説明

車両用エンジンの制御装置

【課題】ノック判定基準値を車室内の暗騒音に応じて自動的に切換えるようにする。
【解決手段】運転者がノック判定基準値自動設定スイッチ28をONすると、暗騒音レベル推定部33bは車室内の暗騒音の発生源を検出し、検出した各暗騒音発生源に付されているポイントを加算して暗騒音レベルLVを算出する。暗騒音レベル判定部33cは暗騒音レベルLVと暗騒音レベル判定基準値LVsとを比較し、暗騒音レベルLVが暗騒音レベル判定基準値LVsを越えているか否かを判定する。ノック判定部基準値演算部33dは暗騒音レベル判定部33cで暗騒音レベルLVが暗騒音レベル判定基準値LVsを越えていると判定した場合、統計値演算部33aで求めた平均値m、標準偏差σと、この標準偏差σの増加補正値kとに基づき、ノック判定基準値KNLVを算出する(KNLV←m+(u+k)・σ)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンのノック強度からノック発生の有無を判定するノック判定基準値を車室内の暗騒音レベルに応じて変更することのできる車両用エンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジンにノックが発生するとエンジン損傷の原因となるため、点火時期を直ちに遅角補正して、ノックを回避する必要がある。ノック判定はノックセンサで検出するエンジンのノッキング振動の強度(ノック強度)を示す信号と予め設定されているノック判定基準値とを比較して行い、ノックセンサで検出したノック強度がノック判定基準値を越えている場合、ノック発生と判定する。
【0003】
燃費向上の観点からは、ノック発生直前まで点火時期を進角させて出力を向上させた方が好ましく、ノック判定は高精度に行う必要がある。
【0004】
例えば、特許文献1(特開2009−250212号公報)には、ノックセンサで検出したノック強度に各気筒のノイズレベルの差を縮小するゲインを乗算して補正値を求め、この補正値とノック判定基準値とを比較してノック発生の有無を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2009−250212号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した文献に開示されている技術によれば、検出されるノック強度に所定ゲインを乗じて補正値を求めることにより、各気筒間のノック強度のバラツキが縮小され、ノック検出精度を向上させることができる。
【0007】
ところで、ノック音は運転者(或いは搭乗者)に聴感上の不快感を与えるため、一般的には、運転者(或いは搭乗者)が聴感できるノック強度が検出された場合、点火時期を直ちに遅角補正して、ノックを回避している。
【0008】
この場合、運転者に殆ど聞こえることのない軽いノック強度(ノック音)は、運転者に不快感を与えることがなく、エンジンに損傷を与えることもないため、点火時期を一律に遅角補正するよりは、ノック限界付近まで進角させたほうが、エンジン出力や燃費を向上させる上で好ましい。
【0009】
しかし、運転者(或いは搭乗者)が聴感するノック音は、車室内の暗騒音との相対的な関係にあり、暗騒音レベルがノック音よりも大きければ、ノック音が暗騒音によって打ち消されるため、聴感上の不快感を覚えることはない。
【0010】
上述した文献に開示されている技術では、ノック判定基準値が各気筒のノイズレベルを縮小するゲインに基づいて補正されるのみであり、運転者(或いは搭乗者)の聴感上の不快感とは無関係に設定されるため、聴感上の不快感を覚えることがなく、点火時期をより進角させることのできる領域であっても遅角補正されるため、エンジン出力や燃費が制約を受けてしまうる問題がある。
【0011】
本発明は、上記事情に鑑み、運転者或いは搭乗者が聴感上の不快感を覚えることなく、しかもエンジンに損傷を与えることのない範囲でノック判定基準値を設定することができて、エンジン出力及び燃費の向上を実現することのできる車両用エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、エンジンのノック強度を検出するノック強度検出手段と、前記ノック強度検出手段で検出したノック強度と予め設定されているノック判定基準値とを比較し、前記ノック強度が前記ノック判定基準値を越えているとき、ノック発生と判定するノック判定手段とを有する車両用エンジンの制御装置において、車室内の暗騒音となる暗騒音発生源からのパラメータに基づいて車室内の暗騒音レベルを推定する暗騒音レベル推定手段と、
