JPH0633722B2

JPH0633722B2 - 内燃機関のノツキング制御装置

Info

Publication number: JPH0633722B2
Application number: JP9526986A
Authority: JP
Inventors: 佳久川村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS62251451A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関の吸入空気量あるいは点火
時期を制御してノッキングを抑制する装置に関する。

（従来の技術）内燃機関（以下、単に「エンジン」と言うこともある）
の点火時期は機関の運転状態に応じて最適に決定する必
要がある。そして、一般に機関の効率燃費を考えると最
大トルク時の最小進角、いわゆるＭＢＴ（Minimum adva
nce for Best Torque）付近で点火するのが最良と知ら
れており、機関の運転状態によりＭＢＴに点火時期を変
えるといういわゆるＭＢＴ制御が行われる。

ところが、ある運転状態においては点火時期を進めてい
くとノッキングが生じ、安定な機関運転を行うことがで
きないことがある。例えば、低負荷低速回転時において
はＭＢＴより以前にノッキング限界がきている。また、
ノッキング限界は温度、湿度等の大気条件にも影響を受
けやすい。

そこで、ノッキングの有無に応じて点火時期を制御する
といういわゆるノッキング制御を上記ＭＢＴ制御に併用
するという方式のものが開発されており、例えばそのよ
うなものとしては特開昭５８−８２０７４号公報に記載
の装置がある。

この装置では、燃焼室内の圧力（以下、筒内圧という）
を検出して、その圧力が最大となるクランク角度（以
下、燃焼ピーク位置という）θ_pmaxが機関の発生トルク
を最大にする所定位置にくるように点火時期をＭＢＴ制
御する。また、同時に筒内圧の検出信号を信号処理回路
を通すことでノッキングを検出し、そのノッキングレベ
ルが所定値を越えたときにはＭＢＴ制御よりも優先して
ノッキングを回避すべく点火時期を遅角側に制御する。

これにより、ノッキングを制御しつつ機関の発生トルク
をできるだけ大きくして運転性能の向上を意図してい
る。

このように、ノッキングを抑制するために点火時期を制
御するのは、点火時期の制御が容易であるために広く採
用されているものと考えられる。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上記装置にあっては、本来であれば機関
の発生トルクを最大にする最も燃焼状態の良好なタイミ
ングに設定されている点火時期をノック抑制のために遅
角抑制するため、点火時期の遅角により燃焼状態が悪化
し、各運転条件で最良の燃焼状態が得られない。したが
って、このような燃焼状態の悪化により燃費が大幅に悪
化する。また、燃焼状態の悪化から排気温度が上昇し
て、排気浄化用の触媒や排気管等の排気系部材の耐久性
が低下するおそれがある。

（発明の目的）そこで本発明は、吸入空気量の制御、点火時期のＭＢＴ
制御及び点火時期のリタード制御を適宜に選択すること
により、ノッキングの発生を適切に回避しつつトルク・
加速フィーリングの低下を最小限に抑え、出力トルクが
最大となるように点火時期を燃費最良点（ＭＢＴ）に維
持して、燃費および機関の耐久性向上を図ることを目的
としている。

（問題を解決するための手段）本発明による内燃機関のノッキング制御装置は上記目的
のため、その基本概念図を第１図に示すように、エンジ
ンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段ａと、エンジンの
ノッキングレベルを検出するノック検出手段ｂと、エン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段ｃと、ノッ
キングレベルが所定レベルを越えたとき、ノッキング発
生を判定する判定手段ｄと、ノッキングを所定レベルに
抑制するように吸入空気量を制御する制御値を演算する
第１演算手段ｅと、ノッキングを所定レベルに抑制する
ように点火時期を制御する制御値を演算する第２演算手
段ｆと、前記圧力検出手段ａの出力に基づいて燃焼圧力
が極大となる燃焼ピーク位置を検出し、この燃焼ピーク
位置が、エンジンの発生トルクを最大とする目標ピーク
位置となるように点火時期を制御する制御値を演算する
第３演算手段ｇと、エンジンの運転状態が定常運転であ
って、かつノッキングが発生しているときは前記第１演
算手段ｅの出力を選択し、定常運転であって、かつノッ
キングが発生していないときは前記第３演算手段ｇの出
力を選択し、加速運転であって、かつノッキングが発生
しているときは前記第２演算手段ｆの出力を選択する選
択手段ｈと、前記選択手段ｈにより、第１演算手段ｅが
選択されたとき、該第１演算手段ｅの出力に基づいて吸
入空気量を変える吸気量操作手段ｉと、前記選択手段ｈ
により第２演算手段ｆが選択されたとき、該第２演算手
段ｆの出力に基づいて混合気に点火する一方、前記選択
手段ｈにより第３演算手段ｇが選択されたとき該第３演
算手段ｇの出力に基づいて混合気に点火する点火手段ｊ
と、を備えている。

