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JP6024520B2 - Knock detection device - Google Patents

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JP6024520B2
JP6024520B2 JP2013042886A JP2013042886A JP6024520B2 JP 6024520 B2 JP6024520 B2 JP 6024520B2 JP 2013042886 A JP2013042886 A JP 2013042886A JP 2013042886 A JP2013042886 A JP 2013042886A JP 6024520 B2 JP6024520 B2 JP 6024520B2
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祐輔 木戸
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、動弁機構にローラー付きのカム構造を備えたエンジンにおいて、ノック(ノッキング)の発生を検出するノック検出装置に関する。   The present invention relates to a knock detection device that detects the occurrence of knock (knock) in an engine having a cam structure with a roller in a valve mechanism.

従来、エンジン筒内におけるノックの発生を抑制しながらエンジンの運転状態を制御する技術が開発されている。例えば、火花点火式のエンジンでは、点火時期の進角方向,遅角方向への調節により、ノックが発生しない範囲内でエンジンの出力効率を向上させるノック制御が知られている。また、圧縮点火式のエンジンにおいても、ノックの有無に応じて燃料噴射のタイミングを制御することで、混合気の着火時期を適正化するノック制御が知られている。これらのノック制御では、ノックの度合いを把握するためのセンサーとしてノックセンサーが用いられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for controlling the operating state of an engine while suppressing the occurrence of knock in the engine cylinder has been developed. For example, in a spark ignition type engine, knock control is known that improves the output efficiency of the engine within a range in which knock does not occur by adjusting the ignition timing in the advance direction and retard direction. Also in a compression ignition type engine, knock control is known in which the timing of fuel injection is optimized by controlling the timing of fuel injection in accordance with the presence or absence of knock. In these knock controls, a knock sensor is used as a sensor for grasping the degree of knock.

ノックセンサーは、おもに共振型と非共振型とに大別される。共振型のノックセンサーは、ノック発生時の共鳴振動モードに応じた周波数成分の振動を抽出する。一方、非共振型のノックセンサーは、ノックに伴う振動の加速度を出力する。何れの方式のノックセンサーにおいても、センサーに内蔵された圧電素子の変形量に基づいて、ノックに伴って発生する振動の大きさや加速度が取得される。   Knock sensors are roughly classified into a resonance type and a non-resonance type. The resonance type knock sensor extracts the vibration of the frequency component corresponding to the resonance vibration mode when the knock occurs. On the other hand, the non-resonant type knock sensor outputs the acceleration of vibration accompanying the knock. In any type of knock sensor, the magnitude and acceleration of vibration generated with the knock are acquired based on the deformation amount of the piezoelectric element incorporated in the sensor.

ところで近年、エンジンの動弁機構を構成するカム構造の一つとして、カムローブにローラーを軸支させたものが提案されている。すなわち、カムローブの先端部にローラーを回転自在に取り付けて、このローラーが従動部材(バルブタペットやロッカーアーム,スイングアーム等)に接触しながら回転するように設けたものである(例えば、特許文献1〜3参照)。このようなローラー付きカム構造を適用することで、接触箇所のフリクションを軽減することができ、動弁機構の性能を向上させることができる。   Recently, a cam structure in which a roller is pivotally supported on a cam lobe has been proposed as one of cam structures constituting a valve mechanism of an engine. That is, a roller is rotatably attached to the tip of the cam lobe, and this roller is provided so as to rotate while contacting a driven member (valve tappet, rocker arm, swing arm, etc.) (for example, Patent Document 1). To 3). By applying such a cam structure with a roller, the friction at the contact point can be reduced, and the performance of the valve mechanism can be improved.

特開2011-080372号公報JP 2011-080372 A 特開2012-202355号公報JP 2012-202355 A 特開2012-202356号公報JP 2012-202356 JP

しかしながら、動弁機構にローラー付きのカム構造を備えたエンジンにおけるノック制御では、カム構造の正常な作動によって生じる加速度変動とノック振動に伴う加速度変動との判別,切り分けが難しい場合があり、ノックの検出精度を向上させにくいという課題がある。
例えば、特許文献1の技術では、バルブタペットとの接触箇所がベースカムのバルブリフト部からローラー本体に乗り移るときに、バルブ加速度ピークが発生する。このような加速度変動がノックセンサーで検出されると、実際にはノックが発生していないにもかかわらず、ノックが発生したものと判断される可能性がある。この場合、ノックの判定精度が低下するだけでなく、この誤判定によってエンジンの制御性や燃費等が低下しうる。
However, in knock control in an engine having a cam structure with a roller in the valve mechanism, it may be difficult to distinguish and distinguish between acceleration fluctuations caused by normal operation of the cam structure and acceleration fluctuations due to knock vibration. There is a problem that it is difficult to improve detection accuracy.
For example, in the technique of Patent Document 1, a valve acceleration peak occurs when a contact point with a valve tappet changes from a valve lift portion of a base cam to a roller body. When such a variation in acceleration is detected by the knock sensor, it may be determined that knock has occurred even though knock has not actually occurred. In this case, not only the determination accuracy of knocking is lowered, but also the controllability of the engine, fuel consumption, etc. can be lowered by this erroneous determination.

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、ローラー付きのカム構造を備えたエンジンにおいて、ノックの判定精度を向上させることができるようにしたノック検出装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置づけることができる。   One of the objects of the present invention was devised in view of the problems as described above, and provides a knock detection device capable of improving knock determination accuracy in an engine having a cam structure with a roller. It is to be. It should be noted that the present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiment for carrying out the invention described later, and can also provide a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned as

(1)ここで開示するノック検出装置は、カムシャフトの回転運動を従動部材の往復運動に変換するカムローブと、前記カムローブに軸支されたローラーとを有するローラー付きカム構造の動弁機構を具備したエンジンのノック検出装置である。
前記ノック検出装置は、前記エンジンの振動を検出する検出手段と、前記従動部材との接点が前記ローラー及び前記カムローブの何れか一方から他方へと移動するクランク角範囲を記憶する記憶手段と、を備える。また、前記検出手段で検出された前記振動の大きさに基づき、前記エンジンのノックの有無を判定する判定手段を備える。さらに、前記判定手段は、前記ノックの判定を停止するための条件として、前記検出手段で検出された前記振動が前記クランク角範囲内で検出されたことを判定する。
(1) A knock detection device disclosed herein includes a valve-operated mechanism of a cam structure with a roller having a cam lobe for converting a rotational movement of a cam shaft into a reciprocating movement of a driven member, and a roller supported by the cam lobe. The engine knock detection device.
The knock detection device includes detection means for detecting vibrations of the engine, and storage means for storing a crank angle range in which a contact point with the driven member moves from one of the roller and the cam lobe to the other. Prepare. In addition, a determination unit that determines the presence or absence of knocking of the engine based on the magnitude of the vibration detected by the detection unit is provided. Further, the determination unit determines that the vibration detected by the detection unit is detected within the crank angle range as a condition for stopping the knock determination.

例えば、前記検出手段で検出された前記振動が前記クランク角範囲内にある場合には、原則的にはその振動をノック判定対象から除外し、前記ノックの判定を停止することが好ましい。つまり、前記従動部材との接点が前記ローラー及び前記カムローブの何れか一方から他方へと移動する「乗り換え範囲」内に含まれる前記振動は、前記ノックの判定対象から除外することが好ましい。   For example, when the vibration detected by the detection means is within the crank angle range, in principle, it is preferable to exclude the vibration from the knock determination target and stop the knock determination. That is, it is preferable that the vibration included in the “transfer range” in which the contact point with the driven member moves from one of the roller and the cam lobe to the other is excluded from the knock determination target.

ただしこれは、前記検出手段で検出された前記振動が前記クランク角範囲内にあった場合に、前記判定手段による前記ノックの判定が常に禁止されることを意味しない。一方、前記検出手段で検出された前記振動が前記クランク角範囲外にある場合には、前記振動の大きさに基づいてノックの有無を判定することが好ましい。
なお、ここでいう「従動部材」とは前記カムローブに押圧されて移動する部材であり、例えばバルブタペットやロッカー部材(ロッカーアーム,スイングアーム)等を含む。
However, this does not mean that the determination of the knock by the determination unit is always prohibited when the vibration detected by the detection unit is within the crank angle range. On the other hand, when the vibration detected by the detection means is outside the crank angle range, it is preferable to determine the presence or absence of knocking based on the magnitude of the vibration.
Here, the “driven member” is a member that moves while being pressed by the cam lobe, and includes, for example, a valve tappet, a rocker member (rocker arm, swing arm), and the like.

(2)また、前記判定手段が、前記ノックの判定を停止するための条件として、前記検出手段で検出された前記振動が前記エンジンの燃焼サイクルに対応する周期で検出されたことを判定することが好ましい。例えば、前記検出手段で検出された前記振動が前記クランク角範囲内にあり、かつ、前記エンジンの燃焼サイクルに対応する周期で検出された場合に、前記ノックの判定を停止することが考えられる。   (2) Further, the determination unit determines that the vibration detected by the detection unit is detected at a period corresponding to the combustion cycle of the engine as a condition for stopping the knock determination. Is preferred. For example, the knock determination may be stopped when the vibration detected by the detection means is within the crank angle range and is detected at a period corresponding to the combustion cycle of the engine.

(3)また、前記検出手段で検出された前記振動に基づき、前記記憶手段に記憶される前記クランク角範囲を学習する学習手段を備えることが好ましい。つまり、前記記憶手段に記憶される前記クランク角範囲は、予め設定された固定範囲ではなく、修正変更可能な可変範囲とすることが好ましい。   (3) It is preferable that learning means for learning the crank angle range stored in the storage means is provided based on the vibration detected by the detection means. That is, it is preferable that the crank angle range stored in the storage unit is not a preset fixed range but a variable range that can be modified.

(4)また、前記学習手段が、前記検出手段で検出された前記振動のうち、前記エンジンの燃焼サイクルに対応する周期で検出された振動に基づき、前記クランク角範囲を学習することが好ましい。
例えば、前記エンジンの燃焼サイクルに対応するクランクタイミングで周期的に振動が検出された場合には、その振動を「乗り換え振動」として学習することが好ましい。つまり、前記エンジンの燃焼サイクルに同期しない振動に関しては、学習対象から除外することが好ましい。
(4) Moreover, it is preferable that the learning means learns the crank angle range based on vibrations detected at a period corresponding to a combustion cycle of the engine among the vibrations detected by the detection means.
For example, when vibration is periodically detected at a crank timing corresponding to the combustion cycle of the engine, it is preferable to learn the vibration as “transfer vibration”. That is, it is preferable to exclude the vibration that is not synchronized with the combustion cycle of the engine from the learning target.

