JP2543379B2 - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ノックセンサからの検出信号に基づき内燃
機関のノッキングを判定し、点火時期，過給圧，排気再
循環量等のノック制御要因を制御する内燃機関のノッキ
ング制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関のノッキング制御装置は、例えば
特開昭56−115861号公報に記載の如く、内燃機関の振動
を検出するノックセンサからの検出信号がノック判定レ
ベルを越えた場合に、内燃機関にノックがが発生したも
のとして点火時期を遅角させ、逆にノックセンサからの
検出信号がノック判定レベル以下となった場合に点火時
期を進角させることにより、点火時期を常にノッキング
の発生限界付近に制御し、内燃機関の燃費や出力特性を
最大限に引き出すように構成されている。

またこの種の装置では、ノック判定レベルをノックセ
ンサ及び内燃機関の特性に応じて適切な値に設定するた
め、ノックセンサからの検出信号を積分した値に、予め
内燃機関の回転速度毎に設定された定数Ｋを乗じること
でノック判定レベルを作成するようにされている。

しかし上記定数Ｋを実験等によって内燃機関の回転毎
に綿密に適合し、同一機種の内燃機関においてその設定
された定数Ｋを用いてノック判定レベルを作成するよう
構成した場合、同一機種の内燃機関であっても製作上そ
の特性には誤差が生ずるため、ノック判定レベルが機関
特性に適合せず、正確なノック検出ができなくなること
がある。また各内燃機関毎に定数Ｋを設定したとして
も、機関特性の経時的変化によって定数Ｋがその機関特
性に適合しなくなり、正確なノック検出が行えなくなっ
てしまうこともある。

そこで近年では、特開昭60−243369号公報に記載の如
く、ノックセンサから所定区間内に出力される検出信号
の最大値Ｖの対数変換値logVの分布形状が所定の形状に
なるよう、ノック判定レベルを補正することで、ノック
の検出精度を向上することが考えられている。

つまりこの種の制御装置は、内燃機関の回転速度が一
定である場合に、ノックが発生していないときには、第
９図にで示す如く、上記最大値Ｖの対数変換値logVの
分布の累積確率が一律に変化し、ノックが発生すると第
９図にで示す如く、対数変換値logVの分布の累積確率
の変化割合がある折れ点Ｐを境に急変し、しかもその折
れ点Ｐはノックの発生頻度が高くなるにつれて累積確率
の低い方向に移動することに着目して構成されたもの
で、内燃機関の回転速度に関係なくノック音が一定とな
るよう、即ち上記折れ点Ｐが内燃機関の回転速度に応じ
て第10図に示す如くなるよう、ノック判定レベルを補正
するものである。

尚第10図に示す如く内燃機関の回転速度に応じて折れ
点Ｐの目標位置を変化させるのは、人間が感じるノック
音は一定時間内のノックの発生回数によって変化し、内
燃機関の所定回転当りのノック発生回数（即ちノック発
生頻度）とは一致しないからである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように構成されたノッキング制御装置では、内
燃機関の運転中に、ノック判定レベルをノックの発生状
態に応じて逐次更新してゆくことができ、ノック判定レ
ベルを内燃機関の回転速度毎に綿密に設定しておかなく
ても時間当りのノックの発生頻度（即ちノック音）を常
時一定に制御することができるようになるのであるが、
内燃機関の低速運転時に、部品故障等により空燃比がリ
ーンとなって内燃機関にヘビーノックが発生すると、内
燃機関にノックが発生していないものとしてノック判定
レベルを大きい値に誤補正してしまうといった問題があ
った。

即ち内燃機関が高回転で運転されているときにヘビー
ノックが発生した場合、第11図（ａ）のに示す如く、
折れ点Ｐは累積確率の中央に位置し、その分布形状を問
題なく判別することができるが、内燃機関の回転速度が
低下すると、第11図（ｂ）のに示す如く、同じヘビー
ノック状態であっても折れ点Ｐが累積確率の下方に移動
し、場合によっては最大値Ｖの対数変換値logVの累積確
率がノック発生時の変化割合で一律に変化するようにな
ることがあり、このようなヘビーノックを、ノックが発
生していない状態であると誤判断してノック判定レベル
を補正してしまうことが生ずるのである。

尚第11図（ａ），（ｂ）において、はノックがまっ
たく発生していないときの対数変換値logVの分布形状
を、はライトノック状態での対数変換値logVの分布形
状を、夫々表わしている。

そこで本発明は、上記のように内燃機関の低回転運転
時にヘビーノックが発生したときノック判定レベルを誤
補正することのないノッキング制御装置を提供すること
を目的としてなされた。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記目的を達するためになされた本発明の構成は
第１図に示す如く、 内燃機関に発生するノッキングを検出するノックセン
サM1と、 該ノックセンサM1からの検出信号に基づきノッキング
を判定し、該判定結果に応じて所定のノック制御要因を
制御するノッキング制御手段M2と、 上記ノックセンサM1から所定区間内に出力される検出
信号の最大値を検出する最大値検出手段M3と、 該検出された最大値の対数変換値の分布形状が所定の
分布形状となるよう、上記ノッキング制御手段M2でノッ
クの判定に用いるノック判定レベルを補正する判定レベ
ル補正手段M4と、 を備えた内燃機関のノッキング制御装置に於て、 内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段M5
と、 該検出された回転速度が所定速度以下であるとき、上
記判定レベル補正手段M4によるノック判定レベルの補正
を禁止する補正禁止手段M6と、 を設けたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装
置を要旨としている。

