JPH04504452A - ノッキング制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ノッキング制御方法 従来の技術 本発明は、請求１！１１の上位概念による、内燃機関のノッキング制御方法に関 し、ここでは気筒のノッキングの際に、少なくとも１つの気筒の点火角度の遅角 調整が行われ、引続き点火角度のリセット調整が行われる。

内燃機関の動作時には、いわゆるノッキングがクリテカルな動作状態を表し、こ の動作状態は内燃機関の寿命に非常に不都合な診響を与える。内燃機関の気筒が ノッキングすると、点火角度を“連れ“方向にずらす、いわゆるノッキング制御 が公知である。このように点火角度をずらすことによりノッキングが除去される 。所定時間後に元の点火角度へのリセット調整が行われる。この点火角度は特性 フィールドに記憶されている。リセット調整は有利には、この特性フィールドに 記憶されている角度に達するまでステップ状に戻るように行われる。気筒が再び ノッキングする限り、この過程は繰り返される。リセット制御は、特性フィール ド角度に達する前に既にノッキングが発生する場合、特性フィールド角度に達す るまで行われない。従って、瞬時の点火角度から再び遅角調整が行われる。

いわゆる適応型ノッキング制御も公知である。このノッキング制−では、所属の 気筒が許容されるノック強度でノッキングする際の点火角度の記憶が行われる。

この点火角度は後の制御過程で、特性フィールドに記憶されている点火角度の代 りに使用される。

ターボ過給される機関の場合、点火角度の遅角調整は問題となる。というのは、 これは排ガス温度の上昇につながり、そのため場合によりターボ過給器のタービ ンに許容されない熱的負荷がかかる。

発明の利点 請求項１の構成を有する本発明の内燃機関のノッキング制御方法は従来の技術に 対して、ターボ過給器付内燃機関にも使用することができるという利点を有する ０本発明によれば、瞬時の点火角度が内燃機関排ガス温度に依存する点火角限界 値に達した際に、ターボ過給器の充填圧の低減が行われる０点火角限界値を上回 る限り、有利にはそれぞれ待機時間後に充填圧が所定の値だけ低減される０点火 角度のリセット調整ないしリセット制御により、瞬時の点火角度が点火角限界値 に新たに達すると直ちに充填圧は再上昇される。その際、内燃機関のそれぞれの 動作状態に依存して、調整される充填圧値が適応型プロセス制御のために記憶さ れ、同じ動作状態が新たに開始する際に初期値として用いられる。従い、充填圧 に関して適応型、すなわち調整されるノッキング制御が行われる０点火角遅角調 整により予想される排ガス温度の問題は充填圧の低下に基づき拮抗される０行わ れたそれぞれの動作状態に所属するデータは記憶される。それにより、その動作 状態に再び達した際、既に記憶された、すなわち“学習された”値を再び使用す ることができる。点火角度の観点から、気筒の所要の遅角調整を適合型プロセス 制御のために記憶することができる。すなわち、“学習した“点火角遅角調整が 例えばアイドリングから全負荷に移行する際に非常に迅速に作用する。その際、 内燃機関の出口弁また既に述べたようにターボ過給器の温度が過度に高くなるこ とを回避するため、充填圧が直ちに適応量だけ低減される。この自然な充填圧低 下により前に述べた排ガス温度の問題はまったく生じない。

本発明の実施例では、点火角遅角調整および点火角度のリセット調整ないしリセ ット制御はステップ状に行われる。

充填圧低減および充填圧上昇に関しても、有利にはステップ状に行うことができ る。

内燃機間の無ノッキング動作では、動作状態依存点火角度から出発する。従って 、有利には点火角度調整には動作状態依存点火角特性フィールド値が基になる。

この特性フィールド値は内燃機関の負荷（例えば吸気管圧）および回転数に依存 する。

本発明の方法は次のことを特徴とする。すなわち、瞬時の点火角度が、適用され る点火角特性フィールド値と点火角度の遅角調整成分とから合成されることを特 徴とする。

ノッキングのない動作が存在する限り、点火角特性フィールド値が用いられる。

しかしノッキングが発生すると、点火角調整が“遅れ”方向で行われる。すなわ ち、瞬時の点火角度が、動作状態に依存する点火角特性フィールド値と遅角調整 により生じる点火角度の遅角調整成分とから合成される。