前記暗騒音レベル推定手段で推定した前記暗騒音レベルが予め設定されている暗騒音レベル判定基準値を越えているとき前記ノック判定基準値を予め設定した分だけ増加補正するノック判定基準値設定手段とを備えた。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、車室内の暗騒音レベルが予め設定されている暗騒音レベル判定基準値を越えている場合は、ノック判定基準値を予め設定されている上限値部だけ高く設定するようにしたので、暗騒音レベルが高い場合、すなわちノック音が暗騒音によってかき消される領域では、ノック判定基準値が高く設定されるため、運転者或いは搭乗者にノック音による聴感上の不快感を与えることなく、エンジン出力及び燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】エンジン制御系の構成図
【図2】点火時期制御にかかる機能ブロック図
【図3】ノックセンサ出力値の頻度分布を示す図表
【図4】暗騒音レベル算出ルーチンを示すフローチャート
【図5】暗騒音発生源とそれに付されたポイントを示す図表
【図6】暗騒音レベル判定ルーチンを示すフローチャート
【図7】ノック判定基準値設定ルーチンを示すフローチャート
【図8】暗騒音発生源数と暗騒音レベルとの関係を示す図表
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図1の符号1はエンジンであり、このエンジン1の上部にシリンダヘッド2が設けられ、このシリンダヘッド2に、エンジン1の燃焼室1aに連通する吸気ポート3と排気ポート4とが設けられている。又、シリンダヘッド2には、吸気ポート3を開閉する吸気弁5と排気ポート4を開閉する排気弁6とが配設され、更に、燃焼室1a内に先端の放電電極を露呈する点火プラグ7が取り付けられている。
【0016】
又、吸気ポート3には、吸気マニホルド8が連通され、この吸気マニホルド8の吸気ポート3直上流側に、インジェクタ9が燃料噴射口を吸気弁5の方向へ指向した状態で配設されている。吸気マニホルド8は吸気通路10に連通され、この吸気通路10の中途にスロットル弁11が配設されている。
【0017】
スロットル弁11は、本実施の形態においては、その弁開度が電子的に制御される電子制御式スロットル弁であり、スロットル弁11を駆動するモータ等のスロットルアクチュエータ20が連設され、このスロットル弁11の上流側に、エアクリーナ12が配設されている。一方、排気ポート4は、排気マニホルド13を介して排気通路14に連通され、この排気通路14の中途に触媒15が介装されている。
【0018】
又、符号31は、エンジン1を電子的に制御する電子制御装置(ECU)であり、センサ出力処理回路、及び、CPU,ROM,RAM等からなるマイクロコンピュータを有し、その他、A/D変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。
【0019】
ECU31の入力側に、運転状態を検出する各種スイッチ・センサ類が接続され、又、出力側にエンジン1に備えられた各種機器類が接続されている。このECU31の入力側に接続されるスイッチ・センサ類としては、エアクリーナ12直下流に設けられて吸入空気量を検出する吸入空気量センサ22、エンジン1のシリンダヘッドやシリンダブロックに取付けられてエンジン1のノック強度を検出するノック強度検出手段としてのノックセンサ23、排気通路14の触媒15上流側に配設されて排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ24、クランク軸の回転角からクランク角を検出するクランク角センサ25、アクセルペダル(図示せず)の踏込量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ26、スロットル弁11の開度を検出するスロットル開度センサ27、運転席側のインストルメントパネルやステアリングホイール付近等に設けられたノック判定基準値自動設定スイッチ28等が備えられている。
【0020】
更に、このECU31に各種暗騒音発生源29が接続されている。この各種暗騒音発生源29は、車室内の暗騒音の発生源となる因子を含む各種スイッチ・センサ類であり、代表的なものとして、車速センサ、ワイパスイッチ、オーディオボリュームスイッチ、エアコンスイッチ、パワーウインドウのダウンスイッチがある。これらを運転者が操作した場合、それに起因して車室内に継続的な暗騒音が発生する。
【0021】
すなわち、車両が走行すると風切り音やロードノイズが発生し、それらが車室内の暗騒音となる。このときの暗騒音レベルは車速に依存し車速が速くなるに従い大きな値となる。又、ワイパスイッチがONされてワイパが作動すると、ワイパの払拭音が車室内の暗騒音となる。更に、オーディオボリュームスイッチがONされると、スピーカから出力される音楽や音声等のスピーカ音が車室内の暗騒音となる。この暗騒音レベルは音量に依存し、音量が大きくなるに従い大きな値となる。又、パワーウインドウのダウンスイッチをONすると、ウインドウガラスが下がり窓が開放されるため、様々な外環境音が車室内に入り込み、更に、走行中にあっては大きな風切り音が発生し、これらが暗騒音となる。
