JPH0650103B2 - ノツク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はノック制御装置に係り、特に、急加速時に生じ
るノックを制御するに好適なノック制御装置に関する。

エンジンのノツキングはピストンや排気弁を溶損し甚し
い場合にはエンジンの破壊をもひき起す危険な現象であ
るため従来の点火装置にあつてはノツキングの発生する
点火時期からある程度の余裕を取つて点火時期を遅れ側
に設定する点火時期制御方法によりノツキングによる重
大なトラブルの発生を回避していた。

このエンジンに発生するノツキは、ノツキ音を伴うため
走行性を低下させるとともに、逆トルクの発生によりエ
ンジンの出力低下、或いはエンジンの過熱による破壊を
招くものである。このノツクは点火時期と密接な関係を
持つており、エンジンの特性上、ノツク直前に点火時期
即ち点火進角を設定することがエンジン出力を最大にで
きることが知られている。従つて、ノツクの発生を避け
る結果、点火進角を小さくすることは、逆にエンジン出
力を低下させることにもなるので、点火時期はノツク発
生直前に制御することが要求される。特に、ターボチヤ
ージヤー付エンジンにおいては、圧縮比が高く、最大効
率を維持するためには、点火時期を最適なものとするこ
とが要求される。

従来のノツク制御装置にあつては、ノツクセンサからの
信号の内、イグニツシヨンによる点火ノイズをマスク
し、ノツク信号を検出して、該ノツク信号によつて、一
定量遅角する方法がとられている。すなわち、イグニツ
シヨンタイミング間に生じたノツクによつて一定量（例
えば0.4度）をリタードし、ノツク信号があるか無いか
によつてリタードするか否かを決め、ノツクがあると一
定量ずつステツプ的にリタードさせる（いわゆるステツ
プリタード）方式が採られていた。

このようなノツキングの発生する頻度が高く、しかも重
度のノツキングが連続して生じ易い領域は、アイドリン
グ状態からの急加速時である。しかし、従来のノツク制
御装置は、ノツキングが生じるとエンジン回転数に無関
係にエンジンの点火時期を一定量遅延させることにより
ノツキングを除去していた。しかも、従来のノツク制御
装置はエンジン回転数に無関係に、ノツキングが生じる
と一定量エンジンの点火時期を遅延させるようにしてい
るため、低速時のノツキングに対応できるエンジン点火
時期の遅延量に設定すると、中高速回転時における点火
時期性能を損い、エンジン性能を充分発揮することがで
きなくなるところから一般に中高速回転時の点火時期性
能を良好に行い得る遅延量となつている。

このようにしてノツキングが生じた場合、一定量点火時
期を遅角してノツキングが生じない点火時期に制御を行
つている。すなわち、１ノツキングが生じる毎に一定量
ずつ点火時期を遅角していき、ノツキングが消滅するま
で点火時期の遅角は行われる。ノツキングが消滅した時
点の点火時期は必ずしも最適点火位置とは限らないの
で、再び電子進角作用が働き、点火時期は進角してい
く。

しかしながら、このように従来の方法によつたのでは連
結してノツキングが生じる急加速の場合、リタード量が
小さい（１ステツプの）ためノツクに対する制御応答が
悪く、走行性が著しく悪いという欠点を有していた。

このような欠点を解消するものとして、特開昭５５−１
５６２６０号公報に記載された方法が提案されている。
これによれば、ノック検出信号をある時定数の積分回路
で積分し、その積分出力に応じてリタード量を制御する
ものにおいて、急加速検出手段を設け、急加速が検出さ
れたとき、前記積分回路の時定数を小さな値に変更し、
これによりリタード量を大きな値に補正して、速やかに
ノックを低減するようにしている。

しかし、この公報記載の従来技術では、急加速検出信号
とノック検出信号のアンド条件が成立した時間のみ、リ
タード量を補正するようにしていることから、急加速か
ら吸入空気量の変化がなくなる状態に移行する緩るい変
化状態のときには、リタード量が補正前の値に戻されて
しまう。ところが、そのような移行過程ではエンジンの
運転状態が不安定で、ノックが生じやすい条件が継続し
ていることが多いから、上記公報のノック制御によれ
ば、急加速から一定加速への移行過程で再び強いノック
が発生する恐れがあるという欠点がある。

本発明の目的は、急加速から吸入空気量の変化がなくな
るまでの移行過程をも含めて、急加速時の強いノックを
速やかに抑制することができ、かつマイクロコンピュー
タを用いて実現できるノック制御装置を提供することに
ある。