既に述べたように、点火角限界値を上回ったときには充填圧の低減が行われる０ 点火角度のリセット調整により、点火角限界値に再び到達すると、充填圧上昇が 行われる。前記の点火角限界値は適応的に２つの成分から合成される。すなわち 、既に述べた点火角特性フィールド値と増加点火角度とからである０点火角特性 フィールド値は内燃機関の負荷および回転数に依存する。増加点火角度は充填圧 の瞬時値と内燃機関の回転数に依存する。従い、充填圧低下のための条件も点火 角特性フィールド値に依存しないで定められる。これは次のようにして定められ 名、すなわち、点火角遅角調整成分が増加点火角度よりも大きいかまたは同じと き、常に充填圧低下を行うようにして定められる。

従って、充填圧上昇に対しては、点火角遅角調整成分が増加点火角度よりも小さ いという条件があてはまる充填圧の低減は有利には次のように行う、すなわち、 瞬時の動作状態に相応する充填圧目標値と、周囲圧に相応し動作状態に依存しな い通常充填圧目標値との差を形成し、適応係数を乗算するのである。適応係数は ０から１の間の値とすることができる。従い、適応係数が１の場合、完全充填圧 目標値が使用されることになる。この充填圧目標値は適応係数の大きさに応じて Ｏまで低減することができる。

本発明の別の構成ではさらに、それぞれ瞬時の適応係数が内燃機関の動作状ＩＩ （吸気温度および回転数）に依存して適応特性フィールドに記憶される。この過 程はさらに詳細に説明する。所定の吸気温度および回転数に対して一後で説明す べき１罵に従い一所属の適応係数が準備される。この係数は適応特性フィールド 中の相応の所属個所に記憶されている。この動作状態を例えば回転数の上昇によ り一旦離れ、後の時点で再びこの動作状態になれば、プロセス制御のために記憶 された適応係数が再度読み出され、出力量（初期値）として使用される。後続の 経過においてこの新たな動作状態の度毎に、相応の学習ステップにわたる適応法 に基づいた新たな適応係数が得られる限り、この新たな適応係数は前に使用され ていた適応係数の個所にセットされる。すなわち、適応特性フィールドにおける 相応の記憶場所に上書きされる。

適応特性フィールドに記憶されている適応係数の数を有効に制限するため、各適 応係数に吸気温度領域および回転数領域が配属される。

適応特性フィールドは有利には書き込み読み出し可能記憶装置（ＲＡＭ）に記憶 される。

本発明の方法は有利には、内燃機関が定格値に達したときのみ適用する。例えば 冷運転フェーズでは適応　。

型ノッキング制御は所望されない。従い、適応係数の記憶は、内燃機関の温度が 作動開始温度よりも大きいときのみ行う、この作動開始温度に達する前（冷運転 フェーズ）では、同様にノッキング制御は行うがこの制御は適応型として動作し ない。

内燃機関が新たに始動され、かつ温度が作動開始温度以下の場合、すべての動作 状態に対して１つの適応係数のみが作用し、値１にセットされる。この値は冷運 転フェーズ中に縮小することができ、その結果相応の充填圧低減が行われる。し かし内燃機関を後で新たに始動する場合もこの値ｌから出発する。この制御は、 温度が作動開始温度以上の場合のプロセス制御とは基本的に異なる。というのは 後者の場合、存在する動作状態に対してあてはまる、記憶された適応係数から出 発するからである。

充填圧目標値も同様に動作状態に依存する。この目標値は内燃機関の回転数およ びスロットルバルブ開度と共に変化する。

充填圧の上昇、すなわち適応係数の増大は次の場合にのみ行うと有利である。す なわち、スロットルバルブ開度が所定の最小値を上回っている場合のみ行うので ある、この最小値は内燃機関の回転数に依存する。

図面 本発明を以下、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、内燃機関の気筒がノッキングする際の点火角度調整を示す線図である。

図２は、図１に所属する内燃機関のターボ過給器の充填圧経過を示す線図である 。

図３は、充填圧低下を明瞭に示す線図である。

図４は、適応特性フィールドを模式的に示す線図である。

実施例の説明 本発明の内燃機関ノッキング制御方法を説明するに際し、機関はその動作温度で あり、点火角度αで駆動されるものとする。この点火角度は特性フィールドから 得られる。この点火角特性フィールド値α１．１．ば、内燃機関の負荷ないし吸 気圧および回転数ｎに依存する。このフィールド値は図１に点線で示されている 。

