JPH06100172B2 - 内燃機関用ノツキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関に発生するノックを制御するためのノ
ック制御装置（ノックコントロールシステム）に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来のノックコントロールシステムでは、ノックの有無
を識別するためのノック判定レベルがエンジンやノック
センサのバラツキにより不適切に設定され、この問題を
解決するために、本発明者らは既に特開昭60−243369号
公報において、ノックセンサ信号の統計的な性質を利用
し、ノック判定レベルを適切な方向に自動修正する方法
及び装置を開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このシステムにおいては、統計的な計算を実行している
ため、基本的に定常状態のみノック判定レベルの修正を
許可しているが、その後の調査の結果、エンジン運転条
件が急変して後定常に達した場合、定常に達した直後に
判定レベルの修正を許可すると誤動作することが判明し
た。この誤動作する原因はエンジンが定常状態に達して
も、統計計算に遅れが生じるため、計算値自体がまだ定
常値に達していないためである。

本発明はこれを解決するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は第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
の信号からノック強度値Ｖを検出するノック強度値検出
手段と、ノック判定レベルV_refを作成する判定レベル作
成手段と前記ノック強度値Ｖと前記ノック判定レベルV
_refとの比較によりノックの有無を判定するノック判定
手段と、この判定結果に応じて点火時期等のノック制御
要因を制御する駆動手段と、内燃機関が定常状態である
か否かを判別する定常判別手段と、統計計算結果に基づ
き内燃機関の定常状態時にノック判定レベルを修正する
ノック判定レベル修正手段と、内燃機関が定常状態に達
してからも所定期間だけノック判定レベルの修正を禁止
する定常信号遅延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。

〔作用〕

これにより、内燃機関が定常状態に達してからも所定時
間だけノック判定レベル修正手段によるノック判定レベ
ルの修正を定常信号遅延手段により禁止して、ノック判
定レベル修正手段における統計計算の遅れを補償する。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。第２図
は本発明の一実施例を示す構成図である。第２図におい
て、１は４気筒４サイクルエンジン、２はエアクリー
ナ、３はエンジン１の吸入空気量を検出しこれに応じた
信号を出力するエアフローメータ、４はスロットル弁、
５はエンジン１の基準クランク角度位置（たとえば上死
点）を検出するための基準角センサ5Aと、エンジン１の
一定クランク角度毎に出力信号を発生するクランク角セ
ンサ5Bを内蔵したディストリビュータである。６はエン
ジン１のノック現象に対応したエンジンブロックの振動
を圧電素子式（ピエゾ素子式）、電磁式（マグネット，
コイル）等によって検出するためのノックセンサ、７は
ノックセンサの出力を気筒毎にピークホールドするピー
クホルード回路部である。９はエンジンの冷却水温に応
じた信号を発生する水温センサ、12はスロットル弁４が
全閉状態であるときに信号を出すための全閉スイッチ
（アイドルスイッチ）、13はスロットル弁４がほぼ全開
状態であるときに信号を出力するための全開スイッチ
（パワースイッチ）、14は排気ガスの空燃比（A/F）が
理論空燃比に比べて濃い（リッチ）か薄い（リーン）か
に応じて出力信号を発生するO₂センサである。

８は前記各センサ及び各スイッチからの入出力信号状態
に応じてエンジンの点火時期及び空燃比を制御するため
の制御回路、10は制御回路８から出力される点火時期制
御信号を受けてイングニションコイルへの通電遮断を行
うイグナイタ及びイグニションコイルである。イグニシ
ョンコイルで発生した高電圧はディストリビュータ５の
配電部を通して適切な時期に所定の気筒の点火プラグに
印加される。11は制御回路８で決定された燃料噴射時間
（τ）に基づいて吸気マニホルドに燃料を噴射するため
のインジェクターである。

次に第３図を用いてピークホールド回路部７の詳細構成
を説明する。第３図の701はノックセンサ６の出力信号
をノック周波数成分のみ選別して取出すためのバンドパ
ス，ハイパス等のフィルタ、702は増幅器、703は制御回
路８からの気筒切換信号を基に702より出力されるノッ
クセンサの信号を例えばコンデンサ等によりピークホー
ルドをするピークホールド回路である。

