JPH01200060A - エンジンのオクタン価検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのオクタン価検出装置に関するもの
である。

（従来技術） 一般にガソリンエンジンに於けるエンジン燃焼室内混合
気の異常燃焼（デトネーション）によって生じる機械振
動、すなわちノッキングは点火後の本来の火炎伝播より
も先にエンドガス（火炎伝播方向末端側の未燃混合気）
が自発火して一時的に急激な燃焼を起こすことに上るも
のである。従って、該ノッキングの抑制手段としては一
般に振動ピックアップであるノックセンサによって上記
機械振動レベルで示されるノック強度を検出し、該検出
されたノック強度に応じて点火時期を任意量リタードし
てピストン上死点付近での燃焼圧を所定量低下させ上記
エンドガスの圧縮圧力の上昇を所定範囲まで抑制するこ
とによってノッキングを防止する方法が採用されている
（例えば特開昭５８−２８９５７号公報参照）。

ところで、上記ノッキングの発生強度並びに頻度は、当
該エンジンに使用されるガソリン燃料の種類（オクタン
価）によって大きく異なり、同−回転数、同一点火時期
の場合であってもオクタン価の高いハイオクタンガソリ
ンの場合には、レギュラーガソリンの場合に比べてアン
チノック性が高くノッキングは生じにくい。

従って、上述のノッキング防止手段に用いられているノ
ックセンサの出力値、すなわち検出ノック強度を所定の
基準強度で比較判定するようにすれば、発生するノック
強度に応じて当該エンジンの使用燃料のオクタン価を判
定することができる。

そして、上述のようにノック防止対策としての点火時期
のリタードｍは、また当該発生ノック強度に対応したも
のとなっている。

そこで、従来より例えば特開昭５８−１４３１６９号公
報にも示されているようにノッキング発生時の点火時期
のリタード量の大きさによって使用燃料のオクタン価を
検出し、該検出値に応じて例えばハイオクタンガソリン
専用仕様車にレギュラーガソリンが使用された場合の基
準点火時期の変更調整等の対策を取るようにしたものが
ある。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、該従来のエンジンのオクタン価検出装置のよ
うに、単純にノック強度に対応した点火時期のリタード
量を基準にして使用燃料のオクタン価を判定するように
したのでは、次の点で問題がある。

先ず点火時期のリタード量は、ノック強度に応じて設定
される。従って、ノック強度が正確かつ高精度に検出さ
れない限り、必ず誤判定の恐れを腹んでいる。特に上述
の説明から明らかなように、一般にノックセンサは例え
ばエンジンのシリンダブロック等外壁部に付設され、振
動ピックアップによって機械的な伝達振動を間接的に拾
うものであるために、該ノックセンサのＳ／Ｎ比が不足
している場合やエンジン自体又はマウント部の経年劣化
によって機械振動が生じ易くなった場合などには、誤判
定の可能性が高くなる。

また、該誤判定を避けようとして、基準となるスライス
レベルを高くすると、判定期間も長くなってしまい応答
性が悪化するので実用性を損なうことになる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記のような問題点を解決することを目的と
してなされた乙のであって、エンジンのノッキングの発
生を検出するノッキング検出手段と、該ノッキング検出
手段によりノッキングの発生が検出されたときにはその
発生強度に応じてエンジンの点火時期を任意にリタード
する一方、上記ノッキングが消失した場合には当該点火
時期を所定値アドバンスする点火時期制御手段とを備え
てなるエンジンにおいて、上記ノッキング発生時におけ
る所定期間内の点火時期のリタード量の平均値を演算す
る点火時期リタード潰平均値演算手段と、該点火時期リ
タード量平均値演算手段によって演算されたリタード量
を所定の基準設定値と比較することにより当該エンジン
の使用燃料のオクタン価を判定するオクタン価判定手段
とを設けてなるものである。

（作　用） 上記本発明の問題点解決手段によると、先ずノッキング
検出手段によって検出されたノック強度に応じて点火時
期を任意量リタード制御してノッキングを抑制する。