時点ｉｔ＋で内燃機関の気筒のノッキングが発生するとくこの状態は図１！：″ Ｋ”の付した矢印で示されている）、点火角調整がステップ状に“遅れ”方法に 行われる。この点火角遅角調整はステップ状に（例えば各ステップ毎に３°の点 火角遅角調整）行われる１時点ｔｏでなおノッキングが発生していれば、点火角 度αの遅角調整はさらに３６だけ行われ、これが繰り返される（時点ｔ。）、従 って、瞬時の点火角度αはステップ調整の数に応じ、点火角特性フィールド値α １．、。

から出発して点火角遅角調整成分Δαだけ増大する。

さらに図１には、点火角限界値α。１０１．が一点鎖線で示されている１点火角 限界値α１ｍｒａａｉは、既に述べた点火角特性フィールド値α１２．および増 加点火角度Δα、から合成される。増加点火角度Δα１．は充填圧の瞬時値およ び内燃機関の回転数ｎに依存する。

瞬時の点火角度αが、行われた点火角遅角調整に基づき点火角限界値αｏｔｏｍ ｓに達すると直ちに（Ｉｌｌの時点ｔ０参照）、充填圧目標値Ｐ　＠　＠　ｌ　 １から出発して充填圧Ｐの減少が述べた条件が満たされなくなるまでステップ状 に上に行われる（図１および図２の時点ｔ４）、２つの充填圧低下の間の時間ば ｔＷａｒｎｓである。この充填圧低下は、図２に従い、同様にステップ状に行わ れる１例えば各ステップ毎に０．１バールである。

充填圧の低下は、ターボ過給される内燃機関の排ガス温度が、ノッキングにより トリガされた点火角遅角調整によって上昇することを阻止する。というのは、こ の温度上昇はターボ過給器の温度問題につながり得るからである。既に述べた充 填圧目標値Ｐ、。、１は動作状態に依存する。すなわち、内燃機関の回転数ｎお よびスロットルバルブ開度ＤＫに依存して発生する。

＠ｌには１時点ｔ。の後に気筒のノッキングが停止したことが示されている。そ れにより点火角度の“連れ”方向へのそれ以上の調整は中止され、点火角度αの リセット制御が行われる。このリセット制御ないしリセット調整は同様にステッ プ状に、例えば０．３６のステップで１０秒以内に３６行われる。これにより時 点ｔ４で瞬時の点火角度αは再び点火角限界値α。。

０１．どなる、これにより充填圧上昇が行われる。この充填圧の上昇は例えば２ ０秒毎にＯ，１パールだｌす行う。時点ｔ５で、瞬時点火角度αはリセット調整 によって再び点火角特性フィールド値αえ、１１に達し、時点ｔ６でターボ過給 器の充填圧Ｐは充填圧目標値Ｐ　５ｅ１１まで戻される。以下、気筒に新たなノ ッキングが発生しない限り、上記の過程（よ相応に繰り返される。

前に図１、図２に基づき説明した充填圧低下は、適応係数ＦＡｄを用いてめられ る。この適応係数ＦＡ、は０と１の間の値とすることができる。充填圧の低下を よ適応係数ＦＡｄに比例する。適応係数は内燃機関の動作状態に依存して適応特 性フィールドに記憶される１本発明によれば、それぞれの動作状態に所属する瞬 時の適応係数ＦＡｄはそれぞれ適応特性フィールドに記憶される。その再、同じ 動作状態に対して既に存在している古い適応係数ＦＡｄは上書きされる。充填圧 の低下はステップ状に行われるから、適応係数ＦＡ、もその値をステップ状に、 例えば０．１のステップで変化する。