［作用］ 以上のように構成された本発明のノッキング制御装置
では、回転速度検出手段M5で検出された内燃機関の回転
速度が所定速度以下である時、補正禁止手段M6によって
判定レベル補正手段M4によるノック判定レベルの補正が
禁止される。このため内燃機関の低回転時には判定レベ
ルの補正が実行されず、このときヘビーノックが発生し
ても、判定レベルが誤補正されることはない。

ここでノック制御要因とは、点火時期，過給機による
過給圧，或は排気再循環装置による排気再循環量等、ノ
ッキングの発生頻度を制御し得るもののことで、ノッキ
ング制御手段M2は、点火時期制御装置，過給圧制御装
置，或は排気再循環量制御装置等での制御量を、ノッキ
ングの判定結果に応じて補正することとなる。

次に最大値検出手段M3がノックセンサM1からの出力信
号の最大値を検出する所定区間としては、従来よりノッ
クの判定区間として設定されている内燃機関燃焼行程時
における所定の区間（例えば10℃Ａ−ATDCから90℃Ａ−
ATDC）に設定すればよい。

また次に判定レベル補正手段M4は、上記分布形状が予
め設定された所望の分布形状になるようノック判定レベ
ルを補正するためのもので、具体的には、例えば、最大
値検出手段M3で検出される最大値の中央値を求め、該中
央値に所定値を四則演算して最大値の上限値及び下限値
を設定し、所定時間毎に、最大値がこの求められた上限
値以上となった回数と下限値以下となったときの回数と
の大小関係を求め、その求められた大小関係に応じてノ
ック判定レベルを補正するよう構成する等、上記特開昭
60−243369号公報等に記載の種々の構成方法が適用でき
る。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は本発明が適用された６気筒の内燃機関２
及びその周辺装置を表す概略構成図である。

図に示す如く内燃機関２の吸気管４には、スロットル
バルブ６を介して内部に流入する空気量（吸入空気量）
を検出するエアフロメータ８、その温度（吸気温度）を
検出する吸気温センサ10、及びスロットルバルブ６の開
度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ
12が備えられている。また吸気管４には、内燃機関の各
気筒毎に、図示しない燃料ポンプから圧送された燃料を
噴射する燃料噴射弁14が設けられ、燃料噴射弁14から噴
射された燃料とスロットルバルブ６を介して流入する空
気とを混合して内燃機関２に供給できるようにされてい
る。

また内燃機関２には、排気管16を流れる排気中の酸素
濃度から内燃機関２に供給された燃料混合気の空燃比を
検出する空燃比センサ18、冷却水温を検出する水温セン
サ19、内燃機関２に生じたノッキングを検出するための
ノックセンサ20、ディストリビュータ22の所定の回転角
度（例えば30℃Ａ）毎に内燃機関２の回転速度NEを検出
するためのパルス信号を発生する回転速度センサ24、及
びディストリビュータ22の１回転に１回（即ち内燃機関
２の２回転に１回）燃料噴射タイミングや点火時期を決
定するためのパルス信号を出力する気筒判別センサ26、
が備えられ、上記エアフロメータ８、吸気温センサ10、
スロットル開度センサ12と共にその運転状態を検出でき
るようにされている。

そして上記ノックセンサ20による検出信号はノック判
定回路30に出力され、その他のセンサによる検出信号は
制御回路40に出力される。

ノック判定回路30は、ノックセンサ20から出力された
検出信号に基づき内燃機関２に生じたノック強度を判定
するためのもので、予め設定された制御プログラムに従
い後述のノック判定処理を実行するセントラルプロセシ
ングユニット（CPU）30a、CPU30aでノック判定処理を実
行するのに必要な制御プログラムや各種データが予め記
録されたリードオンリメモリ（ROM）30b、CPU30aで演算
処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書
きされるランダムアクセスメモリ（RAM）30c、及びノッ
クセンサ20からの検出信号をA/D変換して入力すると共
にデータバス41を介して制御回路40との間で各種制御デ
ータのやりとりを行うための入出力部30d等により、１
チップマイクロコンピュータとして構成されている。

また制御回路40は、ノック判定回路30によるノック判
定結果や各センサからの検出信号に基づき、イグナイタ
42や燃料噴射弁14を駆動して、ノッキング制御を含む点
火時期制御や燃料噴射制御を実行するためのもので、予
め設定された制御プログラムに従い燃料噴射制御や点火
時期制御のための各種演算処理を実行するCPU40a、CPU4
0aで演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや各
種データが予め記録されたROM40b、CPU40aで演算処理を
実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされ
るRAM40c、及び、上記各センサからの検出信号を入力す
ると共に燃料噴射弁14やイグナイタ42に駆動信号を出力
し、更に上記データバス41を介してノック判定回路30と
の間で各種データのやりとりを行なうための入出力部40
d等により、１チップマイクロコンピュータとして構成
されている。

次に上記制御回路40で実行される点火時期制御及びノ
ック判定回路30で実行されるノック判定処理について第
３図乃至第６図に示すフローチャートに沿って説明す
る。

まず第３図は制御回路40でノッキング制御を含む点火
時期制御を行うためにメインルーチンの一つとして実行
される点火時期算出処理を表わすフローチャートであ
る。

図に示す如く、この処理が開始されるとまずステップ
100が実行され、エアフロメータ８及び回転速度センサ2
4を用いて検出された吸入空気量Ｑ及び回転速度NEに基
づき、機関負荷Q/NEに応じた基本点火時期が算出され
る。