そして、該ノッキングの抑制時において、所定期間内上
記点火時期のリタード量を積算して行き、最終的にそれ
らの平均値を算出し、該平均値の大きさに基いて使用燃
料のオクタン価を判定するようになっている。

（実施例） 第１図〜第４図は、本発明の実施例に係る過給機付エン
ジンにおけるオクタン価検出装置を示している。

先ず第１図は、上記実施例装置のエンジン制御システム
の概略図であり、図中符号ｌはターボ過給機６を備えた
エンジンを示している。

上記ターボ過給機６は、コンプレッサホイール６ａおよ
びタービンホイール６ｂを備え、これら各ホイールを回
転軸７によって相互に連結して構成されている。

そして、上記エンジン本体ｌの各気筒の吸気マニホール
ド３１〜３４に連通ずる吸気通路２には、その吸気上流
側から吸気下流側にかけて順次エアクリーナ３、エアフ
ロメータ４、上記ターボ過給機６のコンプレッサホイー
ル６ａ、サージタンク５がそれぞれ設けられている。

そして、上記エアクリーナ３で吸入された吸入空気はエ
アフロメータ４で計量された後に上記コンプレッサホイ
ール６ａによって圧縮加圧されエンジンに供給されろ。

また、上記エンジン！の排気通路９の途中には上記ター
ボ過給機６のタービンホイール６ｂが設けられており、
排気ガスエネルギーによる該タービンホイール６ｂの回
転によって上記コンプレッサホイール６ａを駆動して上
記吸気の過給を行うようになっている。また、上記排気
通路９は、当該タービンホイール６ｂのタービンハウジ
ング部分でそのインレット側８Ａからアウトレット側８
ＢにかけてＵ状に湾曲され、該湾曲部の上記インレット
側８Ａとアウトレット側８Ｂとは上記タービンハウジン
グをバイパスして排気ガスのリリーフ通路１０が設けら
れており、該リリーフ通路ＩＯのアウトレット８Ｂ側端
部にはウェストゲートバルブ１１が設置されている。該
ウェストゲートバルブ１１は、リンクレバー１２を介し
てダイヤフラムよりなるウェストゲートアクチュエータ
１３の作動軸に連結されており、当該ウェストゲートア
クチュエータ１３によりその間弁状態が作動制御される
。またウェストゲートアクチュエータ１３は、電気的に
制御される三方ソレノイドバルブ１５を介して上記吸気
通路２の上記コンプレッサホイール６ａの下流側と上流
側に各々吸気圧導入通路１４および吸気リリーフ通路１
６を介して連通せしめられており、後述するエンジンコ
ントロールユニット２４からの過給圧制御信号Ｓｐによ
ってその開弁時間を制御される当該三方ソレノイドバル
ブ１５の開弁時間（デユーティ−比）に応じて上記ウェ
ストゲートバルブ２の開弁期間、すなわち排気ガスのリ
リーフ量を加減して上記吸気通路側コンプレッサホイー
ル６ａによる吸気の過給圧をコントロールする。

一方、符号２２はエンジン回転数および点火時期ピック
アップを備えたディストリビュータであり、図示しない
イグナイタからの高圧二次電流をエンジン側番気筒の点
火プラグ２０．２０・・に所定の点火タイミングで印加
する。該ディストリビュータ２２のエンジン回転数ピッ
クアップ並びに点火時期ピックアップによって各々検出
された実際のエンジン回転数ＮＥ並びに点火時期Ｇは、
それぞれエンジンコントロールユニット２４に入力され
る。

また、符号２１は、上記エンジン本体ｌのシリンダヘッ
ド部に設けられたノックセンサ（ノック検出手段）であ
り、エンジンのノッキングの発生強度に応じた電圧出力
Ｖｏを出力し、上記エンジンコントロールユニット（以
下、単にＥＣＵと略称する）２４に入力する。