それぞれの動作状態に所属する適応係数ＦＡ、のファイルは、図３によれば５吸 気温度Ｔ　Ａ　＊　ｓ　ａ　＋＋　ｗおよび内燃機関の回転数ｎに依存して行わ れる０例えば回転数領域ｎ　１〜ｎ　２と温度領域Ｔ　Ａ＊＊ａｕｇｌ〜ＴＡａ ｇａｍｉ！に対しては適応係数ＦＡｄ、があてはまる。この適応係数Ｆ　ＡｄＶ は前述の動作状態に対して一時的にあてはまるものである。この係数は例えば値 ０．５を有している。この値は瞬時値として、図１１図２で説明した方法により 取り入れられる。ある動作状態を５例えば加速過程により一旦離れ、再びこの動 作状態になる場合、記憶された適応係数０．５は、充填圧低下に対する“初期値 ”として直ちに利用される。すなわち、古い“学習値”に遡る。連続する別の動 作において、存在する動作状態の新たな経過の際に、値０．５では十分でなく、 充填圧低下をさらに１ステップ行わなければならない場合、値０．５は値０．４ により上書きされる。すなわち、適応係数Ｆ　ＡｄＶは値０．４を以て記憶され る。このことから、既に保持されている動作状態が再開される際、直ちにそれぞ れ記憶されている適応係数ＦＡｄ？に遡ることのできることがわかる。これによ り瞬時に充填圧の低下が行われる。この充填圧低下によりターボ過給器の温度問 題の発生が阻止される。さらに、相応の適応係数の更新が常時行われる。適応係 数Ｆ　Ａｄと充填圧Ｐとの間の関係は数式に−より得られる。それに応じて充填 圧の低下は次のように行われる。すなわち、瞬時の動作状態に相応する充填圧目 標値Ｐｇｅ目と、周囲圧に相応し動作状態に依存しない通常充填圧目標値Ｐ　Ｉ ＋＋ｌｌａ＋＋ｒｓとの差を形成し、それぞれ相応の適応係数Ｆ　Ａｄと乗算す ることによって行われる。

上に説明したノッキング制御は、内燃機間の曖運転フェーズでのみ行われる。冷 運転フェーズ中は適応型プロセスは行わない。従って、適応係数ＦＡｄの記憶は 、内燃機関の温度Ｔ　１１　＋＋　＋が作動開始温度Ｔ□、１よりも大きいとき のみ行う、内燃機関の温度Ｔ　Ｍ　ｍ　ｔが作動開始温度Ｔ□、、を上回ると直 ちに、適応型ノッキング制御が行われる。すなわち、−動作状態に依存して一記 憶された瞬時の適応係数ＦＡ、を基にして行われる。

有利には、適応係数Ｆ。の拡大は、スロットルバルブ開度ＤＫが最小値ＤＫ０． を上回っている場合にのみ行う、この最小値ＤＫ１．ｉ！内燃機関の回転数ｎに 依存する。

最後に図４の線図を説明する。この図の横軸には吸気圧が、縦軸にはスロットパ ルプ開度ＤＫがプロットされている。この線図の値は、所定の回転数ｎと０゜７ ５の適応係数ＦＡｄに対してあてはまる６点線は通常充填圧目標値Ｐ、。１□、 。１．を示す、実線で示された充填圧目標値Ｐ、。１□は所定のスロットルバル ブ開度ＤＫＩから上昇することがわかる。図４の線図に示された矢印は、特性曲 線Ｐ　ｇａｌ□上の所定の点が適応係数ＦＡｄとの乗算により新たな点になるの を示しており、この新たな点は点線で示した特性曲線上にある。この特性曲線は 次の数式から得られる。

Ｐ、。、、−（ｐｍ。ＩＩ−Ｐ　１１１＋１１１．１．）　・（１−ＦＡｄ）国 際調査報告 国際調査報告 ０ε９０００１７８ ＳＡ　３５０６８ 国際調査報告 ＤＥ　９０００１７８ ＳＡ　３５０６８