次にステップ110では、現在ノッキング制御の実行条
件が成立しているか否かを判断する。このステップ110
では、水温センサ19を用いて検出される冷却水温THWが
所定温度以上で、しかも内燃機関２の負荷Q/NEが所定値
以上であるときにノッキング制御実行条件が成立してい
るものと判断され、ノッキング制御の実行条件が成立し
ている場合には、次ステップ120に移行して、ノック判
定回路30から後述のノック判定処理によって出力される
ノック強度の判定結果を読み込む。そして続くステップ
130で、その読み込んだノック強度に応じて点火時期の
遅角量を算出し、次ステップ140に移行して、ノック判
定回路30に対してノック判定許可信号を送信する。

尚このノック判定許可信号は、ノック判定回路30に対
して、現在ノッキング制御の実行条件が成立しており、
ノック判定を行なう必要があることを知らせるためのも
ので、ノック判定回路30はこのノック判定許可信号に基
づきノック判定を行なう。

このようにノッキング制御のための点火遅角量が算出
されると、続くステップ150では、内燃機関２の回転速
度NEの変化等から現在内燃機関２が定常運転されている
か否かを判断する。またこのステップ150で内燃機関２
が定常運転状態であると判断されると続くステップ155
に移行して今度は内燃機関２の回転速度NEが所定の回転
速度範囲（例えば2400r.p.m.〜5200r.p.m.）内にあるか
否かを判断する。そしてこのステップ155において内燃
機関２の回転速度NEが所定の回転速度範囲内にあると判
断されると、ノック判定レベルの補正条件が成立したと
判断して次ステップ160に移行し、ノック判定回路30に
対してノック判定レベルの補正許可信号を送信する。

尚、この補正許可信号は、ノック判定回路30に対し
て、ノック判定レベルの補正（具体的には、ノック判定
レベルを設定するために使用する補正値ΔＫの更新）を
促すためのもので、ノック判定回路30は、この補正許可
信号により、ノック判定処理実行時にノック判定レベル
の補正制御を併せて実行する。

次に上記ステップ160でノック判定レベルの補正許可
信号が送信されると、ステップ170が実行され、ノッキ
ング制御以外の制御のための点火時期の補正量が算出さ
れる。つまり周知のように点火時期制御は、冷却水温TH
Wが低いとき点火時期を進角させる暖機補正、冷却水温T
HWが高いときに内燃機関２のアイドル状態に応じて点火
時期を進遅角する高温補正、内燃機関２のアイドル運転
時に回転速度NEが目標回転速度より低い場合に、その回
転速度の偏差に応じて点火時期を進角させるアイドル回
転補正等、種々の補正制御が実行されるので、このステ
ップ170ではこういったノッキング制御以外の点火時期
制御のための補正量を内燃機関２の運転状態に応じて算
出するのである。

そしてこのように点火時期の各種補正量が算出される
と、ステップ180でこの求められた補正量に基づき上記
ステップ110で算出された基本点火時期を進遅角補正
し、制御目標となる内燃機関２の点火時期を算出する。

一方上記ステップ110でノッキング制御条件が成立し
ていないと判断された場合には、ステップ190でノック
判定許可信号の送信を停止し、ステップ200でノック判
定レベルの補正許可信号の送信を停止した後ステップ17
0に移行する。

またステップ150で内燃機関２が定常運転されていな
いと判断された場合、或はステップ155で内燃機関２の
回転速度NEが所定回転速度範囲内に内と判断された場合
には、ノック判定レベルの補正条件が成立していないと
判断してステップ200に移行し、ノック判定レベル補正
許可信号の送信を停止した後ステップ170に移行する。
尚このステップ155及びステップ200で実行される一連の
処理は、前述の補正禁止手段M6に相当する。

このように制御回路40は、従来と同様の手法で点火時
期制御のための目標点火時期を算出して、点火時期制御
を実行すると共に、ノッキング制御条件が成立している
場合には、ノック判定回路30に対してノック判定許可信
号を送信してノック判定処理の実行を促し、またノック
判定レベルの補正条件が成立している場合には、ノック
判定回路30に対してノック判定レベルの補正許可信号を
送信してノック判定レベルの補正制御を促すようにされ
ている。

また図示しないが制御回路40では、回転速度センサ24
及び気筒判別センサ26からの出力信号に基づき内燃機関
２の各気筒が爆発行程に入る度（本実施例では内燃機関
２が６気筒であるので120℃Ａ毎となる）に、各気筒の
上死点でノック判定回路30に対してノック判定処理起動
用の指令信号を送信するノック判定指令信号送信処理が
実行され、ノック判定回路30でノック判定処理を内燃機
関２の回転と同期して120℃Ａ毎に実行させるようにさ
れている。

ここで上記ステップ150及びステップ155の処理は、ノ
ック判定回路30で実行されるノック判定処理においてノ
ック判定レベルの補正を行なう補正条件が成立している
か否かを判断するための処理で、本実施例では、内燃機
関２が過渡運転状態にある時やその回転速度が所定回転
速度範囲内になければ、ノック判定レベルの補正条件が
成立していないものとして、ステップ200でノック判定
レベルの補正許可信号の送信を停止し、ノック判定レベ
ルの補正制御（即ち後述のノック判定処理で実行される
ノック判定レベル算出用の補正値ΔＫの更新処理）を禁
止するようにされている。