上記ＥＣＵ２４は、例えば演算部であるマイクロコンピ
ュータ（ＣＰＵ）を中心とし、ノック判定回路、オクタ
ン価判定回路、メモリ（ＲＯＭおよびｒＬＡＭ）、イン
タフェース（Ｉ　１０）回路などを備えて構成されてい
る。そして、このＥＣＵ２４の上記インタフェース回路
には上述の各検出信号の他に例えば図示しないスタータ
スイッチからのエンジン始動信号（ＥＣＵトリガー）、
エンジン回転数ピックアップからのエンジン回転数検出
信号ＮＥ、水温サーミスタにより検出されたエンジンの
冷却水温度の検出信号Ｔｗ、スロットル開度センサによ
り検出されたスロットル開度検出信号ＴＶＯ。

クランク角信号θ、エアフロメータ４によって検出され
た吸入空気量検出信号Ｑ等の空燃比、点火時期、ノッキ
ング抑制、オクタン価検出等各種制御に必要な各種の検
出信号も各々入力されろ。

そして、上記ＥＣＵ２４は、機能的に例えば第２図に示
すようなノック判定回路部５０と第３図に示すオクタン
価判定回路部６０とを備えており、先ずノック判定回路
部５０によってノッキング発生状態が判定されたときに
は次に述べるノッキング抑制制御を行うとともに、更に
それに対応してオクタン価判定回路部６０によりその時
の使用燃料のオクタン価を判定するようになっている。

先ず上記ノック判定回路部５０は、第３図に示！ように
ノック成分のみを抽出するための周波数弁別用のフィル
タ回路３０を通して上記ノックセンサ２１の出力電圧（
第５図参照）Ｖｏを入力し、点火後の一定期間内（ノッ
ク判定期間；第６図（ａ）参照）のそのピーク値を次の
ピーク値検出部５２で検出する一方、比較基準レベル計
算部５３で上記ノック判定期間内のノッキングが発生し
ていないときのノックセンサ出力Ｖｏの平均値（ノック
判定基準値；第６図（ｂ）参照）を計算する。そして、
次に両者の値をノック判定部５４で比較し、上記ピーク
値が上記平均値を越えるとノック信号を発生ずる。

このノック信号は、演算部であるマイクロコンピュータ
３５に人力され、上記ピーク値か平均値を越えた回数を
計算し、該計算値に応じてノック強度を判定するように
なっている。このノック判定値は第６図（ｃ）に示すよ
うに階段形の信号波形として示される。

以上のようにして、ノック強度が判定されると、該第６
図（ｃ）の判定値を第７図（ａ）の波形Ｖｆに変換し、
該判定値レベルに応じて第７図（ｂ）に示すように点火
時期ｒｇｆを演算決定し次の気筒の点火時期をフィード
バック制御によってリタード又はアドバンスして最適点
火時期のコントロールを行う。該第７図の信号をサンプ
リングし実際のロジック信号に変換して分り易く表わす
と第８図のようになる。

上記マイクロコンピュータ３５は、また等価的に第３図
に示すようなオクタン価判定回路部６０を備えている。

該オクタン価判定回路部６０は、先ず上記第７図（ｂ）
のような点火時期制御信号を形成する点火時期制御手段
６１と、該点火時期制御手段６１の点火時期のリタード
量θＲＥＴをタイマー６２で設定された所定のオクタン
価判定期間Ｔ　ＲＥＧ（Ｔ　ＲＥＧ＝　３秒位）内積算
し、その平均値０口ＥＴ・ＡＶを演算する点火時期リタ
ードｍ平均値演算手段６３と、該点火時期リタード量平
均値演算手段６３の出力θＲＥＴ”ＡＶを基準値設定手
段６４で設定されているオクタン価の低いレギュラーガ
ソリンを基礎とする基準リタード値θ口ＥＧと比較し、
［θロεＴ−Ａｖ〉θＲＥＧＪの場合にはレギュラーガ
ソリンと、他方［θＲＥＴ・ＡＶ〈θＲＥＧＪの場合に
はハイオクタンガソリンと各々判定するオクタン価判定
手段６５とから構成されている。