【0022】
一方、ECU31の出力側に接続されるアクチュエータ類としては、上述のインジェクタ9、スロットルアクチュエータ20、点火プラグ7に接続される点火コイル(図示せず)をON,OFFするイグナイタ21等がある。
【0023】
ECU31は、エンジン運転状態を検出するセンサ・スイッチ類からの信号に基づいて、各種制御量を演算し、燃料噴射量制御、点火時期制御等のエンジン制御を実行する。点火時期制御では、クランク角センサ25で検出した所定クランク角の間隔時間に基づいて算したエンジン回転数と吸入空気量或いは燃料噴射量等に基づいて算出したエンジン負荷とに基づきマップ参照等により点火時期を設定する。そして、クランク角が点火時期に対応する進角度に達したとき、イグナイタ21に対し、点火信号を出力して点火プラグ7を火花点火させる。その間、ノックセンサ23で検出したノック信号を監視し、ノック発生を検出したときは、点火時期を直ちに遅角させて、ノックを回避する。
【0024】
図2に、ECU31に備えられているノック判定に関る機能構成を示す。ECU31は、ノック判定に関わる機能としてセンサ出力処理部32、マイクロコンピュータによるノック判定演算部33を備え、更に、点火時期制御部34を備えている。センサ出力処理部32は、ノックセンサ23で検出したノック信号の成分からノック判定に必要な周波数帯域のみを抽出するバンドパスフィルタ32a、バンドパスフィルタ32aを通過したノック信号のピーク値を検出するピーク検出部32b、ピーク検出部32bで検出したピーク値を対数変換し、その値をノック強度として算出する対数変換部32cを備えている。
【0025】
又、ノック判定演算部33は、統計値演算部33a、暗騒音レベル推定手段としての暗騒音レベル推定部33b、暗騒音レベル判定部33c、ノック判定基準値設定手段としてのノック判定基準値演算部33d、及びノック判定手段としてのノック判定部33eを備えている。
【0026】
統計値演算部33aは、対数変換部32cで算出したノック強度のピーク値のデータを統計処理してノック強度の平均値(中央値)mと標準偏差σとを算出する。
【0027】
暗騒音レベル推定部33bは、各種暗騒音発生源29からのパラメータに基づき、暗騒音レベルLVを算出する。すなわち、各暗騒音発生源にはその種別に応じて音源別暗騒音情報であるポイントが予め付されており、各ポイントはROMに固定データとして予め記憶されている。そして、検出した暗騒音発生源毎のポイントを加算して暗騒音レベルLVを推定する。
【0028】
この暗騒音レベルLVは、具体的には図4に示す暗騒音レベル算出ルーチンに従って算出される。このルーチンは所定演算周期毎に実行され、先ず、ステップS1で、車速センサで検出した車速と予め設定されている設定車速とを比較する。この設定車速は走行により発生する風切り音やロードノイズの程度に基づき、ノック音がどの程度聴感できるかを予め実験等から求めて設定したものである。
【0029】
そして、車速≧設定車速と判定された場合は、ステップS2へ進み、車速ポイントP1を1に設定して(P1←1)、ステップS4へ進む。又、車速<設定車速と判定したときは、ステップS3へ分岐して、車速ポイントP1をクリアし(P1←0)、ステップS4へ進む。
【0030】
ステップS4へ進むと、ワイパスイッチがONか否かを調べ、ONのときはステップS5へ進み、ワイパポイントP2を1に設定して(P2←1)、ステップS7へ進む。又、ワイパスイッチがOFFのときは、ステップS6へ分岐し、ワイパポイントP2をクリアして(P2←0)、ステップS7へ進む。
【0031】
ステップS7では、オーディオボリュームスイッチの状態を調べ、スイッチONの場合は、ステップS8へ進み、OFFの場合はステップS9へ進んで、ボリュームポイントP2をクリアした後(P3←0)、ステップS12へ進む。
【0032】
一方、ステップS8へ進むと、オーディオのボリュームと予め設定されている設定ボリュームとを比較する。この設定ボリュームはスピーカから出力されるスピーカ音のレベルに基づき、ノック音がどの程度聴感できるかを予め実験等から求めて設定したものである。
【0033】
そして、ボリューム≧設定ボリュームのときは、ステップS10へ進み、ボリュームポイントP3を3にセットして(P3←3)、ステップS12へ進む。又、ボリューム<設定ボリュームのときは、ステップS11へ進み、ボリュームポイントP3を1にセットして(P3←1)、ステップS12へ進む。
【0034】