（作用）定常運転時のノッキングは、点火時期によらず吸入空気
量の制御によって抑制され、さらにこの抑制後は点火時
期がＭＢＴ制御される。一方、加速時のノッキングは吸
入空気量によらず点火時期の制御（リタード制御）によ
って抑制される。

したがって、点火時期が燃費最良点（ＭＢＴ）に保持さ
れるとともに、さらにトルク・加速フィーリングの低下
が最小限に抑えられ、燃費および運転性能の向上が図ら
れるとともに、機関の耐久性向上が図られる。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１実施例第２〜９図は本発明に係る内燃機関のノッキング制御装
置の第１実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において１はエンジンで
あり、吸入空気量はエアクリーナ２より吸気管３を通し
て各気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉに基づきイン
ジェクタ４により噴射される。

各気筒には点火プラグ５が装着されており、点火プラグ
５には高圧発生ユニット６からの高圧パルスＰｉが供給
される。点火プラグ５および高圧発生ユニット６は混合
気に点火する点火手段７を構成しており、点火手段７は
点火信号Ｓｐに基づいて高圧パルスＰｉを発生して放電
させる。そして、気筒内の混合気は高圧パルスＰｉの放
電によって、着火、爆発し、排気される。

吸入空気の流量Ｑａはエアフローメータ８により検出さ
れ、吸気管３内の絞弁９によって制御される。絞弁９は
絞弁駆動ユニット（吸気量操作手段）10により開閉駆動
され、絞弁駆動ユニット10は、例えばステップモータ、
角度センサ等により構成され駆動信号Ｓｃに基づいて絞
弁９を開閉する。

また、アクセルの開度θａはアクセルセンサ11により検
出され、エンジン１のクランク角はクランク角センサ12
により検出される。クランク角センサ12は爆発間隔（６
気筒エンジンでは120 ゜、４気筒エンジンでは180 ゜）
毎に角気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）前の所定位置、例え
ばＢＴＤＣ70゜で〔Ｈ〕レベルのパルスとなる基準信号
Ｃａを出力するとともに、クランク角の単位角度（例え
ば１゜）毎に〔Ｈ〕レベルのパルスとなる単位信号Ｃ_１
を出力する。なお、信号Ｃａのパルスを計数することに
より、エンジン回転数Ｎｅを知ることができる。エアフ
ローメータ８およびクランク角センサ12は運転状態検出
手段13を構成している。

さらに、エンジン１の負荷は負荷センサ14により検出さ
れ、気筒の判別は気筒判別センサ15により検出される。
負荷センサ14は、例えば絞弁開度センサあるいは吸気管
負圧センサにより構成され、負荷状態に応じた負荷信号
Ｓ_Ｌを出力する。気筒判別センサ15は特定の気筒（例え
ば、第１気筒）の圧縮上死点前の所定クランク角度位置
（例えば、第１気筒のＢＴＤＣ80゜）で気筒判別信号Ｓ
_Ｋを出力する。したがって、この気筒判別信号Ｓ_Ｋはク
ランク軸が２回転する毎に一度出力される。