(5)また、前記学習手段は、前記エンジンの負荷が所定負荷未満であるときに、前記クランク角範囲を学習することが好ましい。例えば、前記エンジンの吸気流量,充填効率,アクセル開度等が既定値以下である場合に、前記クランク角範囲を学習することが好ましい。なお、前記エンジンの負荷が小さいほど、ノックが発生しにくくなる。   (5) Moreover, it is preferable that the learning means learns the crank angle range when the engine load is less than a predetermined load. For example, it is preferable to learn the crank angle range when the intake air flow rate, the charging efficiency, the accelerator opening degree, and the like of the engine are below predetermined values. The smaller the engine load, the less likely knocking occurs.

(6)また、前記学習手段は、前記エンジンの回転速度が所定速度未満であるときに、前記クランク角範囲を学習することが好ましい。例えば、前記エンジンのクランク軸の回転速度,カム軸の回転速度等が既定値以下である場合に、前記クランク角範囲を学習することが好ましい。なお、前記エンジンの回転速度が小さいほど、前記検出手段における前記振動の検出精度や、前記記憶手段に記憶される前記クランク角範囲の学習精度が向上する。   (6) Moreover, it is preferable that the learning means learns the crank angle range when the rotational speed of the engine is less than a predetermined speed. For example, it is preferable to learn the crank angle range when the rotational speed of the crankshaft of the engine, the rotational speed of the camshaft, or the like is equal to or less than a predetermined value. In addition, the detection accuracy of the vibration in the detection unit and the learning accuracy of the crank angle range stored in the storage unit are improved as the rotational speed of the engine is smaller.

(7)また、前記動弁機構のバルブの開閉位相を制御する位相制御手段を備え、前記判定手段が、前記位相制御手段で制御された前記開閉位相を考慮して前記ノックの有無を判定することが好ましい。   (7) In addition, phase control means for controlling the opening / closing phase of the valve of the valve mechanism is provided, and the determination means determines the presence or absence of the knock in consideration of the opening / closing phase controlled by the phase control means. It is preferable.

(8)また、前記記憶手段は、前記従動部材との接点が前記ローラー及び前記カムローブの何れか一方から他方へと移動する際に生じる乗り換え振動の波形を記憶することが好ましい。この場合、前記判定手段は、前記検出手段で検出された前記振動の波形から、前記記憶手段に記憶された前記乗り換え振動の波形を差し引いた波形に基づき、前記ノックの有無を判定することが好ましい。
つまり、ある振動が乗り換え範囲内に含まれる場合に、その振動を完全に前記ノックの判定対象から除外するのではなく、乗り換え振動に相当する部分のみを前記ノックの判定対象から除外することが好ましい。
(8) Moreover, it is preferable that the said memory | storage means memorize | stores the waveform of the change vibration which arises when the contact with the said driven member moves from either one of the said roller and the said cam lobe to the other. In this case, it is preferable that the determination unit determines the presence or absence of the knock based on a waveform obtained by subtracting the waveform of the transfer vibration stored in the storage unit from the waveform of the vibration detected by the detection unit. .
That is, when a certain vibration is included in the transfer range, it is preferable not to completely exclude the vibration from the knock determination target, but to exclude only a portion corresponding to the transfer vibration from the knock determination target. .

(9)また、前記判定手段は、前記エンジンの燃焼サイクルから燃焼中の気筒を判定するとともに、気筒毎に前記ノックの有無を判定することが好ましい。   (9) Moreover, it is preferable that the said determination means determines the cylinder in combustion from the combustion cycle of the said engine, and determines the presence or absence of the said knock for every cylinder.

開示のノック検出装置によれば、ローラー及びカムローブの乗り換えに伴う振動が発生するクランク角範囲を除外したノック判定により、ノックの誤検出を低減させることができる。これにより、ノックの判定精度を向上させることができ、延いてはエンジンの制御性や燃費を向上させることができる。   According to the disclosed knock detection device, knock detection can be reduced by knock determination excluding the crank angle range in which vibration occurs due to transfer between the roller and the cam lobe. Thereby, the knocking determination accuracy can be improved, and further, the controllability and fuel consumption of the engine can be improved.

一実施形態に係るノック検出装置のブロック構成及びこのノック検出装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the block structure of the knock detection apparatus which concerns on one Embodiment, and the structure of the engine to which this knock detection apparatus was applied. エンジンに装備された動弁機構を例示する図であり、(a)はローラー付きカム及びタペットの断面図、(b)は(a)のA方向矢視図(側面図)である。It is a figure which illustrates the valve mechanism equipped with the engine, (a) is sectional drawing of a cam with a roller, and a tappet, (b) is an A direction arrow view (side view) of (a). エンジンにおけるカム構造の動弁特性を示すグラフであり、(a)はバルブリフト、(b)はバルブ加速度を示す。It is a graph which shows the valve operating characteristic of the cam structure in an engine, (a) shows valve lift, (b) shows valve acceleration. ノック検出装置でのノック判定に係るグラフであり、(a)は乗り換え振動パターン、(b)はノックセンサーで検出された振動パターンを例示するものである。It is a graph which concerns on the knock determination in a knock detection apparatus, (a) is a transfer vibration pattern, (b) illustrates the vibration pattern detected by the knock sensor. エンジンの運転状態と学習領域との関係を例示するマップである。It is a map which illustrates the relationship between the driving | running state of an engine, and a learning area. ノック検出装置での制御手順を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the control procedure in a knock detection apparatus.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present embodiment, and can be selected or combined as necessary.

[1.装置構成]
本実施形態のノック検出装置は、図1に示す火花点火式のエンジン10に適用される。ここでは、多気筒のエンジン10に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。エンジン10のシリンダーヘッドには、吸気ポート11及び排気ポート12が設けられ、各々のポート11,12におけるシリンダー側の開口端には吸気弁,排気弁が設けられる。以下、これらの吸気弁,排気弁を総称してバルブ13と呼ぶ。また、吸気ポート11の上流側には吸気通路23(インマニ,吸気管等)が接続され、排気ポート12の下流側には排気通路24(エキマニ,排気管等)が接続される。
[1. Device configuration]
The knock detection device of the present embodiment is applied to the spark ignition type engine 10 shown in FIG. Here, one of a plurality of cylinders provided in the multi-cylinder engine 10 is shown. The cylinder head of the engine 10 is provided with an intake port 11 and an exhaust port 12, and an intake valve and an exhaust valve are provided at the opening end of each port 11, 12 on the cylinder side. Hereinafter, these intake valves and exhaust valves are collectively referred to as a valve 13. An intake passage 23 (intake manifold, intake pipe, etc.) is connected to the upstream side of the intake port 11, and an exhaust passage 24 (exhaust manifold, exhaust pipe, etc.) is connected to the downstream side of the exhaust port 12.

シリンダーの頂部には、点火プラグ14がその先端をシリンダー側に突出させた状態で設けられる。また、吸気ポート11内には、燃料を噴射するインジェクター15が設けられる。点火プラグ14による点火時期及びインジェクター15から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置1によって制御される。   A spark plug 14 is provided at the top of the cylinder with its tip protruding toward the cylinder. An injector 15 for injecting fuel is provided in the intake port 11. The ignition timing by the spark plug 14 and the amount of fuel injected from the injector 15 are controlled by the engine control device 1 described later.

シリンダーヘッドの上部には、各バルブ13の動作を制御するDOHC(Double Over Head Camshaft)方式の動弁機構が設けられる。この動弁機構は、ローラー付きのカム構造を備えた動弁機構であり、図2(a),(b)に示すように、中空円筒状のカムシャフト17に固定されたカムローブ18と、カムローブ18に軸支されたローラー20とを有する。なお、本実施形態のカム構造で駆動される従動部材は、バルブ13の上端部に冠着されたタペット16であるが、このタペット16の代わりに、バルブ13の上端部を上下方向に揺動させるロッカーアーム,スイングアーム等のアーム部材を用いた動弁機構としてもよい。   A DOHC (Double Over Head Camshaft) type valve operating mechanism for controlling the operation of each valve 13 is provided at the upper part of the cylinder head. This valve operating mechanism is a valve operating mechanism having a cam structure with a roller. As shown in FIGS. 2A and 2B, a cam lobe 18 fixed to a hollow cylindrical cam shaft 17 and a cam lobe. 18 and a roller 20 supported by the shaft 18. The driven member driven by the cam structure of the present embodiment is a tappet 16 that is attached to the upper end portion of the valve 13, but instead of the tappet 16, the upper end portion of the valve 13 is swung vertically. It is good also as a valve operating mechanism using arm members, such as a rocker arm to be made and a swing arm.

カムローブ18は、カムシャフト17の回転運動をタペット16及びバルブ13の往復運動に変換する板状部材である。カムローブ18のプロファイルはほぼ卵形であり、円盤状のベース円部18aと、ベース円部18aの外縁を部分的に拡径方向へと膨出させてなるバルブリフト部18bとを一体形成した形状を持つ。また、バルブリフト部18bの先端側には、板厚方向の中間部分をベース円部18a側に向かって欠成してなる欠成部が設けられ、その内部にローラー20がシャフト21を中心として回転可能に軸支される。なお、シャフト21の回転軸C2(すなわち、ローラー20の回転軸)は、カムシャフト17の回転軸C1(すなわち、カムローブ18の回転軸)と平行に配置される。 The cam lobe 18 is a plate-like member that converts the rotational movement of the camshaft 17 into the reciprocating movement of the tappet 16 and the valve 13. The profile of the cam lobe 18 is substantially oval, and is a shape in which a disc-shaped base circle portion 18a and a valve lift portion 18b formed by partially bulging the outer edge of the base circle portion 18a in the diameter increasing direction are formed integrally. have. In addition, on the tip side of the valve lift portion 18b, there is provided a notch portion in which an intermediate portion in the plate thickness direction is missing toward the base circle portion 18a side, and the roller 20 is centered on the shaft 21 therein. It is pivotally supported. The rotation axis C 2 of the shaft 21 (that is, the rotation axis of the roller 20) is disposed in parallel with the rotation axis C 1 of the cam shaft 17 (that is, the rotation axis of the cam lobe 18).

カムローブ18をカムシャフト17の回転軸C1方向に眺めたときにローラー20が軸支される位置は、ローラー20の輪郭がカムローブ18の先端側の輪郭よりも外側に突出するように設定される。また、ベース円部18aの半径は、バルブ13が閉鎖状態であるときのタペット16の上面からカムシャフト17の回転軸C1までの距離よりも僅かに小さく設定される。したがって、例えばバルブリフト部18bが回転軸C1よりも上方に位置する状態では、ベース円部18aとタペット16との間に隙間が形成され、タペット16とカムローブ18とが非接触とされる。 The position where the roller 20 is pivotally supported when the cam lobe 18 is viewed in the direction of the rotation axis C 1 of the camshaft 17 is set such that the contour of the roller 20 protrudes outward from the contour on the tip side of the cam lobe 18. . Further, the radius of the base circle portion 18a, the valve 13 is set slightly smaller than the distance from the upper surface of the tappet 16 when it is closed to the rotational axis C 1 of the camshaft 17. Thus, for example, the valve lift portion 18b is in a state which is located above the rotation axis C 1, a gap is formed between the base circle portion 18a and the tappet 16, the tappet 16 and the cam lobes 18 are not in contact.