ステップS12へ進むと、パワーウインドウのダウンスイッチの状態を調べ、ONのときはステップS13へ進み、OFFのときはステップS14へ進む。
【0035】
ステップS13では、上述したステップS1と同様、車速と設定車速とを比較し、車速≧設定車速のときは、ステップS15へ進み、ウインドウポイントP4を3に設定して(P4←3)、ステップS19へ進む。又、車速<設定車速のときは、ステップS16へ分岐して、ウインドウポイントP4を1にセットして(P4←1)、ステップS19へ進む。
【0036】
又、ステップS12からステップS14へ進むと、パワーウインドウのアップスイッチがONか否かを調べ、ONのときは、ステップS17へ進み、ウインドウポイントP4をクリアして(P4←0)、ステップS19へ進む。又、アップスイッチがOFFのときは、ステップS18へ進み、前回の演算時にセットしたウインドウポイントP4を保持して、ステップS19へ進む。尚、各ステップS1,S4,S7,S8,S12で読込む暗騒音発生源を示すパラメータは代表例であり、それ以外の暗騒音発生源を示すパラメータが設定されていても良く、ポイントPnは設定した暗騒音発生源の数だけ設定されている。
【0037】
そして、ステップS19へ進むと、セットした各ポイントP1〜P4…Pnを加算し、その値を当該車両の暗騒音レベルLVとして設定して(LV←P1+…Pn)、ルーチンを抜ける。尚、図5に暗騒音発生源と、それに付すポイントとの対応を一覧で示す。
【0038】
暗騒音レベル判定部33cは、ノック判定基準値自動設定スイッチ28がONされている場合、暗騒音レベル推定部33bで算出した暗騒音レベルLVを読込み、この暗騒音レベルLVが、予め設定した暗騒音レベル判定基準値LVsよりも高いか否かを調べる。この暗騒音レベルLVの判定は、具体的には、図6に示す暗騒音レベル判定ルーチンに従って実行される。
【0039】
このルーチンでは、先ず、ステップS21でノック判定基準値自動設定スイッチ28がONか否かを調べ、ONされている場合は、ステップS22へ進み、OFF状態のときは、ステップS25へジャンプし、暗騒音レベル判定フラグFをクリアして(F←0)、ルーチンを抜ける。
【0040】
一方、ノック判定基準値自動設定スイッチ28がONと判定されてステップS22へ進むと、暗騒音レベル推定部33bで算出した暗騒音レベルLVを読込み、ステップS23で、この暗騒音レベルLVと暗騒音レベル判定基準値LVsとを比較する。騒音レベル判定基準値LVsは、後述するノック判定基準値KNLVを上限値(u+k)・σ(図3参照)に設定しても、運転者や搭乗者が聴感するノック音が暗騒音でかき消されるか否かを判定する値であり、予め実験等から求めて設定されている。
【0041】
そして、LV≧LVsの場合、すなわち、ノックが検出されてもノック音は暗騒音によってかき消され、運転者や搭乗者に聴感され難いと判定し、ステップS24へ進み、暗騒音レベル判定フラグFをセットして(F←1)、ルーチンを抜ける。又、LV<LVsの場合は、ノック音が暗騒音にてかき消されずに聴感されると判定し、ステップS25へ分岐し、暗騒音レベル判定フラグFをクリアして(F←0)、ルーチンを抜ける。
【0042】
すなわち、図8に示すように、検出された暗騒音発生源に付されているポイントを加算して求めた暗騒音レベルLVが、暗騒音レベル判定基準値LVsを越えている場合、暗騒音レベル判定フラグFがセットされ(F←1)、暗騒音レベルLVが暗騒音レベル判定基準値LVs以内の場合、暗騒音レベル判定フラグFはクリアされる(F←0)。
【0043】
この暗騒音レベル判定フラグFの値は、ノック判定基準値演算部33dで読込まれる。このノック判定基準値演算部33dでは、暗騒音レベル判定フラグF、及び、統計値演算部33aで求めた平均値m、標準偏差σに基づきノック判定基準値KNLVを設定する。このノック判定基準値KNLVは、具体的には、図7に示すノック判定基準値設定ルーチンによって求められる。
【0044】
このルーチンでは、先ず、ステップS31で、暗騒音レベル判定フラグFを参照し、F=0の場合はステップS32へ進み、F=1の場合はステップS33へ進む。
【0045】
ステップS32へ進むと、ノック判定基準値KNLVを、
KNLV←m+u・σ …(1)
から算出する。
【0046】
ここで、uはエンジン1の運転領域毎に設定されるu値と称されるノック判定基準値を補正するための係数である。このu値はエンジン回転数に基づいて設定される可変値であり、エンジン回転数が高いほど大きな値に設定される。尚、(1)式から求められるノック判定基準値KNLVは、運転者や搭乗者が聴感上、ノック音を認識することのできない値の最大値を示すノック強度に基づいて設定される。
【0047】
一方、ステップS33へ進むと、ノック判定基準値KNLVを、