これは内燃機関急加速時等の過渡運転時には通常の安
定したノッキング制御を実行できず、ノックが発生し易
くなって、ノック判定レベルの補正を行なうと内燃機関
２定常運転時のノッキング制御を良好に実行できなくな
り、また内燃機関２が低速運転されているときには、発
明が解決しようとする問題点の項で説明したように、最
大値ＶPEAKの分布形状を誤って判別し、ノック判定レベ
ルを誤補正してしまう恐れがあるからである。また本実
施例では内燃機関２の回転速度が所定回転速度（例えば
5200r.p.m.）以上となった場合にもノック判定レベルの
補正を禁止するが、これは内燃機関の高回転時にはノッ
クが発生し難く、この領域でノック判定レベルを補正す
る必要がないからである。

またこのように実質的にノック判定レベルの補正が必
要でない領域でのノック判定レベルの補正制御の実行を
禁止することで、CPU30aの負荷を軽減することができ
る。つまり内燃機関高回転時には、このノック判定処理
が実行される時間当りの回数が多くなり、ノック判定処
理を実行可能な時間が短くなるが、上記のように内燃機
関２の高回転時にはノック判定レベルの補正制御を禁止
することで、内燃機関高回転時のノック判定処理の実行
時間を短くすることができ、高速で処理を行うCPUを使
用することなく、ノック判定を良好に実行できるように
なるのである。

次に第４図は、ノック判定回路30で実行されるノック
判定処理を表わすフローチャートである。

この処理は制御回路40から内燃機関２の各気筒が爆発
行程に入る度に出力される指令信号により起動され、内
燃機関２に生じたノック強度を無・小・中・大と４つに
分類して判定し、その判定結果を制御回路40に送信する
ための処理である。

図に示す如くこの処理が開始されると、まずステップ
210が実行され、制御回路40からノック判定許可信号が
出力されているか否か，即ち現在ノッキング制御の実行
条件が成立しているか否かが判断される。

このステップ210でノッキング制御実行条件が成立し
ていると判断されると続くステップ220に移行し、ノッ
ク判定レベルＶLEVL^ｍを算出する。ノック判定レベルＶ
LEVL^ｍは、現在爆発行程にある気筒のノック強度を判定
するための基準となるもので、前回この気筒に対してノ
ック判定処理を実行した際に求められたノック検出信号
のなまし値ＶMEAN^ｍ（ｋ−１）と、予め内燃機関２の回
転速度NEに応じて設定されたノック判定レベル算出用の
基準値Ｋと、ノック音が一定になるように後述の補正値
更新処理で所定時間毎に更新される補正値ΔK^mと、をパ
ラメータとする次式（１）により算出される。

ＶLEVL^ｍ＝ＶMEAN^ｍ（ｋ−１）・（Ｋ＋ΔK^m）…（１） 尚上記なまし値ＶMEAN，ノック判定レベルＶLEVELに
付された添え字^ｍは現在ノック判定の対象となっている
気筒の番号（即ち現在爆発行程にある気筒の番号）を表
わし、後述の説明においても気筒毎に算出される値には
添え字^ｍを付して記述するものとする。また補正値ΔK^m
は内燃機関２の回転速度NEに応じて低速用，中速用，高
速用と３種類のものが設定されており、ノック判定レベ
ルＶLEVL^ｍを算出する際には、３種の補正値の中から内
燃機関２の回転速度NEに応じた補正値ΔK^mを選択して使
用される。

このようにノック判定レベルＶLEVL^ｍが算出される
と、続くステップ230に移行し、今度はノックセンサ20
から出力されたノック検出信号と上記算出されたノック
判定レベルＶLEVL^ｍとに基づきノック強度を判定すると
共に、この判定区間内におけるノック検出信号の最大値
ＶPEAK^ｍを算出し、ステップ240に移行する。ステップ2
40では、上記判定されたノック強度を上記点火時期算出
処理でノッキング制御実行のための点火遅角量を算出す
るのに用いる制御データとして制御回路40に送信する。
尚ステップ230で実行されるノック強度及び最大値ＶPEA
K^ｍの算出については、第５図のフローチャートに沿っ
て後で詳しく説明する。

このようにノック強度の判定及び判定結果の制御回路
40への送信がなされると、続くステップ250に移行し、
制御回路40からノック判定レベルの補正許可信号が入力
されているか否か、即ちノック判定レベルの補正条件が
成立しているか否かを判断する。そしてノック判定レベ
ルの補正条件が成立している場合には、続くステップ26
0に移行し、ノック判定レベルＶLEVL^ｍをノック音が一
定になるよう補正するための補正値ΔK^mを更新する補正
値更新処理を実行し、一旦本ルーチンの処理を終了す
る。尚この補正値更新処理については、第６図のフロー
チャートに沿って後で詳しく説明する。

一方ステップ210で制御回路40からノック判定許可信
号が出力されていないと判断された場合、或はステップ
250で制御回路40からノック判定レベルの補正許可信号
が出力されていないと判断された場合には、ステップ27
0に移行し、ステップ260で補正値ΔK^mの更新処理を行な
う際に用いられるカウンタ等を初期化し、一旦本ルーチ
ンの処理を終了する。