これにより、バルブ13はスプリング22の付勢力を受けて上方に押圧され、バルブ13の閉鎖状態が維持される。一方、カムローブ18が回転してバルブリフト部18bとタペット16とが接触し始めると、タペット16が下方に押圧されて、バルブ13が開放され始める。なお、本実施形態のカム構造によるバルブ13の開閉動作の詳細に関しては後述する。   As a result, the valve 13 receives the urging force of the spring 22 and is pressed upward, and the closed state of the valve 13 is maintained. On the other hand, when the cam lobe 18 rotates and the valve lift 18b and the tappet 16 start to contact each other, the tappet 16 is pressed downward and the valve 13 starts to be opened. The details of the opening / closing operation of the valve 13 by the cam structure of this embodiment will be described later.

また、このエンジン10の動弁機構には、吸排気系の各バルブ13の開閉タイミングを個別に変化させるVVT(Variable Valve Timing)機能を持った可変動弁装置19(位相制御手段)が付設される。可変動弁装置19は、エンジン10のクランク軸の回転位相に対するカムシャフト17又はカムローブ18の回転位相を変更する機能を持ち、すなわち、バルブ13の開閉位相を制御する機能を持つ。   The valve mechanism of the engine 10 is provided with a variable valve device 19 (phase control means) having a VVT (Variable Valve Timing) function for individually changing the opening / closing timing of each valve 13 of the intake / exhaust system. The The variable valve gear 19 has a function of changing the rotation phase of the camshaft 17 or the cam lobe 18 with respect to the rotation phase of the crankshaft of the engine 10, that is, a function of controlling the opening / closing phase of the valve 13.

以下、基準となるカムシャフト17の回転角から実際のカムシャフト17の回転角がどの程度進角,遅角しているかを示す回転角変化量のことを、位相角θVVTと呼ぶ。この位相角θVVTは、バルブタイミングの制御量に対応するパラメーターである。可変動弁装置19で制御される位相角θVVTの情報は、随時、エンジン制御装置1に伝達される。 Hereinafter, the amount of change in the rotation angle that indicates how much the actual rotation angle of the camshaft 17 from the reference rotation angle of the camshaft 17 is advanced or retarded is referred to as a phase angle θ VVT . This phase angle θ VVT is a parameter corresponding to the control amount of the valve timing. Information on the phase angle θ VVT controlled by the variable valve gear 19 is transmitted to the engine control device 1 as needed.

図1に示すように、エンジン10のシリンダーブロックの外表面には、エンジン10の振動を検出するノックセンサー25(検出手段)が取り付けられる。このノックセンサー25は、例えば圧電素子の変形量に応じた電気信号を出力する非共振型の加速度センサーであり、シリンダーブロックの振動の加速度Kを検出する。ここで検出された加速度Kの情報は、エンジン制御装置1に伝達される。   As shown in FIG. 1, a knock sensor 25 (detection means) that detects vibration of the engine 10 is attached to the outer surface of the cylinder block of the engine 10. The knock sensor 25 is, for example, a non-resonant acceleration sensor that outputs an electrical signal corresponding to the deformation amount of the piezoelectric element, and detects the acceleration K of vibration of the cylinder block. Information on the acceleration K detected here is transmitted to the engine control device 1.

また、エンジン10の運転状態に対応した情報を取得するためのその他のセンサーとして、クランク角センサー26,エアフローセンサー27,アクセル開度センサー28等が設けられる。クランク角センサー26は、エンジン10のクランク軸の角度(クランク角θ)及びその回転速度Neを取得するものであり、エアフローセンサー27は、吸気通路23を通過する吸気流量Qを検出するものである。また、アクセル開度センサー28は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量をアクセル開度Aとして検出するものである。これらのクランク角θ,回転速度Ne,吸気流量Q,アクセル開度Aの各情報は、エンジン制御装置1に伝達される。なお、吸気流量Q及びアクセル開度Aの情報は、エンジン10の負荷に対応するパラメーターとして取り扱われる。   Further, as other sensors for acquiring information corresponding to the operating state of the engine 10, a crank angle sensor 26, an air flow sensor 27, an accelerator opening sensor 28, and the like are provided. The crank angle sensor 26 obtains the angle (crank angle θ) of the crankshaft of the engine 10 and its rotational speed Ne, and the air flow sensor 27 detects the intake flow rate Q passing through the intake passage 23. . The accelerator opening sensor 28 detects the amount of depression of the accelerator pedal by the driver as the accelerator opening A. Information on the crank angle θ, the rotational speed Ne, the intake air flow rate Q, and the accelerator opening A is transmitted to the engine control device 1. The information on the intake flow rate Q and the accelerator opening A is handled as parameters corresponding to the load of the engine 10.

[2.カム構造の動作]
図3(a),(b)は、可変動弁装置19での位相角θVVTがゼロの状態(標準的なバルブタイミングでバルブ13を駆動している状態)における、カムシャフト17の回転角に対するバルブ13のバルブリフト量,加速度の関係を例示するグラフである。例えば、バルブリフト部18bが回転軸C1の上方側から下方側へと移動する過程において、カムローブ18とタペット16とが最初に接触するのは、ベース円部18aとバルブリフト部18bとの境界近傍である。
[2. Operation of cam structure]
3A and 3B show the rotation angle of the camshaft 17 in a state where the phase angle θ VVT in the variable valve gear 19 is zero (the state in which the valve 13 is driven at a standard valve timing). It is a graph which illustrates the relationship between the valve lift amount and acceleration of the valve 13 with respect to. For example, the boundary of the process of the valve lift portion 18b is moved from the upper side of the rotating shaft C 1 downward side, the the cam lobe 18 and the tappet 16 first contacts includes a base circle portion 18a and a valve lift portion 18b It is a neighborhood.

カムローブ18とタペット16とが接触すると、タペット16がカムローブ18のバルブリフト部18bによって下方に押圧され、バルブリフト量が増加し始める。続いて、カムローブ18が回転するに連れてタペット16が下降し、バルブリフト量が増加する。これに伴い、バルブ13の加速度が急激に上昇し、図3(b)中に記号P1で示す加速度ピークが発生する。この加速度ピークP1のグラフ形状は、バルブリフト部18bのプロファイル形状に応じた滑らかな曲線形状であって、例えばノックセンサー25で検出可能な大きさの振動はほぼ発生しない。   When the cam lobe 18 and the tappet 16 come into contact with each other, the tappet 16 is pressed downward by the valve lift portion 18b of the cam lobe 18 and the valve lift amount starts to increase. Subsequently, as the cam lobe 18 rotates, the tappet 16 descends and the valve lift amount increases. As a result, the acceleration of the valve 13 rapidly increases, and an acceleration peak indicated by symbol P1 in FIG. 3B is generated. The graph shape of the acceleration peak P1 is a smooth curved shape corresponding to the profile shape of the valve lift portion 18b, and vibrations having a magnitude that can be detected by, for example, the knock sensor 25 hardly occur.

カムローブ18がさらに回転すると、バルブリフト部18b及びローラー20の双方がタペット16に接触した状態となり、図3中にP2で示す加速度ピークが発生する。この加速度ピークP2のグラフ形状は、ローラー20とタペット16との衝突に起因するやや不連続的な傾向を持った曲線形状であって、ノックセンサー25で検出可能な大きさの振動を発生させうる。   When the cam lobe 18 further rotates, both the valve lift portion 18b and the roller 20 come into contact with the tappet 16, and an acceleration peak indicated by P2 in FIG. 3 occurs. The graph shape of the acceleration peak P2 is a curved shape having a slightly discontinuous tendency due to the collision between the roller 20 and the tappet 16, and can generate a vibration having a magnitude that can be detected by the knock sensor 25. .

続いて、バルブリフト部18bがタペット16の表面から離れ、ローラー20のみがタペット16に接触した状態となる。このとき、バルブ13の加速度は負の値となり、バルブ13の移動速度が徐々に減少する。また、ローラー20との接触部分におけるタペット16の法線がシャフト21の回転軸C2を通る状態となるまでカムローブ18が回転したときに、バルブ13のバルブリフト量が最大となる。これ以降は、バルブリフト量が徐々に減少するとともに、上記の二つの加速度ピークP1,P2と同様の加速度ピークが逆の順序で発生することになる。 Subsequently, the valve lift portion 18 b is separated from the surface of the tappet 16, and only the roller 20 is in contact with the tappet 16. At this time, the acceleration of the valve 13 becomes a negative value, and the moving speed of the valve 13 gradually decreases. Further, when the cam lobe 18 is rotated until the normal line of the tappet 16 at the contact portion with the roller 20 passes through the rotation axis C 2 of the shaft 21, the valve lift amount of the valve 13 is maximized. Thereafter, the valve lift amount gradually decreases, and acceleration peaks similar to the above two acceleration peaks P1 and P2 occur in the reverse order.

すなわち、バルブリフト部18b及びローラー20の双方が再びタペット16に接触したときには、図3中にP3で示す加速度ピークが発生する。この加速度ピークP3は、バルブリフト部18bとタペット16との衝突に起因するものであり、前述の加速度ピークP2と同様にノックセンサー25で検出可能な大きさの振動を発生させうる。   That is, when both the valve lift 18b and the roller 20 come into contact with the tappet 16 again, an acceleration peak indicated by P3 in FIG. 3 occurs. The acceleration peak P3 is caused by the collision between the valve lift portion 18b and the tappet 16, and can generate a vibration having a magnitude that can be detected by the knock sensor 25 in the same manner as the acceleration peak P2.

その後、ローラー20がタペット16の表面から離れ、バルブリフト部18bのみがタペット16に接触した状態となる。このとき、バルブリフト部18bのプロファイル形状に応じてバルブリフト量が減少し、これに伴う加速度ピークP4が生じる。また、バルブリフト量がゼロに漸近するに連れて、バルブ13の加速度もゼロに向かって収束する。なお、加速度ピークP4は、加速度ピークP1と同様に滑らかな曲線を描いて変動する。したがってこのとき、ノックセンサー25で検出可能な大きさの振動は、ほぼ発生しない。   Thereafter, the roller 20 is separated from the surface of the tappet 16, and only the valve lift portion 18 b comes into contact with the tappet 16. At this time, the valve lift amount decreases according to the profile shape of the valve lift portion 18b, and the acceleration peak P4 associated therewith occurs. Further, as the valve lift amount gradually approaches zero, the acceleration of the valve 13 converges toward zero. The acceleration peak P4 varies in a smooth curve like the acceleration peak P1. Therefore, at this time, vibration of a magnitude that can be detected by the knock sensor 25 hardly occurs.