KNLV←m+(u+k)・σ …(2)
から算出する。
【0048】
ここで、kはノック判定基準値の増加補正値である。ノック強度が、(1)式で求めたノック判定基準値KNLVよりも高い場合であっても、エンジン1に損傷を与えることのない範囲であれば点火時期を更に進角させた方が、エンジン出力や燃費を向上させる上で好ましい。
【0049】
そのため、(2)式で算出するノック判定基準値KNLVは、(1)式に比し、k・σにより、エンジンに損傷を与えることのない領域まで増加補正されている。その結果、図3に示すように、ノック判定基準値KNLVは、暗騒音レベルLVに従い、下限値のm+U・σと、上限値のm+(U+K)・σとの何れかに設定される。尚、図3に実線で示されている分布は、ノックが発生していないときのノック強度の平均値(中央値)mと標準偏差σに基づき求めたノック強度頻度分布(正規分布)である。又、一点鎖線はノック発生時のノック強度頻度分布であり、ノック発生時はノック強度の強い方向へ歪んだ分布となる。
【0050】
ノック判定部33eは、対数変換部32cで対数変換したノック強度のピーク値と、ノック判定基準値演算部33dで算出したノック判定基準値KNLVとを比較する。そして、ノック強度のピーク値がノック判定基準値KNLVを越えた場合、ノック発生と判定し、点火時期制御部34に遅角指令信号を出力して、点火時期を遅角補正する。一方、ノック強度のピーク値がノック判定基準値KNLVよりも低い場合は、ノック発生なしと判定し、点火時期制御部34に進角指令信号を出力して、点火時期を更に進角補正する。点火時期を更に進角させることで、エンジン出力が向上し燃費を改善させることができる。
【0051】
このように、本実施形態ではノック判定基準値KNLVを、検出した暗騒音発生源に付されているポイントを加算して、車室内の暗騒音レベルLVを推定し、この暗騒音レベルLVが、予め設定されている暗騒音レベル判定基準値LVsを越えている場合、車室内の暗騒音によってノック音がかき消されると判定し、ノック判定基準値KNLVを、ノックが発生してもエンジン1に損傷を与えることのない上限値に設定するようにしたので、エンジン出力や燃費を向上させることができる。
【符号の説明】
【0052】
1…エンジン、
23…ノックセンサ、
28…ノック判定基準値自動設定スイッチ、
29…各種暗騒音発生源、
31…電子制御装置、
32…センサ出力処理部、
33…ノック判定基準値演算部、
33b…暗騒音レベル推定部、
33c…暗騒音レベル判定部、
33d…ノック判定基準値演算部、
33e…ノック判定部、
k…増加補正値、
KNLV…ノック判定基準値、
m…平均値、
σ…標準偏差

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンのノック強度を検出するノック強度検出手段と、前記ノック強度検出手段で検出したノック強度と予め設定されているノック判定基準値とを比較し、前記ノック強度が前記ノック判定基準値を越えているとき、ノック発生と判定するノック判定手段とを有する車両用エンジンの制御装置において、
車室内の暗騒音となる暗騒音発生源からのパラメータに基づいて車室内の暗騒音レベルを推定する暗騒音レベル推定手段と、
前記暗騒音レベル推定手段で推定した前記暗騒音レベルが予め設定されている暗騒音レベル判定基準値を越えているとき前記ノック判定基準値を予め設定した分だけ増加補正するノック判定基準値設定手段と
を備えたことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
【請求項2】
前記暗騒音レベル推定手段は、前記暗騒音発生源毎に音源別暗騒音情報が予め設定されており、検出された前記暗騒音発生源に設定されている前記音源別暗騒音情報に基づいて前記暗騒音レベルを推定する
ことを特徴とする請求項1記載の車両用エンジンの制御装置。
【請求項3】
前記ノック判定基準値設定手段で設定する前記ノック判定基準値の上限値は、前記エンジンに損傷を与えることのないノック強度の上限値に設定されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の車両用エンジンの制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2013−64335(P2013−64335A)
【公開日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−202084(P2011−202084)
【出願日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【出願人】(000005348)富士重工業株式会社 (3,010)
【Fターム(参考)】