次に第５図は、上記ステップ230で実行されるノック
強度及びノック検出信号最大値ＶPEAK^ｍ算出のための処
理を表わすフローチャートである。

図に示す如くこの処理が開始されるとまずステップ30
0が実行され、現在爆発行程にある気筒の10℃Ａ−ATDC
〜90℃Ａ−ATDCの区間をノック判定区間として、内燃機
関の２の回転速度NEに基づき現時点からの判定区間の開
始時間及び終了時間を求め、その時刻を図示しないタイ
マにセットする。

そして続くステップ310では、上記セットされたタイ
マにより時刻がノック判定の開始時刻となったか否かを
判断し、判定区間に入ると続くステップ320に移行し
て、入出力部40dを介して入力されるノック検出信号のA
/D変換値ＶAD^ｍ（以下，検出信号レベルという。）を読
み込み、ステップ330に移行する。

ステップ330では、第４図のステップ220で算出された
ノック判定レベルＶLEVL^ｍと、検出信号レベルＶAD^ｍと
を大小比較する。そしてこのステップ330でＶAD^ｍ＞ＶL
EVL^ｍであると判断されると、内燃機関２にノックが発
生したものとしてステップ340でノック判定用カウンタC
xをインクリメントした後ステップ350に移行し、そうで
なければそのままステップ350に移行する。

ステップ350では、上記読み込まれた検出信号レベル
ＶAD^ｍと、前回このステップ350を実行したとき算出し
たノック検出信号の平均値ＶMAD（ｉ−１）とをパラメ
ータとする次式（２）により、ノック検出信号の平均値
ＶMAD（ｉ）を算出し、ステップ360に移行する。

ＶMAD（ｉ） ＝（15・ＶMAD（ｉ−１）＋ＶAD^ｍ）/16 …（２） 次にステップ360では、ステップ320で読み込んだ検出
信号レベルＶAD^ｍが最大値ＶPEAK^ｍを越えたか否かを判
断する。そしてこのステップ360でＶAD^ｍ＞ＶPEAK^ｍで
あると判断されると、次ステップ370でＶAD^ｍを最大値
ＶPEAK^ｍとして更新した後ステップ380に移行し、そう
でなければそのままステップ380に移行する。

尚このステップ360及びステップ370の処理はノック判
定区間内でのノック検出信号の最大値ＶPEAK^ｍを求める
ための処理で、前述の最大値検出手段M3に相当する。

ステップ380では、ステップ300でセットされたタイマ
により、時刻がノック判定の終了時刻となったか否かを
判断する。そしてまだノック判定区間の終了時刻を経過
していないと判断されると、再度ステップ320に移行
し、上記ステップ320〜ステップ370の処理を実行する。

一方ステップ380でノック判定区間が終了したと判断
されると、ステップ390に移行し、今度は、上記ノック
判定区間で更新されたノック検出信号の平均値ＶMAD
（ｉ）と、前述のステップ220でノック判定レベルＶLEV
L^ｍを算出するのに用いたノック検出信号のなまし値ＶM
EAN^ｍ（ｉ−１）とをパラメータとする次式（３）によ
り、次回の処理でノック判定レベルＶLEVL^ｍを算出する
のに用いるノック検出信号のなまし値ＶMEAN^ｍ（ｉ）を
算出する。

ＶMEAN^ｍ（ｉ） ＝（３・ＶMEAN^ｍ（ｉ−１）＋ＶMAD（ｉ））/4 …
（３） そして続くステップ400では、ノック判定区間でステ
ップ340の処理によってカウントアップされるカウンタC
xの値に基づきノック強度を判定する。このステップ400
では、例えば、上記カウンタＣの値が１以下であればノ
ック無しと判定し、カウンタＣの値が２〜５であればノ
ック強度小、カウンタＣの値が６〜９であればノック強
度中、カウンタＣの値が10以上であればノック強度強、
というようにノック強度を４段階に判定する。そしてこ
の判定処理が実行されると、続くステップ410に移行し
て、次回のノック判定のためにカウンタCxの値を初期化
し、ステップ420に移行する。

次にステップ420では、ステップ410でノック強度が
大，中，小のうちのいずれかであると判断されたか否
か、つまり内燃機関２にノックが発生してノッキング制
御による点火時期の遅角制御が実行されるか否かを判断
する。そしてこのステップ420で点火時期の遅角制御が
実行されると判断されると、続くステップ430に移行し
て、カウンタＣKNK^ｍをインクリメントし、この処理を
終了する。またステップ420でノックは発生しておらず
ノッキング制御による点火時期の遅角制御はなされない
と判断されるとそのまま処理を終了する。

このように第４図のステップ230では、ノック強度の
判定を行なうと共に、その判定に用いるノック判定レベ
ルを算出するためのノック検出信号のなまし値ＶMEAN^ｍ
を算出する従来より周知の処理が実行されると共に、ノ
ック判定レベル補正のための補正値ΔK^mを更新するのに
必要な最大値ＶPEAK^ｍが算出される。

次に第６図は、第４図のステップ260で実行される補
正値更新処理を表わすフローチャートである。

図に示す如くこの処理が開始されるとまずステップ50
0が実行され、気筒毎にこの更新処理の実行回数をカウ
ントするためのカウンタＣPEAK^ｍをインクリメントす
る。そして続くステップ510では、上記算出されたノッ
ク検出信号の最大値ＶPEAK^ｍが現在算出されている中央
値V50^mより大きいか否かを判断し、ＶPEAK^ｍ＞V50^mであ
ればステップ520に移行して中央値V50^mに中央値更新用
の設定値ΔV50^mを加算して中央値V50^mを更新し、ステッ
プ530に移行する。

