control means uses the intake air amount of the internal combustion engine as a value indicating the load of the internal combustion engine,
The knocking control means increases the amount of decrease in the fuel when the intake air amount is larger than the first predetermined amount, as compared with the case where the intake air amount is smaller than the first predetermined amount. A control device for an internal combustion engine, characterized by reducing a retard amount of the ignition timing .
前記内燃機関におけるノッキングを検出するノッキング検出手段と、
前記内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
前記内燃機関へ供給される燃料を減少させて空燃比をリーン側に変化させる空燃比制御手段と、
ノッキングが検出されたときに、前記内燃機関の負荷に基づいて、前記点火時期制御手段による点火時期の遅角量、及び、前記空燃比制御手段による燃料の減少量を制御するノッキング制御手段と、を備え、
前記ノッキング制御手段は、前記内燃機関の負荷を示す値として、前記内燃機関の吸入空気量を使用し、
前記ノッキング制御手段は、前記点火時期制御手段が点火時期の遅角量の減少を開始するときの吸入空気量よりも少ない吸入空気量で、前記空燃比制御手段による前記燃料の減少を開始させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine,
Knocking detection means for detecting knocking in the internal combustion engine;
Ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine;
Air-fuel ratio control means for reducing the fuel supplied to the internal combustion engine and changing the air-fuel ratio to the lean side;
Knocking control means for controlling the retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and the amount of fuel decrease by the air-fuel ratio control means based on the load of the internal combustion engine when knocking is detected; equipped with a,
The knocking control means uses the intake air amount of the internal combustion engine as a value indicating the load of the internal combustion engine,
The knocking control means starts the reduction of the fuel by the air-fuel ratio control means with an intake air amount smaller than an intake air amount when the ignition timing control means starts to reduce the retard amount of the ignition timing. A control device for an internal combustion engine.
前記ノッキング制御手段は、前記吸入空気量が第2の所定量より大きく、かつ、前記失火が検出された場合には、前記空燃比が所定のリッチ空燃比となるように前記空燃比制御手段を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 Comprising misfire detection means for detecting the occurrence of misfire in the internal combustion engine,
The knocking control means controls the air-fuel ratio control means so that the air-fuel ratio becomes a predetermined rich air-fuel ratio when the intake air amount is larger than a second predetermined amount and the misfire is detected. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the control device controls the internal combustion engine.
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