なお、カムシャフト17は複数気筒の複数バルブを駆動する複数のカムローブ18を有するが、個々のカムローブ18のバルブリフト部18bとローラー20の位置精度は厳密には異なる。このため、バルブリフト部18bとローラー20の位置精度により加速度ピークP1〜P4は個々の気筒毎,カムローブ18毎に異なる。   The camshaft 17 has a plurality of cam lobes 18 that drive a plurality of valves of a plurality of cylinders, but the positional accuracy of the valve lift portions 18b of the individual cam lobes 18 and the rollers 20 are strictly different. For this reason, the acceleration peaks P1 to P4 are different for each cylinder and each cam lobe 18 depending on the positional accuracy of the valve lift 18b and the roller 20.

[3.エンジン制御装置]
図1に示すように、本実施形態のエンジン10には、エンジン制御装置1が設けられる。エンジン制御装置1は、例えばマイクロプロセッサやCPU,ROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。このエンジン制御装置1は、エンジン10に関する点火系,燃料系,吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置(ECU)であり、エンジン10の各シリンダーに供給される空気量や燃料噴射量、各シリンダーの点火時期等を制御する。
[3. Engine control unit]
As shown in FIG. 1, an engine control device 1 is provided in the engine 10 of the present embodiment. The engine control apparatus 1 is configured as, for example, an LSI device or an embedded electronic device in which a microprocessor, a CPU, a ROM, a RAM, and the like are integrated. The engine control device 1 is an electronic control unit (ECU) that comprehensively controls a wide range of systems such as an ignition system, a fuel system, an intake / exhaust system, and a valve system related to the engine 10, and is supplied to each cylinder of the engine 10. Controls the amount of air to be injected, the amount of fuel injection, the ignition timing of each cylinder, etc.

本実施形態のエンジン制御装置1では、ノックの発生を抑制しながらエンジン10の運転状態を制御するノック制御が実施される。このノック制御では、ノックセンサー25で検出された加速度Kの情報に基づき、エンジン10のノックに由来する周波数の振動が発生したか否かが判定され、すなわちノックの有無が判定される。このような判定は、エンジン10の気筒毎に実施される。また、ノックが発生したと判定された場合には、その気筒の点火プラグ14での点火時期が遅角方向に制御され、ノックが発生していないと判定された場合には、再びノックが発生しない程度まで点火時期が進角方向に制御される。このような制御により、過大なノックが発生しない点火時期範囲内で良好な出力効率を得ることのできる点火時期が設定される。   In the engine control apparatus 1 of the present embodiment, knock control is performed for controlling the operating state of the engine 10 while suppressing the occurrence of knock. In this knock control, based on the information on the acceleration K detected by the knock sensor 25, it is determined whether or not the vibration of the frequency derived from the knock of the engine 10 has occurred, that is, the presence or absence of the knock is determined. Such a determination is performed for each cylinder of the engine 10. Further, when it is determined that knocking has occurred, the ignition timing at the spark plug 14 of the cylinder is controlled in the retard direction, and when it is determined that knocking has not occurred, knocking occurs again. The ignition timing is controlled in the advance direction to such an extent that it does not occur. By such control, an ignition timing at which good output efficiency can be obtained is set within an ignition timing range in which excessive knock does not occur.

ところで、上記のエンジン10は、ローラー付きのカム構造を備えた動弁機構を具備したエンジン10であって、図3(b)中に符号P2,P3に示すように、ノックセンサー25で検出可能な大きさの振動が発生しうる。すなわち、タペット16の接触対象となる部材がバルブリフト部18b及びローラー20の何れか一方から他方へと乗り換えられる際にエンジン10が僅かに振動し、この振動が誤ってノックによる振動であると判断される可能性がある。本実施形態のエンジン制御装置1は、このようなノックの誤判定を防止するためのノック制御及び学習制御を実施する。以下、タペット16がバルブリフト部18b,ローラー20と衝突する際に生じる振動のことを「乗り換え振動」と呼ぶ。   By the way, the engine 10 is an engine 10 having a valve operating mechanism having a cam structure with a roller, and can be detected by a knock sensor 25 as indicated by reference numerals P2 and P3 in FIG. A large amount of vibration can occur. That is, when the member to be contacted by the tappet 16 is changed from one of the valve lift portion 18b and the roller 20 to the other, the engine 10 slightly vibrates, and it is determined that this vibration is erroneously caused by knocking. There is a possibility that. The engine control apparatus 1 of the present embodiment performs knock control and learning control for preventing such erroneous determination of knock. Hereinafter, the vibration generated when the tappet 16 collides with the valve lift portion 18b and the roller 20 is referred to as “transfer vibration”.

図1に示すように、エンジン制御装置1には、記憶部2,学習部3,ノック判定部4,点火時期制御部5が設けられる。これらの各要素に含まれる諸機能は、電子回路(ハードウェア)によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしてもよい。   As shown in FIG. 1, the engine control device 1 includes a storage unit 2, a learning unit 3, a knock determination unit 4, and an ignition timing control unit 5. Various functions included in each of these elements may be realized by an electronic circuit (hardware), may be programmed as software, or some of these functions may be provided as hardware, The other part may be software.

記憶部2(記憶手段)は、乗り換え振動に関する情報を記憶するものであり、クランク角範囲記憶部2aと振動波形記憶部2bとが設けられる。
クランク角範囲記憶部2aは、乗り換え振動が生じるタイミング(期間)を気筒毎に記憶するものである。ここでは、タペット16との接点がカムローブ18のバルブリフト部18b及びローラー20の何れか一方から他方へと移動するクランク角θの範囲が「乗り換え範囲」として記憶される。
The storage unit 2 (storage unit) stores information related to transfer vibration, and includes a crank angle range storage unit 2a and a vibration waveform storage unit 2b.
The crank angle range storage unit 2a stores the timing (period) at which transfer vibration occurs for each cylinder. Here, the range of the crank angle θ in which the contact point with the tappet 16 moves from one of the valve lift portion 18b of the cam lobe 18 and the roller 20 to the other is stored as the “transfer range”.

この乗り換え範囲には、バルブリフト部18b及びローラー20の双方がタペット16に接触する瞬間のクランク角(乗り換え振動が発生する時刻に対応するクランク角)が含まれる。本実施形態では、乗り換え振動に対応する加速度Kの情報が試験,実験を通して予め測定されており、例えば図3(b)中の加速度ピークP2,P3のそれぞれについて、バルブ13の加速度が所定値以上となるクランク角θの範囲(θ1≦θ≦θ2,θ3≦θ≦θ4)が乗り換え範囲としてクランク角範囲記憶部2aに気筒毎,カムローブ18毎に記憶される。ただし、ここでいう「予め測定された加速度に基づく乗り換え範囲のデータ」は初期値としてのデータであって、後述する学習制御によって変更,修正,更新可能である。 This change range includes the crank angle at the moment when both the valve lift portion 18b and the roller 20 come into contact with the tappet 16 (the crank angle corresponding to the time at which change vibration occurs). In this embodiment, information on the acceleration K corresponding to the transfer vibration is measured in advance through tests and experiments. For example, the acceleration of the valve 13 is greater than or equal to a predetermined value for each of the acceleration peaks P2 and P3 in FIG. The crank angle θ range (θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 , θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 ) is stored for each cylinder and each cam lobe 18 in the crank angle range storage unit 2a as a transfer range. However, the “change range data based on the acceleration measured in advance” here is data as an initial value, and can be changed, modified, and updated by learning control described later.

乗り換え範囲の設定は、エンジン10や可変動弁装置19の形式に応じて多様に考えられる。例えば、一つの気筒についての吸気弁,排気弁がそれぞれ一個ずつ設けられているエンジン10の場合、それぞれの弁の乗り換え振動に対応する二つの期間を設定すればよい。一方、一つの気筒に複数の吸気弁を備えたエンジン10において、それぞれの吸気弁の開閉タイミングが異なる場合には、弁毎の乗り換え振動に対応する期間を設定すればよい。   Various setting of the transfer range can be considered according to the type of the engine 10 or the variable valve gear 19. For example, in the case of the engine 10 in which one intake valve and one exhaust valve are provided for each cylinder, two periods corresponding to the switching vibration of each valve may be set. On the other hand, in the engine 10 having a plurality of intake valves in one cylinder, when the opening / closing timings of the intake valves are different, a period corresponding to the switching vibration for each valve may be set.

振動波形記憶部2bは、乗り換え振動の波形を気筒毎に記憶するものである。ここでは、クランク角範囲記憶部2aが記憶する乗り換え範囲を定義域とした加速度Kの波形(エンジンブロックの振動の加速度Kの波形)が記憶される。例えば、図4(a)に示すように、乗り換え範囲の一つであるθ1≦θ≦θ2での加速度Kの振動波形が記憶される。同様に、θ3≦θ≦θ4での加速度Kの振動波形も記憶される。ここに記憶される加速度Kの振動波形は、前述の加速度ピークP2,P3のそれぞれに対応するものである。 The vibration waveform storage unit 2b stores a waveform of transfer vibration for each cylinder. Here, the waveform of the acceleration K (the waveform of the acceleration K of the engine block vibration) with the transfer range stored in the crank angle range storage unit 2a as a defined area is stored. For example, as shown in FIG. 4A, a vibration waveform of the acceleration K in θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 that is one of the transfer ranges is stored. Similarly, the vibration waveform of the acceleration K with θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 is also stored. The vibration waveform of the acceleration K stored here corresponds to each of the aforementioned acceleration peaks P2 and P3.

学習部3(学習手段)は、ノックセンサー25で検出された加速度Kの情報に基づく学習により、記憶部2が記憶している情報を気筒毎に修正して実情に沿った情報へと変化させるものである。ここでは、クランク角範囲記憶部2aに記憶された乗り換え範囲と、振動波形記憶部2bに記憶された加速度Kの振動波形との両方が学習の対象とされる。学習部3には、学習条件判定部3a,乗り換え振動学習部3bが設けられる。   The learning unit 3 (learning unit) corrects the information stored in the storage unit 2 for each cylinder and changes the information to the information according to the actual situation by learning based on the information of the acceleration K detected by the knock sensor 25. Is. Here, both the transfer range stored in the crank angle range storage unit 2a and the vibration waveform of the acceleration K stored in the vibration waveform storage unit 2b are targeted for learning. The learning unit 3 includes a learning condition determination unit 3a and a transfer vibration learning unit 3b.

