ブックタイトルマツダ技報　2013 No.31

概要

マツダ技報　2013 No.31

No.31(2013)マツダ技報特集:モデルベース開発17SKYACTIV-Gノッキング検出性のMBDMBD for Knock Detection in SKYACTIV-G要約阿部広幸*1森本博貴*2住谷章*3Hiroyuki AbeHiroki MorimotoAkira Sumitani荒川博之*4*5井上淳Hiroyuki ArakawaAtsushi InoueSKYACTIV-Gでは熱効率を徹底的に追求し,14.0という高圧縮比を採用した(1)。この高圧縮比の採用にはノッキングに代表される異常燃焼の回避が重要であり,Knock Control Systemを用いた点火時期制御において,従来と比べ高いノッキング検出性に基づく緻密な制御が不可欠であった。今回,ノッキング発生時のセンサ振動状態を燃焼室空洞共鳴とエンジン構造体の連成応答解析で模擬し,エンジン構造変更によるノッキング検出性への影響を定量的に予測する手法を開発したので紹介する。本技術の適用により机上検討の段階でノッキング検出性のポテンシャル見極めが可能となり,エンジンの点火時期制御開発を早期化した。SummaryIn the pursuit of thermal efficiency improvement, SKYACTIV-G has taken up a high compressionratio of 14.0. The avoidance of irregular combustion such as knocking was essential to the adoptionof a high compression ratio, and even for ignition timing control which utilizes the Knock ControlSystem more precision was necessary, requiring high knock detection accuracy. Sensor vibrationduring knocking was simulated by coupled response analysis of the combustion chamber resonanceand the engine structure. The quantitative prediction of the effects of changes in engine structureon knock detection.This technology enables knock detection ability to be assessed during the preliminary verificationstages, accelerating the selection of engine specifications which enhance the ability to control ignitiontiming.1.はじめにSKYACTIV-Gでは,熱効率を徹底的に追求し,高圧縮比14.0を採用している。しかし,高圧縮比化を行うとノッキング(以下,ノック)やプリイグニッション等の異常燃焼が起こりやすくなる。これを回避するための制御による無駄なトルク低下なしに,高圧縮比化のメリットを最大限生かすため,ノックセンサで検出する振動でノック発生を判定するKCS(Knock ControlSystem)を開発してきた。ノックによるトルク低下(2)およびプリイグニッション回避技術(3)については,既に技報にて紹介しているため詳細は割愛する。このKCSにより点火時期セットを大幅に効率化してきた。一方でエンジン開発時にノック強度の代用特性とするため設置した燃焼室圧力センサ値と,ノックセンサ振動値の相関が弱いため,エンジン構造変更がノック検出性に与える影響が定量的でなく,エンジン制御キャリブレーションに多くの工数を要していた。そこで今回,燃焼室-エンジンの連成応答解析により机上でノック発生時におけるノックセンサ部振動を模擬する手法を開発した。これによりノックセンサ振動に対するノック加振力や,燃焼室からセンサ部への振動伝達特性に対する多くの制御因子を明らかにし,課題であった燃焼室圧力センサ値とノックセンサ振動値の関係を解明した。以上で得られた知見を基にノック検出性のMBDを行ったのでここで紹介する。*1~4エンジン性能開発部Engine Performance Development Dept.*5パワートレイン技術開発部Powertrain Technology Development Dept.―91―