JPH01315647A - 内燃機関用ノック制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関に発生するノックを検出して、点火時
期・Ａ／Ｆ　（空燃比）等のノック制御要因を制御する
、いわゆるノックコントロールシステムに関する。

〔従来の技術〕

−船釣に、ノック判定レベル■。はノックセンサ信号■
の平均化処理した値ｖ１゜、７に定数Ｋを乗じて作成し
ている（例えば、特開昭５８−１８０７６６号公報）。

また、ノックセンサ信号の累積％点ｖＰと分布の分散に
相当する量ＡをもとにＶＫＳを補正するものも発明され
ている（例えば、特開昭６０−２４３３６９号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらのものにおいて、■１゜１．、あるいは■、の応
答性と安定性は非常に重要である。例えば、安定性を重
視して設計すると、レーシング時等のセンサ信号が象、
激に変化する条件では■、。ｓ、、が要求値よりも小さ
くなり、ノックがないにもかかわらずノックと判定し遅
角制御をしてしまう。また、逆に応答性を重視すると、
定常状態であっても、■□、０のバラツキが大きくなる
ため、真の平均値との誤差が太き（なり、ノイズをノッ
クと判定したり、逆にノックが発生しているにもかかわ
らす　。

ノック判定ができなくなる頻度が増す。このような状況
はＶＫＳを補正するために使用する■、についても同様
である。

このように、現状の平均値あるいは累積％点の作成方式
には、安定性を重視すれば応答性が、応答性を重視すれ
ば安定性が損なわれるという問題点がある。

本発明者等は上記問題点を解決するために、■６１、の
応答性を理論的に解析することにより重要な事実をつか
んだ。以下にそれを説明する。

まず、第２図（ａ）に示すような加速運転モードを想定
する。本発明等の実験結果によればノックセンサ信号Ｖ
は、 Ｖ−Ｖ。Ｎノ　　　　　　　　　　　・旧・・　（１）
と表せる。ここで、Ｖｏ、βは定数であり、β崎２．０
である。ある１つの気筒の点火回数をｎとすると、 ｄｎ　　　　　ｄｔ　　　　　ｄｎ　　　　　　Ｎｅ・
・・・・・　（２） となる。ただし、Ｎ、はｒｐｍの単位である。すなわち
、ｄＮ、／ｄｎはＮ、が大きくなる程小さくなる特性を
もち、第２図（ｂ）のように変化する。

β＝２．０で近似すると、ｄ　Ｖ　／　ｄ　ｎは、ｄｎ
　　　　ｄＮ、　　　　ｄｎ ・・・・・・　（３） となる。すなわち、Ｖはｎに対し直線的に変化し、第２
図（Ｃ）の破線のようになる。

この要求値■に対し、 （ここで、Ｎは４．８．１６等の整数）とすると、■、
。７は第２図（Ｃ）の実線のような変化をする。このＮ
によりＶ、。７の安定性・応答性を調整することができ
る。

一方、第３図はｄＮ、／ｄｔ＝αが小さな緩加速モード
を想定したものである。Ｎを小さくして、応答性を上げ
ると、第３図（ｂ）の実線で示すように安定性が非常に
悪くなってしまう。

これらの事実から、まずαが大きいときはＮを小さくし
て応答性を上げ、αが小さいときにはＮを大きくして安
定性を上げるという安易な考えが浮かぶ。

例えば、α≧１５０Ｏｒｐｍ／ｓならばＮ＝４、α＜１
５０ｏｒｐｍ／ｓならばＮ＝８という具合である。

しかしながら、この方式では安定性と応答性を両立させ
たことにはならない。なぜならば、Ｎ＝４にすると、応
答遅れは小さくなるもののＶ　ＩＩｅａｎ自身のバラツ
キが大きくなるため、要求値との誤差を小さくする効果
はあまり期待できないからである。