学習条件判定部3aは、学習を行うためのエンジン10の運転状態を判定するものである。ここでは、例えば以下の全ての条件が成立するか否かが判定される。
学習条件1.エンジン10の回転速度Neが所定速度Ne0以下である
学習条件2.エンジン10の負荷が所定値以下である
学習条件3.前回の燃焼サイクルにおける乗り換え範囲内(又はその近傍)で
今回の燃焼サイクルと同様の加速度Kが検出されている
The learning condition determination unit 3a determines the operating state of the engine 10 for learning. Here, for example, it is determined whether or not all the following conditions are satisfied.
Learning conditions The rotational speed Ne of the engine 10 is a predetermined speed Ne 0 or less. 2. The load of the engine 10 is below a predetermined value. Within (or near) the transfer range in the previous combustion cycle
Acceleration K similar to the current combustion cycle is detected

学習条件2に係る負荷の大きさの判断手法は種々考えられる。例えば、吸気流量Qが所定量以下である場合や、吸気流量Qに基づいて算出される充填効率Ecが所定値以下である場合、アクセル開度センサー28で検出されたアクセル開度Aが所定開度A0以下である場合等に、学習条件2が成立することとしてもよい。本実施形態では、図5に示すように、エンジン10の回転速度Ne及び負荷の対応関係が規定されたマップを用いて、エンジン10の運転状態が図中に斜線で示す学習領域内に入っている場合に学習条件1,2がともに成立するものと判断する。 Various methods for determining the magnitude of the load related to the learning condition 2 can be considered. For example, when the intake air flow rate Q is less than or equal to a predetermined amount, or when the charging efficiency Ec calculated based on the intake air flow rate Q is less than or equal to a predetermined value, the accelerator opening A detected by the accelerator opening sensor 28 is predetermined open. in such case time a is 0 or less, the learning condition 2 may be satisfied. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the operating state of the engine 10 enters a learning region indicated by hatching in the drawing using a map in which the correspondence relationship between the rotational speed Ne of the engine 10 and the load is defined. The learning conditions 1 and 2 are both satisfied.

また、学習条件3は、学習対象となる加速度Kの情報が乗り換え振動に対応するものであるか否かを確認するための条件である。乗り換え振動は、エンジン10の燃焼サイクルに対応するサイクルで(カムシャフト17の回転角に対応して)周期的に発生するものであることから、乗り換え範囲内(又はその近傍)で周期性の認められる加速度Kの情報のみを学習対象とする。上記の学習条件1〜3が全て成立したときに、学習条件判定部3aは、エンジン10の運転状態が学習に適した状態であると判断する。   Further, the learning condition 3 is a condition for confirming whether or not the information of the acceleration K to be learned corresponds to the transfer vibration. Since the transfer vibration is periodically generated in a cycle corresponding to the combustion cycle of the engine 10 (corresponding to the rotation angle of the camshaft 17), the periodicity is recognized within the transfer range (or in the vicinity thereof). Only information on the acceleration K to be learned is the learning target. When all of the learning conditions 1 to 3 are satisfied, the learning condition determination unit 3a determines that the operating state of the engine 10 is a state suitable for learning.

乗り換え振動学習部3bは、学習条件判定部3aにおいて学習条件1〜3がともに成立したと判断された場合に、ノックセンサー25から伝達された加速度Kの情報に基づき、乗り換え範囲と加速度Kの振動波形との学習を実施するものである。ここでは、その時点までに実測された情報を記憶部2に記憶されている情報に反映させる学習制御が実施される。   The transfer vibration learning unit 3b, based on the information on the acceleration K transmitted from the knock sensor 25, when the learning condition determination unit 3a determines that the learning conditions 1 to 3 are both established, the vibration of the transfer range and the acceleration K. Learning with the waveform is performed. Here, learning control is performed to reflect the information measured up to that point in the information stored in the storage unit 2.

例えば、直前の燃焼サイクルで検出された加速度Kの情報から、加速度ピークP2,P3に対応する加速度Kの実測情報が抽出され、その加速度Kが所定値以上となるクランク角θの範囲の実測範囲が演算される。そして、クランク角範囲記憶部2aに記憶されている乗り換え範囲を実測範囲に近づける補正演算が実施される。また、振動波形記憶部2bに記憶されている加速度Kの振動波形を実測情報の振動波形に近づける補正演算が実施される。これにより、エンジン10の作動環境や経年変化による乗り換え振動の特性が精度よく把握される。   For example, actual measurement information of the acceleration K corresponding to the acceleration peaks P2 and P3 is extracted from the information of the acceleration K detected in the immediately preceding combustion cycle, and the actual measurement range of the crank angle θ in which the acceleration K is equal to or greater than a predetermined value. Is calculated. And the correction calculation which brings the transfer range memorize | stored in the crank angle range memory | storage part 2a close to an actual measurement range is implemented. Further, a correction calculation is performed to bring the vibration waveform of the acceleration K stored in the vibration waveform storage unit 2b closer to the vibration waveform of the actually measured information. As a result, the operating environment of the engine 10 and the characteristics of transfer vibration due to secular change can be accurately grasped.

ノック判定部4(判定手段)は、ノックセンサー25で検出された加速度Kの情報に基づいて、気筒毎にノックの有無を判定するものである。ノック判定部4は、原則的には、クランク角範囲記憶部2aに記憶された乗り換え範囲内における加速度Kの情報をノック判定から除外する。ただし、ノック判定から除外すべき加速度Kの情報は、乗り換え振動に対応する加速度Kの情報であることから、同一のクランクタイミングで継続的(周期的)に大きな振動を検知した場合に、その大きな振動をノック判定から除外することとする。また、可変動弁装置19で制御されている位相角θVVTがゼロでない場合には、乗り換え振動の発生するクランク角θが位相角θVVTの分だけ変化するため、位相角θVVTを考慮してノック判定から除外するクランク角θの閾値を算出する。 The knock determination unit 4 (determination means) determines the presence or absence of knock for each cylinder based on the information on the acceleration K detected by the knock sensor 25. In principle, knock determination unit 4 excludes the information on acceleration K within the transfer range stored in crank angle range storage unit 2a from the knock determination. However, since the information on the acceleration K that should be excluded from the knock determination is the information on the acceleration K corresponding to the transfer vibration, if the large vibration is detected continuously (periodically) at the same crank timing, the large information Vibration will be excluded from knock determination. Further, when the phase angle theta VVT which is controlled by the variable valve device 19 is not zero, since the crank angle occurring transit vibration theta is varied by the amount of phase angle theta VVT, considering the phase angle theta VVT Then, the threshold value of the crank angle θ excluded from the knock determination is calculated.

本実施形態のノック判定部4は、例えば以下の判定条件1,2の何れかが成立し、かつ、判定条件3が成立したときに、ノックが発生したと判定する。
判定条件1.加速度Kの判定対象となる部分が、その気筒の乗り換え範囲内
(θ1≦θ≦θ2,θ3≦θ≦θ4)で検出されたものではない
判定条件2.加速度Kの判定対象となる部分が、周期性を持った振動を示していない
判定条件3.判定対象となる加速度Kの大きさが所定値K0以上である
The knock determination unit 4 of the present embodiment determines that a knock has occurred, for example, when any of the following determination conditions 1 and 2 is satisfied and the determination condition 3 is satisfied.
Judgment conditions 1. The part for which the acceleration K is judged is within the transfer range of the cylinder.
1 ≦ θ ≦ θ 2 , θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 ) 2. The part for which the acceleration K is determined does not show periodic vibration. The magnitude of the acceleration K to be judged is greater than or equal to the predetermined value K 0

判定条件1〜3をリアルタイムに判定する場合には、判定条件1の代わりに「その時点でのクランク角θがθ1≦θ≦θ2ではなく、かつ、θ3≦θ≦θ4ではない」ことを判定してもよい。例えば、エンジン10のクランク角θがθ1≦θ≦θ2又はθ3≦θ≦θ4であるときのノックセンサー25の検出信号を無効とし、有効な検出信号から得られる加速度Kの大きさが所定値K0以上である場合に、ノックが発生したと判断することが考えられる。また、エンジン10のクランク角θがθ1≦θ≦θ2又はθ3≦θ≦θ4であるときには、前回の燃焼サイクルにおける乗り換え範囲での加速度Kの変化を参照して、加速度Kが突発的に大きくなった場合(燃焼サイクルに同期する周期性を持たない場合)に、ノックが発生したと判断してもよい。 When the determination conditions 1 to 3 are determined in real time, instead of the determination condition 1, “the crank angle θ at that time is not θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 and θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 is not satisfied. It may be determined. For example, the detection signal of the knock sensor 25 when the crank angle θ of the engine 10 is θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 or θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 is invalidated, and the magnitude of the acceleration K obtained from the effective detection signal There when the predetermined value K 0 or more, it is conceivable to determine that knocking has occurred. Further, when the crank angle θ of the engine 10 is θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 or θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 , the acceleration K suddenly occurs with reference to the change in the acceleration K in the transfer range in the previous combustion cycle. When it becomes large (when there is no periodicity synchronized with the combustion cycle), it may be determined that knocking has occurred.

ノック判定の対象となる気筒は、エンジン10の全気筒としてもよい。あるいは、加速度Kのピーク値が所定値以上である気筒のみを判定対象としてもよい。燃焼中の気筒がどの気筒であるかは、クランク角θ及び点火時期制御部5からの信号により識別可能である。ノック判定部4は、検出された加速度Kが何番気筒のものであるかを判定し、例えば1番気筒の加速度KをK1、2番気筒の加速度KをK2等として、加速度Kが発生したクランク角θ及び気筒番号とともにクランク角範囲記憶部2aに記憶させてもよい。また、各気筒で位相の異なる二つのカムローブ18を設けて、バルブ13の開閉タイミングをずらして気筒内にタンブル流を発生させる場合には、カムローブ18毎に例えば1番気筒の前側のカムローブ18の加速度KであればK1-F、後ろ側はK1-R等として記憶させてもよい。 The cylinders subject to knock determination may be all cylinders of the engine 10. Alternatively, only the cylinders whose peak value of acceleration K is equal to or greater than a predetermined value may be determined. Which cylinder is in combustion can be identified by a crank angle θ and a signal from the ignition timing control unit 5. The knock determination unit 4 determines how many cylinders the detected acceleration K is, for example, the acceleration K of the first cylinder is K 1 , the acceleration K of the second cylinder is K 2, etc., and the acceleration K is The generated crank angle θ and the cylinder number may be stored in the crank angle range storage unit 2a. Further, when two cam lobes 18 having different phases are provided in each cylinder and the opening and closing timing of the valve 13 is shifted to generate a tumble flow in the cylinder, for example, the cam lobe 18 on the front side of the first cylinder of each cam lobe 18 is provided. The acceleration K may be stored as K 1-F , and the rear side may be stored as K 1-R .

ここで判定されたノックの有無の情報は、点火時期制御部5に伝達される。なお、判定条件3の判定対象となる加速度Kとしては、ノックセンサー25で実測された加速度Kをそのまま使用してもよいし、この加速度Kの波形から振動波形記憶部2bに記憶されている乗り換え振動の波形を差し引いたものを使用してもよい。つまり、実測された振動波形から乗り換え振動の波形を減じた上で、その加速度Kの大きさが所定値K0以上である場合に、ノックが発生したと判断してもよい。 Information on the presence or absence of knocking determined here is transmitted to the ignition timing control unit 5. The acceleration K measured by the knock sensor 25 may be used as it is as the determination target acceleration K in the determination condition 3, or the transfer stored in the vibration waveform storage unit 2b from the waveform of the acceleration K may be used. You may use what subtracted the waveform of vibration. That is, it may be determined that knocking has occurred when the magnitude of the acceleration K is equal to or greater than the predetermined value K 0 after subtracting the waveform of the transfer vibration from the actually measured vibration waveform.