本発明の要旨は次の如くである。すなわち、エンジンの
ノック領域は、第１図Ａの領域すなわち、通常走行領域
においてａであるものが、急加速によつて、すなわち、
加速領域Ｂにおいては、ａ₁ に変化する。これは、第１
図斜線で示すノツク領域の拡大である。これに対し、ノ
ツク制御装置によつてノツク領域限界線に追従する応答
が遅れるため、第１図ｂに示す如く、ノツク領域内の点
火時期を得ることになることを実験によつて確認した。
そこで、本発明は、急加速を検出する手段を設け、急加
速を検出したときは、ノツク制御による点火時期リター
ド量を決めるゲインを大きくすることにより急加速時の
ノツクを制御しようというものである。

すなわち、ノックの程度に応じて予め定められたリター
ド量ずつ点火時期を遅角させる制御を含んでなるノック
制御装置において、エンジンの加速の大きさを検出し、
その加速の大きさが所定値以上のとき急加速検出信号を
出力する加速検出手段と、前記ノック検出信号がノック
有りで、かつ前記急加速検出信号が出力されたことを条
件に一定時間動作するタイマと、このタイマが動作して
いる間、ノックの程度に応じた前記リタード量に予め定
められた補正リタード量を加算するリタード量補正手段
とを設け、前記タイマは、前記急加速検出信号が出力さ
れてから少なくとも急加速における吸入空気量の変化が
なくなるまで動作するように設定して、急加速から吸入
空気量の変化がなくなるまで移行過程をも含めて、急加
速時の強いノックを速やかに抑制するようにしたのであ
る。また、タイマ時間の設定は、エンジンの試験運転時
等にソフト的に簡単に調整しながら行なえるので、マイ
クロコンピュータを用いて構成する場合に好適である。

以下、本発明の実施例について説明する。

第２図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、マイクロコンピュータ１にはメインセンサ
であるクランク角センサ２と、空気流量センサ３と、冷
却水温センサ４とが接続されている。また、このマイク
ロコンピュータ１には、ノツクセンサ１００より出力さ
れるノツク信号が処理回路１０１を介して入力される。
また、このマイクロコンピュータ１にはアクチユエータ
としてインジエクタ５と点火コイル６とが接続されてい
る。

ノツクセンサ１００とノツク信号処理回路１０１は第３
図に示す如き構成を有している。すなわち、ノツク信号
処理回路１０１は、直流成分を除去するための交流結合
回路１１２、スパークタイミングに同期して点火ノイズ
をカツトするためのゲートを有する点火ノイズカツト回
路１１３、ノツク信号をバンドパスさせるためのバンド
パスフイルタ（ＢＰＦ）１１４、ＢＰＦ１１４の出力に
より入力信号比率に比例して自己の増幅器のゲインを制
御する自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）１６０、ＡＧＣ
出力に対して所定のタイミングの区間マスクするマスク
回路１５０、マスク回路１５０を介したＡＧＣ回路１６
０からの入力によりノツク信号の平均値を得るためのバ
ツクグラウンドレベル（ＢＧＬ）検出回路１１９、ＢＧ
Ｌ検出回路１１９の出力を増幅してＡＧＣ回路１６０に
フイードバツクさせるための増幅器１６１、マスク回路
１５０の出力を増幅する増幅器１５１、ＢＧＬ検出回路
１１９の出力電圧と増幅器１５１の出力信号とを比較し
てノツキングに比例した遅角信号を発生する比較器１１
８、比較器１１８の出力に所定のタイミングでマスクを
かけて出力するマスク回路１５３よりなる。

次に、以上の構成の動作を第４図の波形に基づき説明す
る。第４図(1)は、点火タイミング波形を示し、実際に
は、この波形信号が図示されていない無接点点火装置の
パワートランジスタのベース信号である。Ｈレベルでパ
ワートランジスタがオン（ＯＮ）で、Ｌレベルでパワー
トランジスタはオフ（ＯＦＦ）となる。図示されていな
い点火コイルでの火花はＯＮからＯＦＦに切替る過程で
発生する。第４図(2)の信号Ｓ２は上記ベース信号を入
力としＯＮからＯＦＦになる時にトリガされて一定幅
（ｔ₁ ）のパルス信号を発生する単安定回路の一定幅パ
ルス出力信号である。