また、エンジン１の燃焼圧力Ｐａは圧力センサ（圧力検
出手段）16により検出され、圧力センサ16は具体的には
第３図（Ａ）、（Ｂ）に示すようにシリンダヘッド17に
螺着される点火プラグ５の座金として形成され、シリン
ダヘッド17の外側凹所に点火プラグ５の締付け部５ａに
よって押し付けられ固定される。そして、機関の燃焼室
内圧力（筒内圧力）に応じた圧力信号Ｐａを図示しない
チャージアンプを介して出力する。

圧力センサ16の出力はノッキング検出回路18に入力され
ており、ノッキング検出回路18は例えば第４図に示すよ
うに圧力センサ16からの圧力信号Ｐａ（第５図（イ）参
照）からノッキング発生時に特に多く含まれる例えば６
〜15ｋHzの高周波成分Ｐａ′（第５図（ロ）参照）のみ
を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）18ａと、そ
の高周波成分Ｐａ′を半波整流すると共にその半波整流
信号からエンベロープ信号を形成（包絡線検波）して、
第５図（ハ）に示すようなノッキングレベルに応じたノ
ッキング信号Ｓ_Ｎとして出力する波形整形回路18ｂとに
よって構成している。

なお、このノッキング検出回路18において、圧力信号Ｐ
ａを平滑して機関の通常のノイズレベルに対応したバッ
クグランドレベルを形成し、その形成したレベルと前述
のエンベロープ信号の最大レベルとの差をノッキング信
号Ｓ_Ｎとして出力するようにしてもよい。

上記圧力センサ16およびノッキグ検出回路18はノック検
出手段19を構成しており、ノック検出手段19および各セ
ンサ８、11、12、14、15からの信号はコントロールユニ
ット20に入力される。

コントロールユニット20は判定手段、第１〜第３演算手
段及び選択手段としての機能を有し、第６図に詳細の示
すようにＣＰＵ21、ＲＯＭ22、ＲＡＭ23、ＮＶＭ（不揮
発性メモリ）24および入出力インターフェース、レジス
タ、カウンタ、Ａ／Ｄ変換器、高周波カットフィルタ等
を内蔵した入出力制御回路25により構成される。ＣＰＵ
21はＲＯＭ22に書き込まれているプログラムに従って入
出力制御回路25により必要とする外部データを取り込ん
だり、またＲＡＭ23、ＮＶＭ24との間でデータの授受を
行ったりしながらノック抑制、絞弁開度制御および点火
時期制御に必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処
理したデータを入出力制御回路25へ出力する。入出力制
御回路25にはセンサ群８、11、12、14、15、運転状態検
出手段13およびノッキング検出回路18からの信号が入力
されるとともに、入出力制御回路25からは前記駆動信号
Ｓｃおよび点火信号Ｓｐが出力される。ＲＯＭ22はＣＰ
Ｕ21における演算プログラムを格納し、ＲＡＭ23、ＮＶ
Ｍ24は演算に使用するデータをマップ等の形で記憶して
いる。

点火信号Ｓｐは点火手段７に入力されており、点火手段
７のうち高圧発生ユニット６は第６図に詳細を示すよう
に点火コイル26、バッテリ27およびトランジスタＱ１か
らなり、点火信号Ｓｐに基づきトランジスタＱ１をＯＮ
／ＯＦＦ制御して点火コイル26の２次側に高電圧Ｐｉを
発生させるとともに、この高電圧Ｐｉをディストリビュ
ータ28を介して点火プラグ29ａ〜29ｆに供給して混合気
に点火する。

次に作用の説明をする。

第７図はＲＯＭ22に書き込まれているノック抑制制御お
よびＭＢＴ制御のプログラムを示すフローチャートであ
り、本プログラムは基準信号Ｃａの入力毎に割り込みに
より処理される。

まず、Ｐ_１でアクセルセンサ11のＡ／Ｄ変換値からアク
セル開度θａを読み込み、Ｐ_２でエンジンの運転状態を
表すパラメータであるエンジン回転数Ｎとアクセル開度
θａから目標とする絞弁開度の基本値θｔをθｔ＝ｆｕ
ｎｃ（θａ、Ｎ）なる関数形式に基づいて演算する。こ
のθｔは、例えば低速から高速回転に至るまでの幅広い
回転域にわたってスムーズな加速感が得られるような値
として予めテーブルマップにストアされており、Ｐ_２で
はその最適値をルックアップすることにより求める。