次に制御回路８の詳細構成及び動作を第４図に従って説
明する。第４図において8000は点火時期及び燃料噴射量
を演算するための中央処理ユニット（CPU）で８ビット
構成のマイクロプロセッサを用いている。8001は制御プ
ログラム及び演算に必要な制御定数を記憶しておくため
の読み出し専用の記憶ユニット（ROM）、8002はCPU8000
がプログラムに従って動作中演算データを一次記憶する
ための一次記憶ユニット（RAM）である。8003は基準角
センサ5Aの出力信号を波形整形するための波形整形回
路、8004は同じくクランク角センサ5Bの出力信号を波形
整形するための波形整形回路である。

8005は外部あるいは内部信号によってCPU8000に割り込
み処理を行わせるための割込制御部、8006はCPU動作の
基本周期となるクロック周期毎にひとつずつカウント値
が上がるように構成された16ビットのタイマである。こ
のタイマ8006と割込制御部8005によってエンジン回転
数、及びクランク角度位置が次のようにして検出され
る。すなわち基準角センサ5Aの出力信号により割込みが
発生するごとにCPU8000はタイマのカウント値を読み出
す。タイマのカウント値はクロック周期（例えば１μ
ｓ）毎に上っていくため、今回の割込時のカウント値と
先回の割込時のカウント値との差を計算することによ
り、基準角センサ信号の時間間隔すなわちエンジン１回
転に要する時間が計測できる。こうしてエンジン回転数
が求められる。また、クランク角度位置は、クランク角
センサ5Bの信号が一定クランク角度（たとえば30℃Ａ）
毎に出力されるので基準角センサ5Aの上死点信号を基準
にしてそのときのクランク角度を30℃Ａ単位で知ること
ができる。この30℃Ａ毎のクランク角度信号は点火時期
制御信号発生の基準点と、ピークホールド回路703の気
筒切換信号に使用される。

8007は複数のアナログ信号を適時切換えてアナログ−デ
ジタル変換器（A/D変換器）8008に導びくためのマルチ
プレクサであり、切換時期は出力ポート8010から出力さ
れる制御信号により制御される。本実施例においては、
アナログ信号としてノックセンサ信号のピークホールド
回路部７からの出力信号と、エアフロメータ３からの吸
入空気量信号及び水温センサ９からの水温信号が入力さ
れる。8008はアナログ信号をデジタル信号に変換するた
めのA/D変換器である。8009はデジタル信号のための入
力ポートであり、このポートには本実施例の場合アイド
ルスイッチ12からのアイドル信号、パラースイッチ13か
らのパワー信号、O₂センサ14からのリッチ，リーン信号
が入力される。8010はデジタル信号を出力するための出
力ポートである。この出力ポートからはイグナイタ10に
対する点火時期制御信号、インジェクタ11に対する燃料
噴射信号、ピークホールド回路７に対する気筒切換信
号、マルチプレクサ11に対する制御信号が出力される。
8011はCPUバスであり、CPU8000はこのバス信号線に制御
信号及びデータ信号を乗せ、周辺回路の制御及びデータ
の送受を行う。

以上、本発明を実現するための装置の構成について説明
したので、第５図のフローチャートを用いて、ノックコ
ントロールの内容を説明する。

ステップ100からノックコントロールルーチンが始まる
と、ステップ200でノック強度値Ｖを取り込む。この強
度値Ｖは、例えば、ノックセンサ信号の所定区間内の最
大ピーク値である。

ステップ300では、ノック判定レベルV_refを次のように
作成する。

V_ref＝Ｋ×KC×V50 ここで、ＫはあらかじめROMに書き込まれた定数であ
り、エンジン回転数のテーブルになっている。KCは判定
レベル補正用Ｋ値であり、ステップ700で作成される。
また、このKCもエンジン回転数、エンジン一回転当りの
吸入空気量Q/Nのテーブルで待ち、かつ、バックアップ
することが望ましい。V50はＶの分布の中央値であり、
気筒別にステップ500で作成される。

ステップ400では、ノック判定および遅角量の算出をす
る。

ステップ500では、ノック状態検出用パラメータを更新
する。

ステップ600では、判定レベル補正条件が成立したかの
判断をする。

ステップ700では、判定レベルの補正を行う。

ステップ800では、ノック状態検出用パラメータを初期
化する。

ステップ900でノックコントロールルーチンが終了す
る。

第６図のフローチャートを用いて、第５図のステップ40
0を詳細に説明する。

ステップ4001からノック判定および遅角量算出のルーチ
ンが始まると、ステップ4002でエンジンがノックコント
ロール領域かを判断し、YESならばステップ4003へ進
む。ステップ4003では、ノックがあったかをＶとV_refと
の大・小関係から判断し、YES（Ｖ≧V_ref）ならば、ス
テップ4004へ進む。ステップ4004では、遅角量Ｒを所定
量ΔＲだけ増す。