そこで、本発明者等は応答遅れが問題となる急加速時の
要求値に対する演算値の比率γについてくわしく調べて
みた。第４図（ａ）はＮ、＝１２０Ｏｒｐｍからのα＝
１５０ｏｒｐｍ／ｓの象、加速モードを想定したもので
ある。第４図（ｂ）はこのモートしたものである。この
第４図（ｂ）から重要なことがわかった。それはＴが小
さい（応答遅れが大きい）のは加速の初期段階だけであ
り、Ｎが太き（てもｎが増せばＶ　ｔｅａ□０は要求値
へ収束してゆくということである。

すなわち、加速後期では、要求値は加速初期と同様に変
化しているにもかかわらず（応答遅れは定常時のばらつ
きと比べて十分小さくなるため）、ちょうど定常状態と
同様なふるまいをする。定常状態では、Ｎが大きい程、
演算値のバラツキが小さくなる。もし、この領域もＮを
小さくしたまま演算すると、（Ｎが小さいと）、定常時
のバラツキが大きいため、要求値との誤差も大きくなっ
てしまう。したがって、応答遅れの大きな加速の初期段
階のみＮを小さくし応答性を上げ、その後、Ｖ　ｍｅａ
ｎのバラツキが応答遅れよりも大きくなるような領域で
はＮを大きくして安定性を上げれば良い。第２図（ｂ）
を例にとって説明すると、加速開始からｎ≦３２の領域
をＮ＝４とし、３２〈ｎ≦６４をＮ＝８、ｎ〉６４をＮ
＝１６という具合にすれば良い。すなわち、応答遅れが
小さくなる領域までもＮを小さくすることは無意味なだ
けでなく安定性を損なうことになる。

このことをもう少し詳しく説明する。要求値と演算値の
誤差ｅは、応答遅れＶ、（入力値が全くばらつきを持た
ず常に要求値が入力される時の誤差であり、定常状態な
らば０である）と人力値のばらつきによる演算の変動Ｖ
、である。要求値が定常時の演算値のばらつきよりも大
きく変化する場合（Ｖｒ　）Ｖｓ　）、６’＝Ｖ、＋　
■＊　′、Ｖｒである。これは、例えばＮ＝４．８を比
べると、第４図の例からも、ｅ４＜ｅ、、である。ただ
し、添字４．８は各々Ｎ＝４．８であることを表す。し
かし、ｎが大きくなり、応答遅れが変動よりも小さくな
ると（Ｖ、）Ｖ、）。

ｅ−Ｖ、＋Ｖ、！＝：Ｖ。

となる。この場合は、Ｎが大きければ大きい程ｖｓは小
さくなるので、当然ｅｌｌ＜ｅ４となる（もちろん、ｅ
、、＜ｅ６）。

つまり、入力値が象、変した初期段階ではｅ、＜ｅｌｌ
であるが、ｎが大きくなるとその関係はｅ４＞ｅ、とな
り逆転する。このように、要求値が変化している状態で
も、Ｎの小さい方が有利な領域とＮの大きい方が有利な
状態が存在するのである。

この後者の領域までもＮを小さくしままで演算すると安
定性を損なうことになる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、第１図に示すごとく、内燃機関のノッ
クを検出するためのノックセンサと、このノックセンサ
信号からノック強度値を検出するノック強度値検出手段
と、このノック強度値を平均化する平均化手段あるいは
ノック強度値の分布の累積％点を検出する累積％点検出
手段の少なくともいずれか一方の手段と、ノック判定レ
ベル作成手段と、このノック判定レベルをもとにノック
を判定するノック判定手段と、このノック判定結果に応
じて点火時期、空燃比等のノック制御要因を制御するノ
ック制御手段とを備えた内燃機関用ノック制御装置にお
いて、 機関状態を検出する機関状態検出手段と、機関状態が特
定条件になってから所定期間経過したかを判定する期間
判定手段と、この所定期間中だけ平均化手段あるいは累
積％点検出手段のすくなくともいずれか一方の１回当た
りの更新量を大きくする更新量設定手段とを備えること
を特徴とする内燃機関用ノック制御装置を提供するもの
である。