次いで、Ｐ_３でノッキング信号Ｓ_Ｎからノッキングレベ
ルＫＮを検出し、Ｐ₆₁で運転状態検出手段₁₃の検出出力
から車両が加速しているか否かを判別する。車両が加速
していないと判別（すなわちエンジンの運転状態が定常
運転にあると判別）したときは、Ｐ_４に進み、ノック判
定レベルＫＮ_０とＫＮとを比較する。ＫＮ＞ＫＮ_０のと
きはノッキングが発生していると判断し、Ｐ_５でθｔの
フィードバック補正量Δθｔ（Δθｔは負の値）をαだ
け小さくし、Δθｔ−αを新たなフィードバック補正量
Δθｔとして記録する。補正量αはノッキングを防止す
るのに必要最低限の絞弁開度変化であり、α＝ｆｕｎｃ
（Ｑ、Ｎ）（但し、Ｑ＝負荷（吸入空気量またはθｔそ
れ自身の値））なる関数形式で与えられる。次いで、Ｐ
_６でθｔ＋Δθｔを今回における新たな絞弁開度の操作
値とし、これに対応する駆動信号Ｓｃを出力する。すな
わち、エンジンの運転状態が定常運転（Ｐ₆₁のＮＯ命
令）であって、かつノッキングが発生している（Ｐ_４の
ＹＥＳ命令）ときは、絞弁開度の操作量（換言すれば、
吸入空気量の制御値）を減少方向に補正する。

ＫＮ≦ＫＮ_０のときはノッキングか発生していないと判
別し、Ｐ_７でθｔのフィードバック補正値Δθｔをβ
（但し、β＜α）だけ大きく（絶対値としては小さく）
し、Ｐ_８でΔθｔの値が正であるか否かを判別する。θ
ｔ≧０のときはＰ_９でΔθｔ＝０としてΔθｔの上限を
ゼロに規則する処理をしてＰ_６に進む。また、θｔ＜０
のときはそのままＰ_６に進む。これは、Δθｔ＞０とい
う状態になると、絞弁の回路がθｔの基本値より大きく
なってしまうからである。

次いで、Ｐ₁₀で点火時期のＭＢＴ制御値を演算し（詳細
はサブルーチンで後述する）、Ｐ₁₁でこの制御値に対応
する点火タイミングで点火信号Ｓｐを出力する。すなわ
ち、エンジンの運転状態が定常運転（Ｐ₆₁のＮＯ命令）
であって、かつノッキングが発生していない（Ｐ_４のＮ
Ｏ命令）ときは、絞弁開度の操作量（換言すれば、吸入
空気量の制御値）を増大方向に補正した後、ＭＢＴ制御
に移行する。一方、Ｐ₆₁で車両が加速していると判別
（すなわちエンジンの運転状態が加速運転にあると判
別）したときは、Ｐ₆₂でノッキングレベルＫＮをノック
判定レベルＫＮ_０と比較する。ＫＮ≦ＫＮ_０のときはノ
ッキングが発生していないと判断してそのままＰ₁₀に進
んで上述のＭＢＴ制御を実行するが、ＫＮ＞ＫＮ_０のと
きはノッキングが発生していると判断し、Ｐ₆₃で点火時
期のフィードバック補正量ＦＢを遅角補正量ｃだけ小さ
くする。但し、ｃは前述したＭＢＴ制御の遅角補正量ａ
よりも大きい値をとる（ｃ＞ａ）。次いで、Ｐ₆₄で最終
点火時期Ａを次式に従って演算してＰ₁₁に進む。