一方ステップ510でＶPEAK^ｍ＞V50^mではないと判断さ
れると、ステップ540に移行し、今度は最大値ＶPEAK^ｍ
が現在算出されている中央値V50^mより小さいか否かを判
断する。そしてＶPEAK^ｍ＜V50^mである場合には、ステッ
プ550に移行して中央値V50^mから中央値更新用の設定値
ΔV50^mを減算して中央値V50^mを更新した後ステップ530
に移行し、そうでなければそのままステップ530に移行
する。

ステップ530では、次回の処理で中央値V50^mを更新す
る際に用いる中央値更新用の設定値ΔV50^mを次式（４）
により算出し、ステップ560に移行する。

ΔV50^m＝|VPEAK^ｍ−V50^m|/16 …（４） 尚上記ステップ510乃至ステップ550の処理は、最大値
ＶPEAK^ｍが中央値V50^mより大きいときには中央値V50^mを
ΔV50^mだけ増加し、最大値ＶPEAK^ｍが中央値V50^mより小
さいときには中央値V50^mをΔV50^mだけ減少させることに
よって、中央値V50^mが常に最大値ＶPEAK^ｍの累積50％点
に位置するようにするための処理である。

次にステップ570では、後述の処理で最大値ＶPEAK^ｍ
の対数変換値の分布形状を判別するための最大値ＶPEAK
^ｍの上下限値ＶH^m,VL^ｍを夫々次式（５），（６）を用
いて算出する。

ＶH^ｍ＝（A^m＋Ｄ）・V50^m …（５） ＶL^ｍ＝V50^m/A^m …（６） （但し、A^mは上下限値設定用変数,Dは目標ノック音調整
係数） このように上下限値ＶH^m,VL^ｍが算出されると、ステ
ップ580に移行し、上記最大値ＶPEAK^ｍが下限値ＶL^ｍを
下回ったか否かを判断する。そしてＶPEAK^ｍ＜ＶL^ｍで
あれば、ステップ590に移行して分布形状判定用のカウ
ンタＣHL^ｍをデクリメントし、ステップ600でＶPEAK^ｍ
＜ＶL^ｍとなった回数をカウントするためのカウンタＣL
^ｍをインクリメントしてステップ610に移行する。

一方ステップ580でＶPEAK^ｍ＜ＶL^ｍではないと判断さ
れると、ステップ620に移行し、今度は最大値ＶPEAK^ｍ
が上限値ＶH^ｍを越えたか否かを判断する。そしてＶPEA
K^ｍ＞ＶH^ｍであれば、ステップ630に移行して分布形状
判定用のカウンタＶHL^ｍをインクリメントし、ステップ
610に移行する。またステップ620でＶPEAK^ｍ＞ＶH^ｍで
はないと判断された場合には、そのままステップ610に
移行する。

ステップ610では、ノック判定区間で算出され、上記
のように中央値V50^mの算出や分布形状の判定に用いられ
る最大値ＶPEAK^ｍを初期化し、次のノック判定区間で新
たな最大値を算出できるようにし、ステップ615に移行
する。

ステップ615では、前回後述の処理で補正値ΔK^mを更
新した後所定時間（例えば0.7sec.）経過したか否かを
判断する。そして所定時間経過していない場合には、そ
のままこの処理を終了する。

一方ステップ615で前回補正値ΔK^mを更新した後所定
時間経過したと判断されると、ステップ640に移行し、
今度はその経過時間内にステップ500でカウントされる
カウンタＣPEAK^ｍの値が所定値（例えば16）以上となっ
ているか否かを判断する。この処理は、所定時間経過す
る間に上記ステップ500乃至ステップ630の処理が実行さ
れた回数が少ないと、カウンタＣHL^ｍの値に基づき最大
値ＶPEAK^ｍの対数変換値の分布形状を正確に判断するこ
とができず、その結果次ステップ650以降の処理で補正
値ΔK^mを誤った値に更新してしまう恐れがあるので、こ
のような場合には、補正値ΔK^mの更新を禁止するための
処理である。従ってこのステップ640でカウンタＣPEAK
^ｍの値が所定値未満であると判断されるとステップ650
以降の補正値の更新処理を実行せず、ステップ740に移
行する。

一方ステップ640でカウンタＣPEAK^ｍの値が所定値以
上であると判断されると、ステップ650に移行し、上記
ステップ590又はステップ630で更新されるカウンタＣHL
^ｍの値が正の値であるか否かを判断する。そしてＣHL^ｍ
＞０である場合（即ち、即ち最大値ＶPEAK^ｍが上限値Ｖ
H^ｍを越えた回数が下限値ＶL^ｍを下回った回数より大き
い場合）には、現在最大値ＶPEAK^ｍの分布形状の折れ点
Ｐ位置が目標位置より累積確率の低い方にあり、ノック
の発生頻度が目標より大きいと判断してステップ660に
移行する。

そして続くステップ660では、カウンタＣKNK^ｍの値が
１以下であるか否かを判断し、ＣKNK^ｍ≦１であれば次
ステップ670で補正値ΔK^mから所定値βを減算して補正
値ΔK^mを更新した後ステップ680に移行し、そうでなけ
ればそのままステップ680に移行する。