さらに、ノック判定レベルとノック制御要因の制御量と
の少なくとも一方を学習する学習手段と、期間判定手段
による所定期間内は前記学習手段の学習を禁止する学習
禁止手段とを備える構成としてもよい。

〔作用〕

これにより、機関状態検出手段により機関状態が特定条
件になってから所定期間経過したか期間判定手段により
判定し、この所定期間中だけ、ノック強度値を平均化す
る平均化手段あるいはノック強度値の分布の累積％点を
検出する累積％点検出手段の少なくとも一方の１回当た
りの更新量を更新量設定手段により大きくする。

また、ノック判定レベルあるいはノック制御要因の制御
量の少なくとも一方を学習手段により学習し、期間判定
手段による所定期間内は学習禁止手段により学習手段の
学習を禁止するようにすることもできる。

〔・実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第５図は本発明を
実施するための装置の構成図である。ＩＯはノックセン
サ、２０はノックセンサ信号からノック成分を抽出する
フィルタ、３０．４０は信号を増幅する増幅器、５０は
ノック判定をするノック検出用マイクロコンピュータ、
６０は５０からのノック判定結果およびその他各種セン
サ８゜（クランク角センサ、圧力センサ、水温センサ等
）の情報から点火時期、燃料噴射量を演算するエンジン
制御用マイクロコンピュータ、７０はこのマイクロコン
ピュータ５０で演算された結果を実現するイグナイタ、
インジェクタ等である。また、図中、ＹＧＩ、ＹＧ４は
ノック検出用マイクロコンピュータ５０のＡ／Ｄ変換ポ
ートを表す。尚、両マイクロコンピュータ５０と６０は
ボートを通して情報の交換を行う。

第６図はタイマー割込みルーチンを示す。この割込みは
ノック強度値検出の開始が所定のクランク角（例えば１
０°ＣＡＡＴＤＣ）になるように図示しないフローチャ
ートで設定される。ステップ１００からタイマー割込み
ルーチンがスタートすると、まず、ステップＴＩＯでＡ
／Ｄボートがセントされる。ステップＴ２０では、ノッ
ク強度値■が検出される。このノック強度値■とは、例
えば、第７図に示すようなノックセンサ信号き極大値Ｖ
ＡＤ、（ｊ＝１．２・・・・・・ｎ）とその中の最大値
Ｖｐｅｍｋである。Ｔ２Ｏでは、ノック判定が行われる
。ここでは、例えば、ＶＡＤ≧Ｖ　ｒ＠ｆ　となった数
ＣＰＬＳをカウントする。そして、ＣＰＬＳが所定値以
上の時、“ノック有り゛と判定される。

Ｔ２Ｏでは、ＶＡＤの１回目のなまし処理が次のように
行われる。

ＶＭＡＤｊ　　ＶＭＡＤｊ−１ ステップＴ５０では、ノック判定区間が終了したかの判
断を行い、ＹＥＳならばステップＴ６０に進み、Ｎｏな
らばステップＴ２０に戻る。ステップＴ６０では、ノッ
ク有り無しの判定結果がボートを通してマイクロコンピ
ュータ６０に送られる。

ステップＴ７０では２回目の■の平均化が行われる（詳
細は後述）。ステップＴ８０ではノック判定レベル補正
用パラメータの更新がされる。ステップＴ９０では、次
回のノック判定区間のためのＡ／Ｄ変換ボートの選択が
行われる。尚、ノック判定レベルの補正用パラメータの
補正方法にっていは、特開昭６２−１２６２４４号公報
に詳しく述べており、また、本発明の主旨とは関係かう
すいのでここでの説明は省略する。