Ａ＝Ｂ_０＋ＦＢ …… 但し、Ｂ_０：基本点火時期すなわちエンジンの運転状態が加速運転（Ｐ₆₁のＹＥＳ
命令）であって、かつノッキングが発生していない（Ｐ
₆₂のＮＯ命令）ときは、ＭＢＴ制御に移行し、ノッキン
グが発生している（Ｐ₆₂のＹＥＳ命令）ときは、点火時
期のリタード制御に移行する。したがって、本実施例に
よれば、定常運転時のノッキング発生時にはアクセル踏
込量が一定であっても絞弁開度を少し閉じ方向に動か
し、ノッキングが発生しなければ基本値θｔに戻すと共
に、ＭＢＴ制御を行う。すなわち、定常運転時のノック
抑制処理を吸入空気量の操作のみで行い、点火時期は定
常運転時のノック抑制処理に用いず、ＭＢＴ制御によっ
て変えられる。したがって、点火時期をＭＢＴに維持し
つつノックを抑制することができ、従来と異なり、定常
運転時の燃焼状態を最適に保つことができる。

その結果、燃費の向上を図ることができるとともに、排
気温度の過度の上昇を抑制して、排気触媒や排気管等の
排気部材の耐久性の低下を防止することができる。な
お、燃費については、特に高速時の燃費を点火時期のリ
タードによるノッキング回避方法のみに比して大幅に改
善される。

さらに、本実施例では、運転状態（加速条件か否か等）
を判別して、ノック抑制態様を絞弁開度制御（吸入空気
量制御）かあるいは点火時期制御のうち最も有利な方を
選択するようにしているので、加速時の加速フィーリン
グの低下を最小限に抑えることができるという効果も得
られる。

すなわち、定常時では上述したように絞弁開度制御を採
用するが、加速時では点火時期制御を採用することによ
ってノッキング発生時には点火時期をリタードしてノッ
キングを抑制するとともに、ノッキングが発生しなけれ
ばあるいはノッキングが抑制されれば点火時期をＭＢＴ
に維持して燃費の向上を図る。

このように、本実施例では運転状態によりノック抑制態
様を選択しているので、絞弁開度制御によるノック抑制
で燃費の向上が図れるとともに、点火時期のリタード制
御により、特に急加速時にも充填効率の低下がなく加速
フィーリングが大幅に向上する。

ここで、上記ステップＰ₁₀、Ｐ₁₁に対応する点火時期の
ＭＢＴ制御について詳述する。

ＭＢＴ制御は筒内圧力の最大値Ｐ_maxのクランク角度θ
_pmax（第５図（イ）参照）が、圧縮上死点後の所定値
（例えば15゜〜20゜ＡＴＤＣ）にある場合にMinimum Ad
vance for Best Torque（ＭＢＴ）の点火時期を与える
ものであり、θ_pmaxが上記所定値になるようにフィード
バック制御するものである。すなわち、第８図に示すサ
ブルーチンにおいて、まずＰ₂₁で筒内圧信号Ｐａを所定
クランク角、例えば２゜毎にＡ／Ｄ変換して最大値Ｐ
_maxを求め、次いで、Ｐ₂₂でＰ_max算出時点のクランク
角度をθ_pmaxとして求め、これを記憶する。

第９図はＭＢＴ制御のサブルーチンである。

まず、Ｐ₃₁でエンジン負荷Ｑとエンジン回転数Ｎから基
本点火時期（エンジン冷却水温の補正分等は省略する）
Ｂ_０をＢ_０＝ｆｕｎｃ（Ｑ、Ｎ）なる関数形式に従って
求め、Ｐ_３で第７図のサブルーチンで求めた今回のθ
_pmaxの位置を判別する。

θ_pmaxがＭＢＴに与える所定範囲内にあるときはＰ₃₃で
最終点火時期Ａを次式に従って演算する。

Ａ＝Ｂ_０＋ＦＢ …… 但し、ＦＢ：点火時期のフィードバック補正量一方、θ_pmaxがＭＢＴを与える所定範囲に対し、て遅れ
側にあるときは、Ｐ₃₄で前回のフィードバック補正量Ｆ
Ｂに進角補正量ａを加え、ＦＢ＋ａを新たな補正量ＦＢ
としてＰ₃₃に進む。また、θ_pmaxが進み側にあるときは
Ｐ₃₅でフィードバック補正量ＦＢから遅角補正量ｂを引
き、ＦＢ−ｂを新たな補正量ＦＢとしてＰ₃₃に進む。