つまりノックの発生頻度が目標より大きいにもかかわ
らず、ＣKNK^ｍの値が１以下で、所定時間経過する間に
ノッキング制御による点火時期の遅角制御が１回以下で
ある場合には、第４図のステップ220で算出されるノッ
ク判定レベルＶLEVL^ｍが大き過ぎるとして補正値ΔK^mを
小さくするのである。

尚このステップ650乃至ステップ710の処理は、ノック
判定レベルＶLEVL^ｍを算出するのに用いる補正値ΔK^mを
最大値ＶPEAK^ｍの分布形状が所望の形状となるように逐
次更新することで、ノック判定レベルＶLEVL^ｍをノック
音が一定となるように補正できるようにするためのもの
であるので、前述の判定レベル補正手段M4に相当する。

次にステップ650でＣHL^ｍ＞０ではないと判断される
と、ステップ690に移行し、上記ステップ590又はステッ
プ630で更新されるカウンタＣHL^ｍの値が負の値である
か否かを判断する。そしてＣHL^ｍ＜０である場合（即
ち、即ち最大値ＶPEAK^ｍが下限値ＶL^ｍを下回った回数
が上限値ＶH^ｍを越えた回数より大きい場合）には、現
在最大値ＶPEAK^ｍの分布形状の折れ点Ｐ位置が目標位置
より累積確率の高い方にあり、ノックの発生頻度が目標
より小さいと判断してステップ700に移行する。

そしてステップ700では、カウンタＣKNK^ｍの値が１を
越えたか否かを判断し、ＣKNK^ｍ＞１であれば次ステッ
プ710で補正値ΔK^mに所定値βを加算して補正値ΔK^mを
更新した後ステップ680に移行し、そうでなければその
ままステップ680に移行する。

つまりノックの発生頻度が目標より小さいにもかかわ
らず、ＣKNK^ｍの値が１を越え、所定時間経過する間に
ノッキング制御による点火時期の遅角制御が複数回実行
されるような場合には、第４図のステップ220で算出さ
れるノック判定レベルＶLEVL^ｍが小さ過ぎるとして補正
値ΔK^mを小さくするのである。

尚上述したように本実施例では、補正値ΔK^mが内燃機
関２の回転速度NEに応じて低速用，中速用，高速用と３
種類のものが設定されているため、ステップ670又はス
テップ710で補正値ΔK^mを更新する際には、３種の補正
値の中から内燃機関２の回転速度NEに応じた補正値ΔK^m
を選択し、その値を更新するようにされている。

次にステップ680では、ステップ600で最大値ＶPEAK^ｍ
が下限値ＶL^ｍを下回ったときインクリメントされるカ
ウンタＣL^ｍの値が０か否かを判断する。そしてＣL^ｍ＝
０であればステップ720に移行して上下限値設定用変数A
^mから所定値γを減算して上下限値設定用変数A^mを更新
し、逆にＣL^ｍ＝０でなければステップ730に移行して上
下限値設定用変数A^mに所定値γを加算して上下限値設定
用変数A^mを更新し、ステップ740に移行する。

そして続くステップ740では、所定時間経過後、上記
ステップ650乃至ステップ730の処理で補正値ΔK^mを更新
できるように、補正値更新のために使用されるカウンタ
等の初期化を行ない、この処理を終了する。

このように本実施例では、補正値更新処理によって、
ノッキング制御実行のためのノック判定レベルが補正値
ΔK^mにより補正され、その補正値ΔK^mが、第７図に示す
如く、最大値ＶPEAK^ｍが上限値ＶH^ｍを越えた回数ＮHと
下限値ＶL^ｍを下回った回数ＮHとの偏差（即ちカウンタ
ＣHL^ｍの値）に基づき所定時間毎に更新される。また上
限値ＶH^ｍは、ステップ510〜ステップ550で求められる
中央値V50^mを上下限値設定用変数A^mで除算することによ
り算出され、下限値ＶL^ｍは中央値V50^mに上下限値設定
用変数A^mと目標ノック音調整係数Ｄを加算した値を乗ず
ることによって算出され、更に上下限値設定用変数A^mは
最大値ＶPEAK^ｍが下限値ＶL^ｍを下回った回数ＮL（即ち
カウンタＣL^ｍの値）に応じて、ＣL^ｍが１以下の値とな
るよう設定される。

これはまず所定時間内に最大値ＶPEAKが上限値ＶHを
越えた回数ＮHと下限値ＶLを下回った回数ＮLとが一致
した場合、第７図に実線で示すように折れ点Ｐが目標位
置にあり分布形状が目標の形状となっていると判断で
き、またＮH＞ＮLであれば、第７図に一点鎖線で示す如
く折れ点Ｐが目標位置に対して下方にあってノックの発
生頻度が大きいと判断でき、逆にＮL＞ＮHであれば、第
７図に二点鎖線で示す如く折れ点Ｐが目標位置に対して
上方にあってノックの発生頻度が小さすぎると判断でき
るからである。

また次に上記のように上限値ＶH^ｍの算出に目標ノッ
ク音調整係数Ｄを用いるのは、例えば第８図に示すよう
に上下限値設定用変数A^mだけで上下限ＶH^m,VL^ｍを算出
し、上記のようにＮL＝ＮHとなるようにノック判定レベ
ルを補正するようにした場合、折れ点を目標位置Poより
上方にすること（即ちノックの発生頻度を目標より少な
くすること）はできるものの、目標位置Poに固定するこ
とはできないからである。つまりこのノック音調整係数
Ｄを用いることで、折れ点Ｐが目標位置となったところ
でＮL＝ＮHとなるようにすることができるようになるの
である。このためこの目標ノック音調整係数Ｄの値を変
更すれば、分布形状，即ち折れ点Ｐ位置が変化すること
になり、ノックの発生頻度を所望の値に変更することが
できるようになる。