次に、このオクタン価判定回路部６０の動作を第４図の
フロヂャートを参照して更に詳細に説明する。

先ずステップＳ１では、当該エンジン（ハイオク専用仕
様）の基準点火時期設定手段に対応する基本進角マツプ
（ハイオクマツプ）から基準点火進角ＯＢＡＳＥ（−〇
■■ｏ）を読み出して設定する。次に、本来の判定対象
であるレギュラーガソリンの使用を判定するためのレギ
ュラー判定時間Ｔ口ＥＧを決定するタイマーＴの作動状
態を初期セットする。

そして、次にステップＳ３で先ず現在の運転状態におけ
る上記エンジンの実際の吸入空気ＩＱとエンジン回転数
ＮＥとを各々読み込む。その後、更にステップＳ４に進
んで、それらをパラメータとして現在の運転状態が例え
ば低速高負荷運転領域などのノッキングが発生し易いノ
ック領域に属するか否かを判定する。

その結果、ＹＥＳの場合にはステップＳ５に進んで実際
にノック信号の有無を判定する一方、他方Ｎｏの場合に
は、そのまま上述のステップＳ２にリターンして以上ま
での動作を繰り返す。

上記ステップＳθＲＥＴでノック信号有り（Ｙ　Ｅ　Ｓ
　）と判定された実際にノッキングが発生している場合
には、次にステップＳ６に進んで上記レギュラー判定タ
イマーＴの設定判定時間Ｔ　ＲＥＧの１ザイクル毎のデ
クリメント（ＴＲＥＧ−１）を行ない、更にステップＳ
７で当該タイマーＴのデクリメント開始に同期して各周
期毎の点火時期のリタード量０ＲＥＴを演算する。

次にステップＳ８に進み、上記ステップＳ７で順次演算
された演算値０ＲＥＴ、、０ＲＥＴ、・・・を積算（Σ
θＲＥＴ−θＲε丁１＋θＲ１：Ｔｔ＋θＲＥＴ３・拳
・・θｎＥＴｎ）して行く。この積算は、上記タイマー
Ｔのデクリメント完了（Ｔ　ＲＥＧ＝　０　）まで行わ
れる。

続いて、ステップＳ９に進み、上記タイマーＴの設定判
定時間Ｔ　ＲＥＧの経過（Ｔ　ＲＥＧ＝　０　）を判定
し、Ｙ　Ｅ　Ｓ　（ＴＲＥＧ＝　Ｏ）の場合には、更に
ステップＳ。

。に進んで」二足ステップＳ８の積算値を基にして上記
設定時間（１位判定時間）ＴＲＥＧ内の点火時期リター
ド量の平均値（ＯＲＥＴ・＾Ｖ−ΣθＲＥ　Ｔ　／　ｎ
）を演算ずろ。

その」二で最終的にステップＳ　Ｉ＋に進み、当該演算
値０ＲＥＴ・ＡＶをレギュラーガソリンを基準として設
定されている基準リタード１ＯＲＦＧ（ＯＲＥＴ・ｌｔ
ＥＧ）と比較（Ｏｎ＋４・＾■〉θＦ圧Ｇ？）し、上記
演算値θＲＥＴ・ＡＶの方が人のＹＥＳの場合にはレギ
ュラーガソリンであると判定する一方、それとは逆の＼
０の場合にはハイオクタンガソリンであると判定ずろ。

そして、上記ステップＳｌｌでレギュラーガソリンであ
ると判定された場合には、ステップＳ　ｌｔに進み上記
ステップＳｌで設定された基準点火時期ＯＢＡＳＥ−θ
１１■０をθ１３ＡｓＥ＝θＲＥＧに再設定して以後の
点火時期の制御を行う。他方、ハイオクの場合は、その
ままステップＳ２にリターンする。