点火時期制御部5は、ノック判定部4でノックが発生したと判定されたときに、その気筒についての点火プラグ14での点火時期を遅角方向に移動させる遅角制御を実施するものである。また、点火時期制御部5は、点火時期を遅角方向に制御することによってノックが発生しなくなった場合には、徐々に点火時期を進角方向に移動させる進角制御を実施する。ノックの発生の有無が気筒毎に判定されることから、遅角制御,進角制御も気筒毎に実施されることになる。   When the knock determination unit 4 determines that a knock has occurred, the ignition timing control unit 5 performs a retard control for moving the ignition timing at the spark plug 14 for the cylinder in the retard direction. . In addition, the ignition timing control unit 5 performs advance angle control that gradually moves the ignition timing in the advance direction when knocking does not occur by controlling the ignition timing in the retard direction. Since the presence or absence of knocking is determined for each cylinder, the retard angle control and the advance angle control are also performed for each cylinder.

遅角制御,進角制御での点火時期の移動量(遅角量,進角量)は、例えばノック判定部4でノックが発生したと判定されたときの加速度Kの絶対値に応じたものとしてもよいし、その時点のエンジン10の回転速度Neや負荷の大きさに応じて予め設定されている所定値としてもよい。   The amount of movement of the ignition timing (retard amount, advance amount) in the retard angle control and the advance angle control corresponds to the absolute value of the acceleration K when the knock determination unit 4 determines that the knock has occurred, for example. Alternatively, it may be a predetermined value set in advance according to the rotational speed Ne of the engine 10 at that time and the magnitude of the load.

[4.フローチャート]
図6は、エンジン制御装置1で実施されるノック制御の手順を例示するフローチャートである。このフローは、予め設定された周期で気筒毎に繰り返し実施される。ノック制御に関するフローは、おもにステップA10〜A80であり、学習制御に関するフローは、おもにステップA40及びA90〜A100である。
[4. flowchart]
FIG. 6 is a flowchart illustrating the procedure of knock control performed by the engine control apparatus 1. This flow is repeatedly performed for each cylinder at a preset cycle. The flow related to knock control is mainly steps A10 to A80, and the flow related to learning control is mainly steps A40 and A90 to A100.

ステップA10では、クランク角センサー26,エアフローセンサー27,アクセル開度センサー28の各々で検出されたエンジン10の回転速度Ne,クランク角θ,吸気流量Q,アクセル開度A等の情報がエンジン制御装置1に入力される。また、ステップA20ではノックセンサー25で検出された加速度Kの情報がエンジン制御装置1に入力される。   In step A10, information such as the rotational speed Ne of the engine 10, the crank angle θ, the intake flow rate Q, and the accelerator opening A detected by each of the crank angle sensor 26, the airflow sensor 27, and the accelerator opening sensor 28 is stored in the engine control device. 1 is input. In step A20, information on the acceleration K detected by the knock sensor 25 is input to the engine control apparatus 1.

続くステップA30では、ノック判定部4において、その時点でのクランク角θが乗り換え範囲内にあるか(θ1≦θ≦θ2、又はθ3≦θ≦θ4であるか)否かが判定される。このステップでの判定は、上記の判定条件1に対応する。ここで、クランク角θが乗り換え範囲内にない場合には、ステップA60に進んで通常のノック判定が実施される。一方、この条件が成立する場合にはステップA40に進む。 In the subsequent step A30, the knock determination unit 4 determines whether or not the crank angle θ at that time is within the transfer range (whether θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 or θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 ). Is done. The determination at this step corresponds to the above-described determination condition 1. Here, when the crank angle θ is not within the transfer range, the routine proceeds to step A60 where normal knock determination is performed. On the other hand, when this condition is satisfied, the process proceeds to Step A40.

なお、可変動弁装置19で位相角θVVTがゼロ以外の値に制御されている場合には、クランク角範囲記憶部2aに記憶されている乗り換え範囲とノックセンサー25で検出された加速度Kに対応するクランク角θとが位相角θVVT分だけ相違しているはずである。したがって、ステップA30でのクランク角θの判定では、位相角θVVTのずれが考慮され、クランク角θが乗り換え範囲内にあるか否かが判定されることが好ましい。 When the variable valve gear 19 controls the phase angle θ VVT to a value other than zero, the change range stored in the crank angle range storage unit 2a and the acceleration K detected by the knock sensor 25 are used. The corresponding crank angle θ should be different by the phase angle θ VVT . Therefore, in the determination of the crank angle θ in step A30, it is preferable to determine whether or not the crank angle θ is within the transfer range in consideration of the shift of the phase angle θ VVT .

前述の通り、カムシャフト17は複数気筒の複数バルブを駆動する複数のカムローブ18を有するが、個々のカムローブ18のバルブリフト部18bとローラー20の位置精度は厳密には異なる。また、各気筒で発生する乗り換え振動のレベルは、気筒毎に異なる。そのため、ステップA30では何番気筒が対象であるか、あるいは、何番目のカムローブ18の乗り換え位置に相当するかを判定し、対象となる気筒やカムローブ18についてのクランク角θが乗り換え範囲内にあるか否かが判定される。   As described above, the camshaft 17 has a plurality of cam lobes 18 that drive a plurality of valves of a plurality of cylinders, but the positional accuracy of the valve lift portions 18b of the individual cam lobes 18 and the rollers 20 are strictly different. Further, the level of transfer vibration generated in each cylinder is different for each cylinder. Therefore, in step A30, it is determined which number cylinder is the target, or what number is the change position of the cam lobe 18, and the crank angle θ for the target cylinder or cam lobe 18 is within the transfer range. It is determined whether or not.

ステップA40では、前回の燃焼サイクルにおける乗り換え範囲でも同様の加速度Kが検出されているか否かが判定される。このステップでの判定は、上記の判定条件2に対応し、エンジン10の燃焼サイクルに対応する周期で発生した振動であるか否かを判断するための判定である。ここで、前回の燃焼サイクルにおける同一クランクタイミングでも同様の加速度Kが検出されている場合には、ステップA50に進んでノック判定が禁止され、続いてステップA90に進む。つまり、乗り換え範囲内(θ1≦θ≦θ2,θ3≦θ≦θ4)で検出された加速度Kのうち、燃焼サイクルに同期する周期性を持った振動は、乗り換え振動であると判断されて、ノック判定から除外される。これにより、ノックの判定精度が向上する。一方、ステップA40の条件が不成立の場合には、ステップA60に進んで通常のノック判定が実施される。 In Step A40, it is determined whether or not the same acceleration K is detected in the transfer range in the previous combustion cycle. The determination in this step is a determination for determining whether or not the vibration is generated in a cycle corresponding to the determination condition 2 and corresponding to the combustion cycle of the engine 10. Here, when the same acceleration K is detected at the same crank timing in the previous combustion cycle, the routine proceeds to step A50 where the knock determination is prohibited, and then the routine proceeds to step A90. That is, of the acceleration K detected within the transfer range (θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 , θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 ), the vibration having periodicity synchronized with the combustion cycle is determined as the transfer vibration. And excluded from knock determination. Thereby, the knocking determination accuracy is improved. On the other hand, when the condition of step A40 is not satisfied, the routine proceeds to step A60, where normal knock determination is performed.

この際、ステップA30で識別された気筒毎にノック判定を禁止してもよい。例えば、最も乗り換え時の加速度Kが高い気筒のみノック判定を禁止するなどしてもよい。これにより、「ノック判定を除外するクランク角θが増えると、本来のノック判定できる範囲が過度に限定されること」を防止することができる。
また、気筒毎に乗り換え範囲のクランク角(θ1≦θ≦θ2,θ3≦θ≦θ4)を変更してもよい。各気筒のカムローブ18のバルブリフト部18bとローラー20の位置精度に応じて適切に乗り越え振動を除外し、ノック判定精度を向上できる。
At this time, knock determination may be prohibited for each cylinder identified in step A30. For example, knock determination may be prohibited only for a cylinder having the highest acceleration K at the time of transfer. As a result, it is possible to prevent “when the crank angle θ excluding knock determination increases, the range in which the original knock determination can be performed is excessively limited”.
Further, the crank angle (θ 1 ≦ θ ≦ θ 2 , θ 3 ≦ θ ≦ θ 4 ) of the transfer range may be changed for each cylinder. According to the positional accuracy of the valve lift 18b and the roller 20 of the cam lobe 18 of each cylinder, it is possible to appropriately overcome the vibration and improve the knock determination accuracy.

ステップA60では、ノック判定部4において、エンジン10のノックが発生したか否かが判定される。ここでは例えば、加速度Kの大きさが所定値K0以上の振動が認められるか否かが判定される。このステップでの判定は、上記の判定条件3に対応する。ここで、加速度Kが所定値K0以上である場合には、ノックが発生したものと判断されて、ステップA70に進む。一方、加速度Kが所定値K0未満である場合には、ノックが発生していないものと判断されて、ステップA80に進む。 In step A60, the knock determination unit 4 determines whether or not the engine 10 has been knocked. Here, for example, whether the magnitude of the acceleration K is observed a predetermined value K 0 or more vibration is determined. The determination in this step corresponds to the above-described determination condition 3. Here, if the acceleration K is equal to or greater than the predetermined value K 0, it is determined that knocking has occurred, and the process proceeds to step A 70. On the other hand, if the acceleration K is less than the predetermined value K 0, it is determined that no knock has occurred, and the process proceeds to step A80.

なお、ステップA60において、加速度Kの振動波形〔図4(b)中に実線で示す〕から振動波形記憶部2bに記憶された乗り換え振動の波形を差し引いたもの〔図4(b)中に破線で示す〕を算出し、これに基づいてノックが発生したか否かを判定してもよい。すなわち、実測した振動から乗り換え振動を減じた振動波形のピーク値が所定値K0以上である場合には、乗り換え振動とほぼ同時にノックも発生したものと判断してもよい。 In step A60, the vibration waveform of acceleration K (indicated by a solid line in FIG. 4B) is subtracted from the waveform of the transfer vibration stored in the vibration waveform storage unit 2b [broken line in FIG. 4B. It may be determined whether or not a knock has occurred based on this. That is, if the peak value of the vibration waveform obtained by subtracting the transfer vibration from the actually measured vibration is equal to or greater than the predetermined value K 0 , it may be determined that knocking has occurred almost simultaneously with the transfer vibration.