第２実施例第10図は本発明の第２実施例を示す図である。なお、上
記第１実施例と同様の処理を行うステップには同一番号
を付してその説明を省略する。

本実施例では、ステップＰ₁₀、Ｐ₁₁の処理（ＭＢＴ制御
の処理）がノッキングの有無にかかわらず定常運転であ
るとき、または、ノッキングなしの加速運転であるとき
に行われる点で第１実施例と相違する。したがって、こ
の第２実施例ではノッキング有の定常運転であっても吸
入空気量制御とＭＢＴ制御が併用されるため、制御の安
定性が向上するという利点がある。

第３実施例第11〜13図は本発明の第３実施例を示す図である。

本実施例では、吸入空気量制御方法としてスイングバル
ブの開度により過給圧力を制御しようとしている。すな
わち、ＶＮターボの本来の制御に、さらにノッキング制
御のための過給圧の制御を加味している。

第11図において、41は吸気管であり、吸気管41には排気
ターボ過給機42のコンプレッサ42ａが配設されており、
コンプレッサ42ａは排気管43に配設されたタービン42ｂ
に連結される。排気ターボ過給機42は排気によってター
ビン42ｂを駆動し、これと連動するコンプレッサ42ａに
より吸気を過給する。タービン42ｂを通過する排気の流
量は可変ノズル44とウエストゲードバルブからなるスイ
ングバルブ45とにより制御され、可変ノズル44とスイン
グバルブ45はそれぞれデューティ値を有する制御信号Ｓ
_K1、Ｓ_K2に基づきタービン42ｂにかかる圧力を調節して
過給圧力を制御する。また、可変ノズル44はＰＣＭ（Pr
essure Control Modulator）バルブ46により駆動され、
スイングバルブ45はＰＣＭバルブ47により駆動される。
ＰＣＭバルブ46、47は一体として、吸入空気の加給を操
作する吸気量操作手段48を構成する。

以上の構成において、第12図は本実施例におけるノック
抑制制御および過給圧制御のプログラムを示すフローチ
ャートである。

まず、Ｐ₄₁で可変ノズル44の制御を行い、このときのＰ
ＣＭバルブ46のデューティをＤ_１とする。ここで、可変
ノズル制御とは、排気ターボ過給機42のタービンノズル
部にフラップを設け、運転状態によってノズル面積を制
御するもので、特に低速域でのトルクとレスポンスが向
上する。

次いで、Ｐ₄₂で吸入空気量で決定される本来のスイング
バルブ45の制御を行い、このときのＰＣＭバルブ47のデ
ューティをＤ_２とする。Ｐ₄₃ではノッキングレベルＫＮ
を検出し、Ｐ₇₃で車両が加速条件を満たしているか否か
を判別する。そして、加速条件下であればＰ₇₄に進み、
加速条件下でなければ、すなわち定常運転時であればそ
のままＰ₄₄に進む。Ｐ₄₄ではそのノッキングレベルＫＮ
を所定のノック判定基準レベルＫＮ_０と比較し、ＫＮ＞
ＫＮ_０のときはノッキングが発生していると判断してＰ
₄₅でスイングバルブ45の開方向にデューティＤ_２を補正
するために、このＤ_２を補正する補正量ΔＤ_２をｄ_１だ
け小さくする。ΔＤ_２は負の値であり、絶対値｜ΔＤ_２
｜は大きくなる方向になる。次いで、Ｐ₄₆でＤ_２＋ΔＤ
_２を今回における新たなＰＣＭバルブＭ47の制御デュー
ティＤ_２とし、Ｐ₄₇でこのデューティＤ_２を有する制御
信号Ｓ_K2を出力するとともに、Ｐ₄₈で上記ステップＰ₄₁
におけるデューティＤ_１を有する制御信号Ｓ_K1を出力す
る。ここで、ステップＰ₄₁〜Ｐ₄₈は全体として第１演算
手段を構成する。