また上下限値設定用変数A^mを上記のように更新するの
は、時間当りのノック発生頻度を内燃機関M1の回転速度
NEに関係なく一定に保てるようにするためである。即ち
前述の第10図で示したように、ノックの発生頻度を一定
にするには、内燃機関M1の回転速度NEに応じて目標折れ
点Ｐ位置を変更する必要があるので、本実施例では、上
下限値設定用変数A^mを、最大値ＶPEAKが所定時間内に下
限値ＶLを下回る回数ＮLが所定回数となるように設定す
ることによって、内燃機関M1の回転速度NEに応じて目標
となる折れ点Ｐ位置（即ち分布形状）が変化するように
しているのである。

つまり例えば内燃機関２の回転速度NEが2000r.p.m.の
ときの時間当りのＮL2（＝ＮL2/sec.）が所定値となる
点が累積20％である場合、その２倍の回転速度（4000r.
p.m.）では、時間当りのＮL4（−ＮL4/sec.）が所定値
となる点は累積10％となるので、各回転速度で設定され
る上下限値設定用変数は、夫々、中央値V50から累積20
％点までの距離，累積確率10％点までの距離となり、こ
のように算出された上下限値設定用変数A^mに基づき設定
される上下限値ＶH,VLを用いてノック判定レベルの補正
制御を行えば、折れ点Ｐ位置を回転速度に応じて変化さ
せることができるようになる。

以上説明したように本実施例では、内燃機関２の回転
速度が所定回転速度以下である場合に、制御回路40から
のノック判定レベルの補正許可信号の送信が禁止され、
ノック判定回路30側で補正値ΔＫの更新処理が実行され
なくなる。このため内燃機関２の低速運転時に部品故障
等により空燃比がリーンとなって内燃機関にヘビーノッ
クが発生した場合に、最大値ＶPEAKの対数変換値の分布
形状を誤判定して、補正値ΔK,即ちノック判定レベルを
大きい値に誤補正することはない。

また本実施例では、内燃機関２が定常運転されていな
い場合や内燃機関２の回転速度が高回転運転されている
場合にも、制御回路40からのノック判定レベルの補正許
可信号の送信が禁止される。このため内燃機関２の過渡
運転時にノッキング制御を安定して実行できなくなった
り、実質的に補正値ΔＫの更新をする必要がない領域
で、補正値の更新処理（即ちノック判定レベルの補正）
を禁止することができ、ノックの多発による補正値ΔＫ
の誤補正を防止すると共に、CPU30aの負担を軽減するこ
とができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のノッキング制御装置に
よれば、内燃機関の回転速度が所定速度以下である時、
ノック判定レベルの補正が禁止されるので、内燃機関の
低回転時に部品故障等により空燃比がリーンとなって内
燃機関にヘビーノックが発生した場合の、最大値の対数
変換値の分布形状の誤判定を防止でき、ノック判定レベ
ルの誤補正を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表すブロック図、第２図は実施
例の内燃機関及びその周辺装置を表わす概略構成図、第
３図は制御回路で実行される点火時期算出処理を表わす
フローチャート、第４図はノック判定回路で実行される
ノック判定処理を表わすフローチャート、第５図はノッ
ク判定処理のステップ230で実行されるノック強度及び
最大値算出用の処理を表わすフローチャート、第６図は
ノック判定処理のステップ260で実行される補正値更新
処理を表わすフローチャート、第７図は実施例の最大値
の対数変換値の分布形状の判定方法を説明する線図、第
８図はノック音調整係数Ｄを使用しないで分布形状を判
定する場合の問題点を説明する線図、第９図はノックが
発生していないときとノックが発生しているときとでノ
ック検出信号最大値の対数変換値の分布形状の違いを表
わす線図、第10図は回転速度に応じて設定される分布形
状の折れ点Ｐ位置を表わす線図、第11図は内燃機関の回
転速度の違いによる最大値の対数変換値の分布形状の変
化を表わす線図、である。 M1,20……ノックセンサ M2……ノッキング制御手段 M3……最大値検出手段 M4……判定レベル補正手段 M5……回転速度検出手段 （24……回転速度センサ） M6……補正禁止手段 30……ノック判定回路、40……制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 浩二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 原田 寛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−43974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−243369（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に発生するノッキングを検出する
   ノックセンサと、 該ノックセンサからの検出信号に基づきノッキングを判
   定し、該判定結果に応じて所定のノック制御要因を制御
   するノッキング制御手段と、 上記ノックセンサから所定区間内に出力される検出信号
   の最大値を検出する最大値検出手段と、 該検出された最大値の対数変換値の分布形状が所定の分
   布形状となるよう、上記ノッキング制御手段でノックの
   判定に用いるノック判定レベルを補正する判定レベル補
   正手段と、 を備えた内燃機関のノッキング制御装置に於て、 内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 該検出された回転速度が所定速度以下であるとき、上記
   判定レベル補正手段によるノック判定レベルの補正を禁
   止する補正禁止手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装
   置。