ステップA70では、点火時期制御部5において遅角制御が実施される。ここでは、点火プラグ14での点火時期がリタード方向に制御される。これにより、次回以降の燃焼サイクルではノックが発生しにくくなる。一方、ステップA80では、点火時期制御部5において進角制御が実施され、点火時期がアドバンス方向に制御される。この進角制御は、遅角制御によるリタード量を減少させる(点火時期を元に戻す)ように機能する。例えば、前回の演算周期で遅角制御が実施されてノックが発生しなくなると、その点火時期を少しずつ進角させるように働く。なお、それまでに遅角制御が実施されていない場合には、進角制御を実施しなくてもよい。上記のステップA70,A80を実行した後は、そのままこのフローを終了する。   In step A70, the ignition timing control unit 5 performs retard angle control. Here, the ignition timing at the spark plug 14 is controlled in the retard direction. As a result, knocking is less likely to occur in subsequent combustion cycles. On the other hand, in step A80, the ignition timing control unit 5 performs the advance angle control, and the ignition timing is controlled in the advance direction. This advance angle control functions to reduce the retard amount by retard angle control (return the ignition timing). For example, when the retard control is performed in the previous calculation cycle and knocking does not occur, the ignition timing is gradually advanced. In addition, when the retard control has not been performed so far, the advance control need not be performed. After executing the above steps A70 and A80, this flow is finished as it is.

ステップA90では、学習条件判定部3aにおいて、エンジン10の運転状態が学習領域内にあるか否かが判定される。このステップでの判定は、上記の学習条件1及び学習条件2に対応する。ここで、エンジン10の運転状態が学習領域外にある場合には、そのままこのフローを終了する。また、学習条件3はステップA40の判定ですでに成立しているものと判断され、ステップA90の条件が成立する場合にはステップA100に進む。   In step A90, the learning condition determination unit 3a determines whether or not the operating state of the engine 10 is within the learning region. The determination in this step corresponds to the learning condition 1 and the learning condition 2 described above. Here, when the operation state of the engine 10 is outside the learning region, this flow is finished as it is. Further, it is determined that the learning condition 3 has already been established in step A40. If the condition in step A90 is established, the process proceeds to step A100.

ステップA100では、乗り換え振動学習部3bにおいて、乗り換え範囲と加速度Kの振動波形との学習が実施される。これにより、記憶部2に記憶されている乗り換え範囲の閾値θ1,θ2,θ3,θ4に実測情報が反映されるとともに、実際の乗り換え振動に対応する加速度Kの振動波形が学習される。なお、可変動弁装置19で位相角θVVTがゼロ以外の値に制御されている場合には、位相角θVVTのずれを考慮した学習が実施される。 In step A100, the transfer vibration learning unit 3b learns the transfer range and the vibration waveform of the acceleration K. As a result, the measurement information is reflected in the threshold values θ 1 , θ 2 , θ 3 , and θ 4 of the transfer range stored in the storage unit 2 and the vibration waveform of the acceleration K corresponding to the actual transfer vibration is learned. The Note that when the variable valve operating device 19 controls the phase angle θ VVT to a value other than zero, learning is performed in consideration of the deviation of the phase angle θ VVT .

[5.作用,効果]
(1)このような制御により、上記のエンジン制御装置1におけるノック制御では、乗り換え振動が生じるクランク角θの範囲が「乗り換え範囲」として記憶され、原則的には、乗り換え範囲内で検出された振動がノック判定から除外される。これにより、ノック判定部4が乗り換え振動をノックと間違えることがなくなり、すなわちノックの誤検出を減少させることができるとともに、ノックの判定精度を向上させることができる。また、ノックの誤検出が減少することから、エンジン10の制御性や燃費を向上させることができる。
[5. Action, effect]
(1) With such control, in the knock control in the engine control apparatus 1 described above, the range of the crank angle θ in which the change vibration occurs is stored as the “change range” and, in principle, detected within the change range. Vibration is excluded from knock determination. As a result, the knock determination unit 4 does not mistake the transfer vibration for knocking, that is, it is possible to reduce knock detection errors and improve the knock determination accuracy. In addition, since knock detection errors are reduced, the controllability and fuel consumption of the engine 10 can be improved.

(2)また、上記のノック制御では、乗り換え範囲内で検出された振動が、エンジン10の燃焼サイクルに対応するような周期性を持った振動であるか否かが判定される。これにより、乗り換え範囲内で検出された振動が乗り換え振動であるか否かを精度よく把握することができ、乗り換え振動とノック振動との判別精度を向上させることができる。したがって、ノックの誤検出を減少させることができるとともに、ノックの判定精度を向上させることができる。   (2) Further, in the knock control described above, it is determined whether or not the vibration detected in the transfer range is a vibration having periodicity corresponding to the combustion cycle of the engine 10. As a result, it is possible to accurately determine whether or not the vibration detected within the transfer range is a transfer vibration, and the discrimination accuracy between the transfer vibration and the knock vibration can be improved. Therefore, knock detection errors can be reduced, and knock determination accuracy can be improved.

(3)また、上記のエンジン制御装置1では、実測された振動の加速度Kの情報に基づき、クランク角範囲記憶部2aに記憶される乗り換え範囲が学習され、実情に沿った情報へと更新される。これにより、エンジン10の作動環境や経年変化による乗り換え振動の特性の変化を精度よく把握することができ、ノックの誤検出をさらに減少させることができ、ノックの検出精度を向上させることができる。   (3) Further, in the engine control apparatus 1 described above, the transfer range stored in the crank angle range storage unit 2a is learned based on the information on the measured vibration acceleration K, and updated to information in accordance with the actual situation. The As a result, it is possible to accurately grasp changes in the characteristics of the transfer vibration due to the operating environment of the engine 10 and changes over time, further reduce knock detection errors, and improve knock detection accuracy.

(4)さらに、上記のエンジン制御装置1では、ノックセンサー25で検出される振動のうち、エンジン10の燃焼サイクルに対応するサイクルで周期的に発生した振動が「乗り換え振動」とみなされて、その乗り換え振動に基づく学習制御が実施される。このように、エンジン10の燃焼サイクルと振動の発生サイクルとを対応させるという制御構成により、クランク角範囲記憶部2aに記憶される乗り換え範囲の学習精度を高めることができ、ノックの検出精度を向上させることができる。   (4) Further, in the engine control apparatus 1 described above, vibrations periodically generated in a cycle corresponding to the combustion cycle of the engine 10 among vibrations detected by the knock sensor 25 are regarded as “transfer vibrations”. Learning control based on the transfer vibration is performed. As described above, the control configuration in which the combustion cycle of the engine 10 is associated with the vibration generation cycle can increase the learning accuracy of the transfer range stored in the crank angle range storage unit 2a, and improve the knock detection accuracy. Can be made.

(5)また、このような学習制御の実施条件に関して、上記のエンジン制御装置1では、図5に示すように、比較的ノックが発生しにくい低負荷の運転領域が学習領域として設定されている。これにより、学習精度をさらに向上させることができ、ノックの検出精度を向上させることができる。   (5) Further, regarding the execution conditions for such learning control, in the above-described engine control apparatus 1, as shown in FIG. 5, a low-load operation region where knocking is relatively difficult is set as the learning region. . Thereby, learning accuracy can be further improved and knock detection accuracy can be improved.

(6)同様に、上記のエンジン制御装置1では、図5に示すように、エンジン10の回転速度が低回転の運転領域が学習領域として設定されている。エンジン10の回転速度が低いほど、クランク角センサー26におけるクランク角θの検出精度が向上する。したがって、乗り換え範囲の閾値θ1,θ2,θ3,θ4の値をより正確なものとすることができ、ノックの検出精度を向上させることができる。 (6) Similarly, in the engine control apparatus 1, as shown in FIG. 5, an operation region where the rotation speed of the engine 10 is low is set as a learning region. The detection accuracy of the crank angle θ in the crank angle sensor 26 is improved as the rotational speed of the engine 10 is lower. Therefore, the values of the transfer range threshold values θ 1 , θ 2 , θ 3 , and θ 4 can be made more accurate, and the knock detection accuracy can be improved.

(7)また、上記のエンジン制御装置1では、可変動弁装置19で制御される位相角θVVTを考慮して、ノック判定から除外するクランク角θの閾値が算出される。例えば、位相角θVVTがゼロであるときの乗り換え範囲が「θ1≦θ≦θ2」とすると、位相角θVVTがθVVT1に制御された場合には乗り換え範囲が「θ1−θVVT1≦θ≦θ2−θVVT1」に変更される。このように、位相角θVVTに応じてノック判定条件を変更することで、可変動弁装置19の作動状態や位相角θVVTの大小に関わらず、精度よくノックを検出することができる。 (7) In the engine control apparatus 1 described above, the threshold value of the crank angle θ to be excluded from the knock determination is calculated in consideration of the phase angle θ VVT controlled by the variable valve gear 19. For example, when the transfer range when the phase angle theta VVT is zero is to "θ 1 ≦ θ ≦ θ 2", transfer range when the phase angle theta VVT is controlled theta VVT1 is "θ 1VVT1 ≦ θ ≦ θ 2 −θ VVT1 ”. As described above, by changing the knock determination condition according to the phase angle θ VVT , it is possible to accurately detect the knock regardless of the operating state of the variable valve device 19 and the magnitude of the phase angle θ VVT .

(8)また、上記のエンジン制御装置1では、図4(b)に示すように、加速度Kの振動波形から乗り換え振動の波形を差し引いたものを算出し、これに基づいてノックが発生したか否かを判定することも可能である。このような手法によれば、乗り換え振動とほぼ同時にノックが発生したような場合であっても、そのノックの発生を精度よく発見することができる。したがって、ノックの判定精度を向上させることができる。   (8) Further, in the engine control apparatus 1 described above, as shown in FIG. 4 (b), a value obtained by subtracting the waveform of the transfer vibration from the vibration waveform of the acceleration K is calculated, and whether or not a knock has occurred based on this calculation. It is also possible to determine whether or not. According to such a method, even when a knock occurs almost simultaneously with the transfer vibration, the occurrence of the knock can be accurately detected. Therefore, the knock determination accuracy can be improved.

(9)また、ノック判定から除外されるクランク角θの範囲は、気筒毎に設定され、それぞれの気筒での乗り換えタイミングや実際に発生した加速度Kに応じて個々に学習される。このように、気筒毎にマスキングされるタイミングを調整することで、ノック制御が実施される範囲を可能な限り拡大することができ、ノックの検出精度を高めることができる。
さらに、同一気筒内に回転位相の異なるカムローブ18が設けられている場合には、カムローブ18毎に乗り換え範囲をノック判定から除外することで、ノックの検出精度を高めることができる。
(9) In addition, the range of the crank angle θ excluded from the knock determination is set for each cylinder, and is individually learned in accordance with the transfer timing in each cylinder and the actually generated acceleration K. In this way, by adjusting the masking timing for each cylinder, the range in which knock control is performed can be expanded as much as possible, and the detection accuracy of knock can be increased.
Further, when cam lobes 18 having different rotational phases are provided in the same cylinder, the detection accuracy of knocking can be improved by excluding the transfer range for each cam lobe 18 from the knock determination.