次に本発明に関係する処理内容を詳しく説明する。第８
図は特定期間判定ルーチンを示す。ステップＳＯＩから
このルーチンが始まると、ステップ３０２でエンジン制
御用マイクロコンピュータ６０と接続されたボートの内
容を読む、マイクロコンピュータ６０は、エンジン条件
が特定条件になった時にこのボートを“１°゛にするよ
うにプログラムされている。この特定条件とは、例えば
、■高負荷領域である。

■エンジン回転数の変化が所定値以上である。

■エンジン回転数が所定範囲内である。

等の中の１つあるいはこれらの組合わせを指す。

ステップＳ０３では読み込んだボートが“°ｌ”か否か
をテストし、ＹＥＳならばステップＳＯ４゜ＮＯならば
ステップＳＯ７へ進む。ステップｓ。

４では特定条件フラグが“１゛°かをテストし、ＹＥＳ
ならばステップＳＯ６へ、ＮｏならばステップＳＯ５へ
進む。ステップＳＯ５では所定期間を判断するためのカ
ウンタＣＤＬＹに所定値Ｃ３をセットする。ステップＳ
０６では特定条件フラグをセントする。ステップＳＯ７
ではＣＤＬＹをクリアーする。ステップＳＯ８では特定
条件フラグをリセットする。ステンブＳＯ９ではＣＤＬ
Ｙをｌカウント減らす。ステップＳＯＡではＣＤＬＹが
負かをテストしＹＥＳならばステップＳＯＢへ、ＮＯな
らばステップＳＯＣへ進む。ステップＳＯＢではＣＤＬ
Ｙを０にガードする。ステップＳＯＣで本ルーチンが終
了する。こうすることにより、特定条件が成立してから
所定期間だけＣＤ　Ｌ　Ｙ２Ｏとなる。

第９図はＶの平均化ルーチンを示す。ステップＳｌｌか
らこのルーチンが始まり、ステップＳ１２でＣＤＬＹ＝
Ｏかがテストされる。ここで、ＹＥＳの場合はステップ
Ｓ１３へ進む。ステップＳＶ□。−■。ａｎ １３では、Ｖ　ｍｅａｎが□だけ更新 される。ステップＳ１２でＮｏの場合、ステップ更新さ
れる。ステップＳ１５で本ルーチンが終了する。

第１０図は中央値更新ルーチンを示す。ステップ３２１
より本ルーチンが始まり、ステップＳ２２で■、。、〉
■、。かがテストされる。ここで、ＹＥＳの場合ステッ
プＳ２３へ進み、（Ｖ、。、＝■、。）をＤＶ、。とい
うＲＡＭにストアーする。ステップＳ２４では、ＣＤＬ
Ｙ＝Ｏかがテストされ、ＹＥＳの場合はステップ３２５
へ、Ｎｏの場合はステップＳ２６へ進む。ステップ３２
５では、Ｖ２ＯがＤＶｓ。

□だけ増加される。ステップ３２６では、２でＮｏの場
合は、ステップ３２７へ進み■ｐ０□〈ｖ、。かがテス
トされ、ＹＥＳならばステップ３２８へ、ＮＯならばス
テップＳ２Ｄへ進む。ステップ３２８では（Ｖ２ＯＶ−
−−ｔ）をＤＶ、、にストアーする。ステップ３２９で
は、ＣＤＬＹ＝Ｏかがテストされ、ＹＥＳならばステッ
プＳ２Ａへ、Ｎｏならばステップ３２Ｂへ進む。ステッ
プＳ２ツブＳ２Ｃでは、Ｄ　Ｖｐｓｍ＆の内容をＤＶｓ
ｏにストアーする。ステップＳ２Ｄで本ルーチンが終了
する。

第１１図はノック判定レベル補正ルーチンを示す。ステ
ップＳ３１から本ルーチンが始まり、ステップＳ３２で
ＣＤＬＹ＝０かがテストされ、ＹＥＳならばＳ３３へ、
ＮｏならばＳ３４へ進む。