ステップ4003でNOと判断された場合はステップ4005へ進
み、ノックなしが所定期間続いたかを判断し、YESなら
ばステップ4006へ、NOならばステップ4007へ進む。ステ
ップ4006では、遅角量Ｒを所定量ΔＲだけ減らす。ステ
ップ4007では、遅角量Ｒを所定範囲内へガードする。

ステップ4002でNOと判断された場合はステップ4008へ進
み、遅角量Ｒに初期値ROを設定する。

ステップ4009で本ルーチンが終了する。

第７図を用いて、第５図のステップ500を詳細に説明す
る。

ステップ5001からノック状態検出用パラメータの更新が
始まると、ステップ5002で、今回とり込まれたＶがV50
より大きいか判断し、YESならばステップ5003へ進む。
ステップ5003では、レベルVhを次のように作成する。

Vh＝（Ａ＋Ｄ）×V50 ここで、Ａはステップ700で作成される気筒別の変数で
ある。Ｄはあらかじめ定められた定数であるが、エンジ
ン回転数,Q/Nのテーブルとして種々の値を持つようにし
てもよい。

次のステップ5004ではVhを所定値以下にガードする。次
にステップ5005へ進み、Ｖ≧Vhの判断を行い、YESなら
ばステップ5006へ、NOならばステップ5007へ進む。ステ
ップ5006では、ノック状態検出用カウンタCPHL（気筒
別）をインクリメントする。次にステップ5007へ進み、
V50をDV50だけ大きくする。

ステップ5002でNOと判断された場合はステップ5008へ進
み、Ｖ＜V50の判断を行う。ここで、YESと判断された場
合はステップ5009へ進み、Ａ×Ｖ≦V50の判断を行う。
ここで、YESと判断された場合はステップ5010へ進み、
ノック状態検出用カウンタCPHLをデクリメントする。次
にステップ5011へ進み、V50をDV50だけ小さくする。次
にステップ5012へ進み、現在処理を行っている気筒のＡ
フラグをセットする。

ステップ5008および5009でNOと判断された場合はステッ
プ5013へ進む。

ステップ5013では、DV50を次ように設定する。

次にステップ5014へ進み、DV50を所定範囲内へガードす
る。ステップ5015で本ルーチンが終了する。

次に、第８図のフローチャートを用いて第５図のステッ
プ600を詳細に説明する。この部分が本発明の特徴的な
部分である。

ステップ6001から判定レベル補正条件成立の判断ルーチ
ンが始まると、ステップ6002でノック判定レベルの補正
インターバルが経過したかどうかを調べる。すなわち、
ノック判定レベルの補正は所定の時間間隔ごとに実行さ
れる。NOの場合には第５図のステップ900へ分岐する
が、YESの場合には次のステップ6003へ進む。ステップ6
003ではエンジンが定常状態にあるかどうかをチェック
する。たとえばエンジン回転数N_eの変化率ΔN_eが所定値
以下のとき定常とみなすようにすれば良い。このステッ
プ6003において非定常とみなされた場合には、ノック判
定レベルの補正はしない（第９図のステップ7007へ分
岐）。定常とみなされた場合にはさらにステップ6004で
定常状態が所定時間継続したかどうかをチェックする。
ここでもし、所定時間継続していなければ、エンジン自
体は定常に達してもノック判定レベル適否判断のための
統計計算値が未だ定常に達していないと判断し、ノック
判定レベルの修正は禁止する（ステップ7007へ分岐）。

すなわち第11図において、第11図（Ａ）に示すエンジン
回転数N_eが定常に達する時点ａから第11図（Ｂ）に示す
統計計算値（たとえばセンサ信号の分布中央値V50）が
定常に達する時点ｂまでの期間Ｔ（たとえば１秒）だけ
ノック判定レベルの補正を禁止することにより、統計計
算の遅れによる誤判断・誤修正を防止することができ
る。