そして、Ｐ₄₈を経ると、Ｐ₇₁で点火時期のＭＢＴ制御値
を演算し、Ｐ₇₂で定常運転時の最終点火時期Ａ（第９図
のＰ₃₃参照）に対応する点火タイミングで点火信号Ｓｐ
を出力する。なお、加速運転のときの最終点火時期Ａ
は、後述するように、Ｐ₇₉で与えられる。

加速運転のとき（Ｐ₇₃のＹＥＳ命令）は、Ｐ₇₄で過給圧
を検出し、所定値以上であれば過給が十分と判断してＰ
₄₄に進み、過給圧が所定値に満たないときは吸入充填効
率をあげることを優先するためＰ₇₅に進む。すなわち、
ノック制御に点火時期のリタード制御（第２演算手段に
相当）を採用する。Ｐ₇₅ではノッキングレベルＫＮをノ
ック判定レベルＫＮ_０と比較する。ＫＮ＞ＫＮ_０のとき
はノッキングが発生していると判断し、Ｐ₇₆で点火時期
のフィードバック補正量ＦＢを遅角補正量ｃだけ小さく
する。次いで、Ｐ₇₇でフィードバック補正量ＦＢが所定
の補正量ＦＢ_１より小さいか否かを判別し、ＦＢ≦ＦＢ
_１のときはＰ₇₈でＦＢ＝ＦＢ_１とした後Ｐ₇₉に進み、Ｆ
Ｂ≦ＦＢ_１でないときにはそのままＰ₇₉に進んで最終点
火時期Ａを次式に従って演算してＰ₇₂に進む。

Ａ＝Ｂ_０＋ＦＢ …… 但し、Ｂ_０：基本点火時期また、上記Ｐ₇₅でＫＮ≦ＫＮ_０のときはノッキングが発
生していないと判断し、Ｐ₈₀でフィードバック補正量Ｆ
Ｂを進角補正量ａ（但し、ａ＜ｃ）だけ大きくする。次
いで、Ｐ₈₁でフィードバック補正量ＦＢが所定の補正量
ＦＢ_２（但し、ＦＢ≦ＦＢ_２）より大きいか否かを判別
し、ＦＢ≧ＦＢ_２のときはＰ₈₂でＦＢ＝ＦＢ_２としてＰ
₇₉に進む。これらＰ₇₇、Ｐ₇₈、Ｐ₈₁およびＰ₈₂のステッ
プでフィードバック補正量ＦＢの範囲をＦＢ_１≦ＦＢ≦
ＦＢ_２とするためのリミット処理（ここで、ＦＢはプラ
ス、マイナスの符号付の値である）が行われる。

他方、上記ステップＰ₄₄でＫＮ≦ＫＮ_０のときはノッキ
ングが発生していないと判断し、Ｐ₄₉でスイングバルブ
45の閉方向にデューティＤ_２を補正するため、補正量Ｄ
_２をｄ_２（但し、ｄ_２＜ｄ_１）だけ大きくする。次い
で、Ｐ₅₀で補正量ΔＤ_２の値が正であるか否かを判別
し、ΔＤ_２≧０のときはＰ₅₁でΔＤ_２＝０としてＰ₂₉に
進み、ΔＤ_２＜０のときはそのままＰ₂₉に進む。これに
より、ΔＤ_２のリミット処理が行われる。

以上のＰ₄₁〜Ｐ₅₁のステップにより、ＰＣＭバルブ47の
制御領域に第13図の斜線部に示すようなノッキング制御
による領域が加わる。この領域の上限は本来のＰＣＭバ
ルブ46、47の制御で決定される最大トルク特性である
が、下限はノッキングの発生の仕方（例えば、エンジン
の環境条件、使用燃料の依存等）により変化する。

したがって、本実施例ではスイングバルブの開度により
吸入空気量を制御してノッキングの発生を抑制でき、点
火時期制御のみによるノッキング回避方法に比して燃費
を大幅に改善することができる。