ステップＳ３３では、判定レベルの補正がされる。

ステップＳ３４では、判定レベル補正用パラメータがリ
セットされる。ステップ３３５で本ルーチンが終了する
。ここで、ステップ３３３．Ｓ３４については、特開昭
６２−１２６２４４号公報に詳しく述べられており、ま
た、本発明との関連も少ないので、説明は省略する。

なお、上述した実施例では、■□。とＶ５（ｌの更新量
を大きくするための特定エンジン条件を同一条件とした
が、各々特定条件を設定してもよい。

例えば、■、。、１のための特定条件を、■高負荷、 ■エンジン回転数が所定値以上、 とし、■、。のための特定条件を、 ■高負荷、 ■エンジン回転数が所定範囲内、 ０１７２７回転数の変化が所定以下 としてもよい。ここで、■と■が反対の条件を提示して
いるのは、Ｖ　ｍｅａｎをノック判定レベルの作成に使
い、■、。を準定常状態でのノック判定レベルの補正に
使うことを想定したからである。すなわち、■、□７は
どんな過渡時にも追従する必要があるが、■、。は比較
的ゆっくりとした過渡時のみ追従すればよいからである
。

また、上述した実施例では、特定条件成立後の所定期間
だけ■□、と■、。の更新量を大きくしたが、■１゜□
あるいはＶ、。のいずれか一方に本発明を適用しても効
果がある。

また、上述した実施例では、特定条件成立後の所定期間
ノック判定レベルの補正を禁止したが、これは、この期
間は■、。の応答遅れが大きく誤った補正をする可能性
が強いからである。また、Ｖ　１１１１１１１１１の応
答遅れも大きいので、ノック判定も不確定になる。した
がって、この期間はノック判定レベルや遅角量等の学習
を禁止することも有効である。

また、上述した実施例では、所定期間を点火回数で規定
したが、もちろん時間で規定しても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、機関状態が特定条
件になってから所定期間だけ平均化手段あるいは累積％
点検出手段の少なくとも一方の１回当たりの更変量を大
きくするから、ノック強度値の平均値と分布の累積％点
との少なくとも一方の安定性と応答性との双方を向上す
ることができて、常に正確なノック制御を実現すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図（ａ）〜（Ｃ
）、第３図（ａ）、　（ｂ）および第４図（ａ）、　（
ｂ）は本発明の詳細な説明するための各種特性図、第５
図は本発明装置の一実施例を示すブロック図、第６図、
第８図〜第１１図は第５図図示装置の作動説明に供する
フローチャート、第７図はノックセンサ出力波形とその
Ａ／Ｄ変換点を示す図である。 １０・・・ノックセンサ、５０・・・ノック検出用マイ
クロコンピュータ、６０・・・エンジン制御用マイクロ
コンピュータ、７０・・・イグナイタ、インジェクタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のノックを検出するためのノックセンサ
   と、このノックセンサ信号からノック強度値を検出する
   ノック強度値検出手段と、このノック強度値を平均化す
   る平均化手段あるいはノック強度値の分布の累積％点を
   検出する累積％点検出手段の少なくともいずれか一方の
   手段と、ノック判定レベル作成手段と、このノック判定
   レベルをもとにノックを判定するノック判定手段と、こ
   のノック判定結果に応じて点火時期、空燃比等のノック
   制御要因を制御するノック制御手段とを備えた内燃機関
   用ノック制御装置において、 機関状態を検出する機関状態検出手段と、機関状態が特
   定条件になってから所定期間経過したかを判定する期間
   判定手段と、この所定期間中だけ平均化手段あるいは累
   積％点検出手段のすくなくともいずれか一方の１回当た
   りの更新量を大きくする更新量設定手段とを備えること
   を特徴とする内燃機関用ノック制御装置。
2. （２）前記ノック判定レベルあるいは前記ノック制御要
   因の制御量の少なくともいずれか一方を学習する学習手
   段と、前記期間判定手段による所定期間内は前記学習手
   段の学習を禁止する学習禁止手段とを備えることを特徴
   とする請求項１記載の内燃機関用ノック制御装置。