第９図のフローチャートを用いて、第５図のステップ70
0を詳細に説明する。

ステップ7001から判定レベルの補正ルーチンが始まる
と、ステップ7002へ進みノック状態が大きすぎるかの判
断を行う。例えばCPHL＞０またはＡ≧A_maxのときノック
状態が大きすぎると判断する。そして、YESの場合はス
テップ7003へ進み、判定レベルを小さくする。例えば、
KCを所定量ΔＫだけ小さくする。

ステップ7002でNOと判断された場合はステップ7004へ進
み、ノック状態が小さすぎるかを判断する。例えば、CP
HL＜０のときノック状態が小さすぎると判断する。そし
て、YESの場合はステップ7005へ進み、判定レベルを大
きくする。例えば、KCを所定量ΔＫだけ大きくする。

ステップ7005では判定レベルを所定範囲内へガードす
る。例えば、KCをKCminとKCmaxの間へガードする。この
KCminとKCmaxはエンジン回転数のテーブルでもつことが
望ましい。

ステップ7007では、対象気筒のＡフラグがセットされて
いるかを判断する。そして、YESならばステップ7008
へ、NOならば7007へ進む。ステップ7008では、Ａを所定
量DAだけ大きくし、ステップ7009では、Ａを所定量DAだ
け小さくする。次にステップ7010へ進み、Ａを所定範囲
内へガードする。

以上のステップ7002から7010までの操作を全気筒に対し
て実行しステップ7011でこのルーチンが終了する。

第10図を用いて、第５図のステップ800を詳細に説明す
る。

ステップ8001からノック状態検出用パラメータの初期化
ルーチンが始まると、ステップ8002へ進み、CPHL,Aフラ
グをクリアーする。次にステップ8003へ進み、全気筒の
処理が終了したかの判断を行う。NOの場合は次の気筒に
ついてステップ8002の処理を行う。YESの場合はステッ
プ8004で本ルーチンが終了する。

なお、上述した実施例において、ノックセンサ信号の最
大波高値の分布形状でノック判定レベルを修正したが、
ノックセンサ信号の所定区間の積分出力値等の別の強度
値を用いても良い。また、ノックセンサ信号の強度値で
なくても、いわゆる何らかの統計的な計算結果に基づい
てノック判定レベルを修正するものすべてについて同様
に本発明を適用することができる。

また、上述した実施例においては、エンジン条件が定常
状態に達してから一定時間だけノック判定レベルの補正
を禁止するようにしたが、点火サイクルを計数してエン
ジン回転回数に対応する所定時間だけノック判定レベル
の補正を禁止するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、エンジンが定常状
態に達してから所定時間だけノック判定レベルの修正を
禁止してノック判定レベル修正手段による統計計算の遅
れを補正することができて、エンジン運転条件が急変し
た後、定常に達した場合においても、定常に達した直後
における判定レベルの誤修正を防止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図は本発明になる装置の構成を明示するための全体
構成図、第２図は本発明を実施するための装置の一実施
例を示す図、第３図は第２図中のピークホールド回路部
の構成図、第４図は第２図中の制御回路の詳細構成図、
第５図は本発明におけるノックコントロールの手順を示
すフローチャート、第６図〜第10図は第５図中の各ステ
ップ400〜800の具体実施例を示すフローチャート、第11
図（Ａ），（Ｂ）は本発明装置の作動説明に供するエン
ジン回転数変化特性図およびそれに対応するセンサ信号
の50％点変化特性図である。 １…エンジン,5…ディストリビュータ,6…ノックセン
サ,7…ピークホールド回路部,8…制御回路,10…イグナ
イタおよびイグニッションコイル,703…ピークホールド
回路,8000…中央処理ユニット,8001…ROM,8002…RAM。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のノックを検出するためのノック
   センサと、このノックセンサの信号からノック強度値Ｖ
   を検出するノック強度値検出手段と、ノック判定レベル
   V_refを作成する判定レベル作成手段と、前記ノック強度
   値Ｖと前記ノック判定レベルV_rerとの比較によりノック
   の有無を判定するノック判定手段と、この判定結果に応
   じて点火時期等のノック制御要因を制御する駆動手段
   と、内燃機関が定常状態であるか否かを判別する定常判
   別手段と、統計計算結果に基づき内燃機関の定常状態時
   にノック判定レベルを修正するノック判定レベル修正手
   段と、内燃機関が定常状態に達してからも所定期間だけ
   ノック判定レベルの修正を禁止する定常信号遅延手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関用ノック制御装置。