さらに、本実施例では運転状態（加速条件か否か等）に
よりノック制御態様を選択しているので、吸入空気量制
御によるノック抑制及びＭＢＴ制御で燃費の向上が図れ
るほか、加速条件下では点火時期のリタードによりノッ
ク抑制を行うことによって、特に急加速時にも充填効率
の低下がなく加速フィーリングが大幅に向上するという
効果を得ることができる。

なお、本発明においては、ノッキング発生の抑制を気筒
毎に行うという態様を採ると、ノッキングが発生してい
ない気筒については吸入空気量の制御や点火時期のリタ
ードを行わずに済み、燃費および出力の面からも有利で
ある。

（効果）本発明によれば、吸入空気量の制御、点火時期のＭＢＴ
制御及び点火時期のリタード制御を適宜に選択している
ので、ノッキングの発生を適切に回避しつつトルク・加
速フィーリングの低下を最小限に抑えることができ、常
に最良の燃焼状態を維持できる。その結果、燃費・運転
性能の大幅な向上および機関の耐久性の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図である。第２〜９図は本発
明に係る内燃機関のノッキング制御装置の第１実施例を
示す図であり、第２図はその全体構成図、第３図はその
圧力センサの断面図及び平面図、第４図はそのノック検
出回路のブロック構成図、第５図はそのノック検出回路
の波形図、第６図はそのコントロールユニットの構成
図、第７図はそのノック制御、絞弁開度制御および点火
時期制御のプログラムを示すフローチャート、第８図は
その筒内圧力最大のときのクランク角度を求めるプログ
ラムを示すフローチャート、第９図はそのＭＢＴ制御の
プログラムを示すフローチャートである。第10図は本発
明に係る内燃機関のノッキング制御装置の第２実施例を
示すそのノック制御、絞弁開度制御および点火時期制御
のプログラムを示すフローチャートである。第11図〜13
図は本発明に係る内燃機関のノッキング制御装置の第３
実施例を示す図であり、第11図はその全体構成図、第12
図はそのノック制御、過給圧制御および点火時期制御の
プログラムを示すフローチャート、第13図はそのノック
制御によるスイングバルブ制御領域を軸トルクとエンジ
ン回転数との関係で示す図である。１……エンジン、７……点火手段、 10……絞弁駆動ユニット（吸気量操作手段）、 13……運転状態検出手段、 16……圧力センサ（圧力検出手段）、 19……ノック検出手段、 20……コントロールユニット（判定手段、第１演算手
段、第２演算手段、第３演算手段、選択手段） 48……吸気量操作手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検
出手段と、ｂ）エンジンのノッキングレベルを検出するノック検出
手段と、ｃ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、ｄ）ノッキングレベルが所定レベルを越えたとき、ノッ
キング発生を判定する判定手段と、ｅ）ノッキングを所定レベルに抑制するように吸入空気
量を制御する制御値を演算する第１演算手段と、ｆ）ノッキングを所定レベルに抑制するように点火時期
を制御する制御値を演算する第２演算手段と、ｇ）前記圧力検出手段の出力に基づいて燃焼圧力が極大
となる燃焼ピーク位置を検出し、この燃焼ピーク位置
が、エンジンの発生トルクを最大とする目標ピーク位置
となるように点火時期を制御する制御値を演算する第３
演算手段と、ｈ）エンジンの運転状態が定常運転であって、かつノッ
キングが発生しているときは前記第１演算手段の出力を
選択し、定常運転であって、かつノッキングが発生して
いないときは前記第３演算手段の出力を選択し、加速運
転であって、かつノッキングが発生しているときは前記
第２演算手段の出力を選択する選択手段と、ｉ）前記選択手段により、第１演算手段が選択されたと
き、該第１演算手段の出力に基づいて吸入空気量を変え
る吸気量操作手段と、ｊ）前記選択手段により第２演算手段が選択されたと
き、該第２演算手段の出力に基づいて混合気に点火する
一方、前記選択手段により第３演算手段が選択されたと
き該第３演算手段の出力に基づいて混合気に点火する点
火手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装
置。