そして、上記実施例の構成によれば、ハイオクタンガソ
リンが使用されている場合には例えば上述したノンクセ
ンザ２１の検出信号Ｖｆ中にエンジンノック以外の機械
振動によるノイズ成分が含まれていたとしても、当該検
出信号Ｖｆそのものが所定のノック判定期間内のピーク
レベルの平均値と示されろとともに更にそれに対応して
制御される点火時期のリタードｍそのものもレギュラー
判定時間Ｔ　ＲＥＧ内の平均値として示される。そして
、この平均値は、例えば第９図（ａ）　、　（ｂ）中に
斜線で示されているような各振動成分に対応した点火時
リタード量の上記判定時間Ｔ　ＲＥＧ内に於ける直流成
分の積算値（ノック成分リタード量〉ノイズ成分リター
ド量）を積算回数で割ることによって算出されるから、
算出された平均値０ＲＥＴ・ＡＶの精度は高く殆んど上
記ノイズ成分によるリタード爪を含まないものとなる。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、エンジンのノッキン
グの発生を検出するノッキング検出手段と、該ノッキン
グ検出手段によりノッキングの発生が検出されたときに
はその発生強度に応じてエンジンの点火時期を任意にリ
タードする一方、上記ノッキングが消失した場合には当
該点火時期を所定値アドバンスする点火時期制御手段と
を備えてなるエンジンにおいて、上記ノッキング発生時
にお（Ｊる所定期間内の点火時期のリタード量の平　　
♂均値を演算する点火時期リタード量平均値演算手段と
、該点火時期リタード量平均値演算手段によって演算さ
れたリタード量を所定の基準設定値と比較することによ
り当該エンジンの使用燃料のオクタン価を判定するオク
タン価判定手段とを設けたことを特徴とするしのである
。

すなわち、該本発明の構成では、先ずノッキング検出手
段によって検出されたノック強度に応じて点火時期を任
念量リタード制御してノッキングを抑制する。

そして、該ノッキングの抑制時において、所定期間内上
記点火時期のリタード量を積算して行き、さらに最終的
にそれらの平均値を算出し、該平均値の大きさに基いて
使用燃料のオクタン価を判定するようになっている。

従って、ノッキングによらない機械振動等による誤判定
を確実に避けることができ、しかもスライスレベルを高
く取る必要もないので短期間内で応答性良く対応するこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るエンジンのオクタン価
検出装置のシステム系統図、第２図は、同実施例装置の
ノック判定回路部のブロック図、第３図は、同オクタン
価判定回路部のブロック図、第４図は、同第３図のオク
タン価判定回路のオクタン価判定動作を示すフロチャー
ト、第５図は、上記実施例装置におけろノック検出手段
であるノックセンサ出力の信号波形を例示した波形図、
第６図〜第８図は、各々上記実施例装置における第２図
のノック判定回路部の動作を示すタイムチャート、第９
図は、第３図のオクタン価判定回路の動作を示すタイム
チャートである。 ■・・・・・エンジン本体 ２・・・・・吸気通路 ６・・・・・ターボ過給機 ２１・・・・ノックセンサ ２２・・・・ディストリビュータ ２４・・・・エンジンコントロールユニット３０・・・
・フィルタ回路 ３５・・・・マイクロコンピュータ ５０・・・・ノック判定回路部 ６０・・・・オクタン価判定回路部 ６１・・・・点火時期制御手段 ６２・・・・タイマー ６３・・・・点火時期リタード量演算手段６４・・・・
基準値設定手段 ６５・・・・オクタン価判定手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンのノッキングの発生を検出するノッキング
   検出手段と、該ノッキング検出手段によりノッキングの
   発生が検出されたときにはその発生強度に応じてエンジ
   ンの点火時期を任意にリタードする一方、上記ノッキン
   グが消失した場合には当該点火時期を所定値アドバンス
   する点火時期制御手段とを備えてなるエンジンにおいて
   、上記ノッキング発生時における所定期間内の点火時期
   のリタード量の平均値を演算する点火時期リタード量平
   均値演算手段と、該点火時期リタード量平均値演算手段
   によって演算されたリタード量を所定の基準設定値と比
   較することにより当該エンジンの使用燃料のオクタン価
   を判定するオクタン価判定手段とを設けたことを特徴と
   するエンジンのオクタン価検出装置。