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関のノッキング制御方法であって、気筒のノッキングの際に、少なく とも１つの当該気筒の点火角遅角調整を行い、引き続き点火角度のリセット調整 を行うノッキング制御方法において、 内燃機関の排ガス温度（ＴＡｂ）に依存する点火角限界値（αｏｒ■■■）に達 した際、ターボ過給器付内燃機関の充填圧（Ｐ）を低下し、 点火角度（α）のリセット調整により新たに点火角限界値（αｏｒ■■■）に達 すると直ちに、充填圧（Ｐ）を再び上昇させ、 内燃機関のそれぞれの動作状態に依存して、調整される充填圧値を適応型プロセ ス制御のために記憶し、同じ動作状態に新たに到達する際、初期値として用いる ことを特徴とするノッキング制御方法。
2. ２．それぞれの動作状態に依存して、調整された点火角度（α）を、適応型プロ セス制御のために各気筒毎に記憶する請求項１記載の方法。
3. ３．点火角遅角調整および点火角度（α）のリセット調整はステップ毎に行う請 求項１または２記載の方法。
4. ４．充填圧低下および充填圧上昇はステップ毎に行う請求項１から３までのいず れか１記載の方法。
5. ５．点火角調整は動作状態に依存する点火角特性フィールド値（αｋ■■ｎ）を 基に行う請求項１から４までのいずれか１記載の方法。
6. ６．瞬時の点火角度（α）を、有効点火角特性フィールド値（αｋ■■ｎ）と点 火角遅角調整成分（Δα）との和から合成する請求項１から５までのいずれか１ 記載の方法。
7. ７．点火角限界値（αｏｒ■■■）を、点火角特性フィールド値（αｋ■■■） と、充填圧（Ｐｌａｔ）および内燃機関の回転数（ｎ）に依存する増加点火角（ Δαｎｍ）とから合成する請求項１から６までのいずれか１記載の方法。
8. ８．点火角遅角調整成分（Δα）が増加点火角（Δαｎｍ）よりも大きいかまた は同じときに、充填圧低下を行う請求項１から７までのいずれか１記載の方法。
9. ９．充填圧低下は次のようにして行う、すなわち、瞬時の動作状態に相応する充 填圧目標値（Ｐ■■ｌｌ）と、周囲圧に相応し、動作状態に依存しない通常充填 圧目標値（Ｐ■ｏｌｌ■ａｏｒｍ）との差を形成し、適応係数（ＦＡｄ）を乗算 するようにして行う請求項１から８までのいずれか１記載の方法。
10. １０．それぞれ瞬時の適応係数（ＦＡｄ）を、吸気温度（ＴＡ■ｎ）および内燃 機関の同転数（ｎ）に依存して適応特性フィールドに記憶する請求項１から９ま でのいずれか１記載の方法。
11. １１．各適応係数（ＦＡｄ）に吸気温度領域と回転数領域を配属する請求項１か ら１０までのいずれか１記載の方法。
12. １２．適応特性フィールドを書き込み読み出し可能記憶装置（ＲＡＭ）に記憶す る請求項１から１１までのいずれか１記載の方法。
13. １３．適応係数（ＦＡｄ）の記憶は、内燃機関の温度（ＴＭｏｃ）が作動開始温 度（ＴＦｒｏｌ）よりも大きいときにのみ行う請求項１から１２までのいずれか １記載の方法。
14. １４．内燃機関の新たな始動の際であって、かつ温度（ＴＭｏｃ）が作動開始温 度（ＴｐＦｒｏｌ）以下の場合、ただ１つの適応係数（ＦＡｄｏ）をすべての動 作状態に対して作用させ、この適応係数は新たな始動後に中性初期値“１”にセ ットする請求項１から１３までのいずれか１記載の方法。
15. １５．充填圧目標値（ＰＢｏｌｌ）を内燃機関の回転数（ｎ）およびスロットル バルブ開度（ＤＫ）に依存するようにする請求項１から１４までのいずれか１記 載の方法。
16. １６．内燃機関の新たな始動の際であって、かつ温度（ＴＭｏｃ）が作動開始温 度（ＴＦｒｏｌ）以上の場合、記憶されている適応係数（ＦＡｄ）から出発する 請求項１から１５までのいずれか１記載の方法。
17. １７．適応係数（ＦＡｄｏないしＦＡｄ）の増大は、スロットルバルブ開度（Ｄ Ｋ）が最小値（ＤＫｍｉｎ）を上回っているときのみ行う請求項１から１６まで のいずれか１記載の方法。
18. １８．最小値（ＤＫｍｉｎ）を内燃機関の回転数（ｎ）に依存するようにした請 求項１から１７までのいずれか１記載の方法。
19. １９．限界値（αＧｒ■■■）を、すべての気筒の遅角調整の個々の角度の和か ら合成する請求項１から１８までのいずれか１記載の方法。