(10)また、乗り換え時の加速度Kを気筒毎に検出し、最も加速度Kが高い気筒のみでのノック判定を禁止するような制御構成とすれば、ノックが実際に発生しているのではないかと疑わしい気筒のみを選択的に判定することができ、ノック判定の除外領域を削減することができる。これにより、エンジン10全体でのノック判定精度を向上させることができる。   (10) If the control configuration is such that the acceleration K at the time of transfer is detected for each cylinder and the knock determination is prohibited only in the cylinder having the highest acceleration K, the knock does not actually occur. Only the suspicious cylinders can be selectively determined, and the knock determination exclusion area can be reduced. Thereby, the knock determination accuracy in the engine 10 as a whole can be improved.

[6.変形例]
上述の実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ、上述の実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択してもよく、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述の実施形態ではノックセンサー25を備えたエンジン10を例示したが、エンジン10の振動を検出する手段はこれに限定されない。少なくともエンジン10のシリンダーブロックやシリンダーヘッドに作用する振動の変位,速度,加速度等を検出するセンサーが設けられていればよい。この場合、センサーから伝達される検知信号に基づいて、エンジン制御装置1の内部でエンジン10の振動に対応する変位情報,速度情報,加速度情報等を演算するような制御構成としてもよい。つまり、エンジン10の振動を検出する手段がソフトウェアであってもよい。
[6. Modified example]
The above-described embodiment can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof, and each configuration of the above-described embodiment may be selected or combined as appropriate.
For example, although the engine 10 provided with the knock sensor 25 is illustrated in the above-described embodiment, the means for detecting the vibration of the engine 10 is not limited to this. It is only necessary to provide a sensor that detects displacement, speed, acceleration, and the like of vibrations acting on at least the cylinder block and cylinder head of the engine 10. In this case, a control configuration may be employed in which displacement information, speed information, acceleration information, and the like corresponding to the vibration of the engine 10 are calculated inside the engine control device 1 based on the detection signal transmitted from the sensor. That is, the means for detecting the vibration of the engine 10 may be software.

また、上述の実施形態のノック制御では、ノックが発生したときに点火プラグ14での点火時期が遅角方向に制御され、ノックが発生していないときに進角方向に制御されているが、具体的な制御手法はこれに限らず種々考えられ、公知のノック制御における制御手法を適用可能である。   In the knock control of the above-described embodiment, when the knock occurs, the ignition timing at the spark plug 14 is controlled in the retard direction, and when the knock does not occur, the ignition timing is controlled in the advance direction. The specific control method is not limited to this, and various control methods can be considered, and a control method in known knock control can be applied.

また、上述の実施形態のクランク角範囲記憶部2aは、乗り換え振動が生じるクランク角θの範囲を乗り換え範囲として記憶しているが、クランク角θの代わりにカム軸の回転角や時間の範囲を記憶するものとしてもよい。少なくとも、乗り換え振動が生じるタイミングに相関するパラメーターの範囲を記憶するものであれば、実測された振動と乗り換え振動とを判別することができる。   In addition, the crank angle range storage unit 2a of the above-described embodiment stores the range of the crank angle θ in which the transfer vibration is generated as the transfer range, but instead of the crank angle θ, the camshaft rotation angle and time range are stored. It may be memorized. If at least the parameter range correlated with the timing of occurrence of transfer vibration is stored, it is possible to discriminate between actually measured vibration and transfer vibration.

さらに、上述の実施形態では、乗り換え振動の加速度Kの波形を振動波形記憶部2bに記憶させたものを示したが、ここに記憶される振動の波形は加速度Kの波形に限定されない。例えば、振動の変位や速度の波形を記憶させてもよい。なお、振動波形記憶部2bに記憶される振動の波形は、ノックの有無を判定するための加速度Kの実測値から乗り換え振動を除外するための情報であることから、上記の判定条件3に係る判定対象となるパラメーターについての波形を記憶させることが好ましい。   Further, in the above-described embodiment, the waveform of the acceleration K of the transfer vibration is stored in the vibration waveform storage unit 2b. However, the vibration waveform stored here is not limited to the acceleration K waveform. For example, vibration displacement and velocity waveforms may be stored. The vibration waveform stored in the vibration waveform storage unit 2b is information for excluding the transfer vibration from the actual measurement value of the acceleration K for determining the presence or absence of knocking. It is preferable to store a waveform for a parameter to be determined.

なお、上述の実施形態では、火花点火式のエンジン10(例えばガソリンエンジン)に適用されたノック検出装置を示したが、エンジン10の代わりに他の種類,形式の内燃機関(例えば、ディーゼルエンジン)に適用することも可能である。したがって、本実施形態のエンジン制御装置1で判定可能なノックの種類としては、高速ノック(高回転域で発生するノック),低速ノック(低回転域で発生するノック)だけでなく、ディーゼルノック等も挙げることができる。   In the above-described embodiment, the knock detection device applied to the spark ignition type engine 10 (for example, a gasoline engine) is shown, but other types and types of internal combustion engines (for example, diesel engines) are used instead of the engine 10. It is also possible to apply to. Therefore, the types of knocks that can be determined by the engine control apparatus 1 of the present embodiment include not only high-speed knocks (knocks that occur in a high rotation range) and low-speed knocks (knocks that occur in a low rotation range), but also diesel knocks, etc. Can also be mentioned.

1 エンジン制御装置
2 記憶部(記憶手段)
3 学習部(学習手段)
4 ノック判定部(判定手段)
5 点火時期制御部
10 エンジン
14 点火プラグ
16 タペット
18 カムローブ
18a ベース円部
18b バルブリフト部
19 可変動弁装置(位相制御手段,動弁機構)
20 ローラー
25 ノックセンサー(検出手段)
26 クランク角センサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine control apparatus 2 Memory | storage part (memory | storage means)
3 learning part (learning means)
4 knock determination unit (determination means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Ignition timing control part 10 Engine 14 Spark plug 16 Tappet 18 Cam lobe 18a Base circle part 18b Valve lift part 19 Variable valve apparatus (phase control means, valve mechanism)
20 roller 25 knock sensor (detection means)
26 Crank angle sensor

Claims (9)

カムシャフトの回転運動を従動部材の往復運動に変換するカムローブと、前記カムローブに軸支されたローラーとを有するローラー付きカム構造の動弁機構を具備したエンジンのノック検出装置であって、
前記エンジンの振動を検出する検出手段と、
前記従動部材との接点が前記ローラー及び前記カムローブの何れか一方から他方へと移動するクランク角範囲を記憶する記憶手段と、
前記検出手段で検出された前記振動の大きさに基づき、前記エンジンのノックの有無を判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段が、前記ノックの判定を停止するための条件として、前記検出手段で検出された前記振動が前記クランク角範囲内で検出されたことを判定する
ことを特徴とする、ノック検出装置。
A knock detection device for an engine, comprising: a cam lobe having a cam structure with a roller having a cam lobe for converting the rotational motion of the cam shaft into a reciprocating motion of a driven member; and a roller pivotally supported by the cam lobe.
Detecting means for detecting vibrations of the engine;
Storage means for storing a crank angle range in which a contact point with the driven member moves from one of the roller and the cam lobe to the other;
Determination means for determining the presence or absence of knocking of the engine based on the magnitude of the vibration detected by the detection means,
The knock detection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines that the vibration detected by the detection unit is detected within the crank angle range as a condition for stopping the determination of the knock.
前記判定手段が、前記ノックの判定を停止するための条件として、前記検出手段で検出された前記振動が前記エンジンの燃焼サイクルに対応する周期で検出されたことを判定する
ことを特徴とする、請求項1記載のノック検出装置。
The determination unit determines that the vibration detected by the detection unit is detected at a period corresponding to a combustion cycle of the engine as a condition for stopping the determination of the knock. The knock detection device according to claim 1.
前記検出手段で検出された前記振動に基づき、前記記憶手段に記憶される前記クランク角範囲を学習する学習手段を備えた
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のノック検出装置。
The knock detection device according to claim 1 or 2, further comprising learning means for learning the crank angle range stored in the storage means based on the vibration detected by the detection means.
前記学習手段が、前記検出手段で検出された前記振動のうち、前記エンジンの燃焼サイクルに対応する周期で検出された振動に基づき、前記クランク角範囲を学習する
ことを特徴とする、請求項3記載のノック検出装置。
The learning means learns the crank angle range based on vibrations detected at a period corresponding to a combustion cycle of the engine among the vibrations detected by the detection means. The knock detection device according to the description.
前記学習手段は、前記エンジンの負荷が所定負荷未満であるときに、前記クランク角範囲を学習する
ことを特徴とする、請求項3又は4記載のノック検出装置。
The knock detection device according to claim 3 or 4, wherein the learning means learns the crank angle range when a load of the engine is less than a predetermined load.
前記学習手段は、前記エンジンの回転速度が所定速度未満であるときに、前記クランク角範囲を学習する
ことを特徴とする、請求項3〜5の何れか1項に記載のノック検出装置。
The knock detection device according to any one of claims 3 to 5, wherein the learning means learns the crank angle range when a rotation speed of the engine is less than a predetermined speed.
前記動弁機構のバルブの開閉位相を制御する位相制御手段を備え、
前記判定手段が、前記位相制御手段で制御された前記開閉位相を考慮して前記ノックの有無を判定する
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のノック検出装置。
Phase control means for controlling the opening and closing phase of the valve of the valve mechanism,
The knock detection device according to claim 1, wherein the determination unit determines the presence or absence of the knock in consideration of the opening / closing phase controlled by the phase control unit.
前記記憶手段は、前記従動部材との接点が前記ローラー及び前記カムローブの何れか一方から他方へと移動する際に生じる乗り換え振動の波形を記憶し、
前記判定手段は、前記検出手段で検出された前記振動の波形から、前記記憶手段に記憶された前記乗り換え振動の波形を差し引いた波形に基づき、前記ノックの有無を判定する
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載のノック検出装置。
The storage means stores a waveform of a transfer vibration generated when a contact point with the driven member moves from one of the roller and the cam lobe to the other,
The determination means determines the presence or absence of the knock based on a waveform obtained by subtracting the waveform of the transfer vibration stored in the storage means from the vibration waveform detected by the detection means, The knock detection device according to any one of claims 1 to 7.
前記判定手段は、前記エンジンの燃焼サイクルから燃焼中の気筒を判定するとともに、気筒毎に前記ノックの有無を判定する
ことを特徴とする、請求項1〜8の何れか1項に記載のノック検出装置。
The knock according to any one of claims 1 to 8, wherein the determination means determines a cylinder in combustion from a combustion cycle of the engine and determines the presence or absence of the knock for each cylinder. Detection device.
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