第４図(3)はレベルアツプされたノツクセンサ１００の
出力を示している。ノツクセンサ１００で検出される信
号は直流ゼロ(0)レベルを基準として正負に振れる信号
である。第４図(3)は図示されていない定電流回路によ
りバイアスされたセンサ出力を示している。

交流結合回路１１２は、直流成分を除去するため設け
る。更にノツキング周波数領域で共振を起こさせるべく
役割を持たせることがある。交流結合回路１１２で直流
バイアスを除去したことによつて、次段での点火ノイズ
カツト回路１１３でのノイズカツト性能の向上に著しい
寄与を呈する。これは、直流バイアスを除去した後に点
火ノイズをカツトしないと点火ノイズをカツトできない
からである。点火ノイズカツト回路１１３は、単安定回
路の第４図(2)に示す如きパルス出力によつて制御をう
ける。点火ノイズカツト回路の出力を第４図(4)に示し
ている。これによつて点火ノイズカツトがなされる。

ＢＰＦ１１４は、ノツク信号を強調（他の信号を減衰さ
せる）させて出力するもので、ノツキングのノツク信号
より高い周波数で少し減衰のある特性を持つている。Ａ
ＧＣ回路１６０は増幅器１６１を介したＢＧＬ回路１１
９からのフイードバツク信号を受けてそれ自体のゲイン
をフイードバツク信号、即ちＢＧＬ出力に反比例させて
変化させる。マスク回路１５０では所定のタイミングで
ＡＧＣ回路１６０の出力に対してマスクをかける。この
マスクは第４図(4)のパルス信号Ｓ２によつてなされ
る。このマスク回路１５０の出力をうけてＢＧＬ検出回
路１１９はＢＧＬの検出を行う。比較回路１１８は、Ｂ
ＧＬ検出回路１１９のＢＧＬ出力（電圧）と増幅器１５
１の出力を比較器１１８Ａで行い、増幅器１５１の出力
と基準電圧との比較を比較器１１８Ｂで行う。この時の
両信号の様子は第４図(5)に示す。比較回路１１８の比
較器１１８Ａは、ＢＧＬ出力よりも大きい増幅器１５１
の出力のみを整形して出力する。更に、比較器１１８Ｂ
はマイナス端子に印加される基準電圧（この電圧はノツ
ク信号の異常振幅を制限するための基準値）よりも高い
レベルの増幅器１５１の出力を除去する。これによつて
ノツク信号の中の異常に高い電圧はクランプされる。こ
の比較器１１８の出力がマスク回路１５３に入力して直
流レベルに変換され、該直流レベル信号が求めるべきノ
ツク信号となる。ここで、マスク回路１５３は高速回転
時に吸気筒より発生するノツク信号に類似の雑音を除去
する役割を持つ。

第４図(6)は比較器１１８で検出されたノツク信号を示
している。この第４図(6)に示す如きパルス信号がマイ
クロコンピユータ１内に入力され、第４図(7)に示す如
くノツクカウンタによつてカウントされる。このカウン
タ値に比例して、第４図(8)に示す如く、点火時期がリ
タードされる。

一方、吸入空気量は走行速度（エンジン回転数）によつ
て変化することが知られている。また、吸入空気量は、
加速すなわち、スロツトルバルブを開くと多くの空気量
が供給される。これを特性図で見ると、第５図(a)に示
す如く、Ａ領域（これは第４図図示Ａ領域に対応する）
の低速時（低吸入空気量領域）より、急加速時すなわち
第５図(a)図示Ｂ領域（これは第１図図示Ｂ領域に対応
する）に入ると急激に吸入空気量Ｑ_ａが増加し、高吸入
空気量領域すなわち、Ｃ領域（これは第１図図示Ｃ領域
に対応する）に到達する。この吸入空気量の特性におい
てＢ領域における吸入空気量は、急激に増加しており、
この変化分ΔＱ_ａを検出し、所定値より大きいときは急
加速と判断することができる。すなわち、各領域におけ
る吸入空気量より前回吸入空気量を減算することによつ
て、第５図(b)に示す如く変化分ΔＱ_ａが得られる。こ
れが、例えば所定値Ｓ／Ｌを超えたときを急加速とすれ
ば、検出が容易となる。この急加速の検出をすると、マ
イクロコンピユータ１内のタイマを第５図(c)の如くＯ
Ｎする。このタイマは、所定時間（例えば１００ｍse
c）ＯＮしつづけるものである。

このタイマの設定時間は、第５図に示したように、ΔＱ
_aがＳ／Ｌを下回った緩加速状態になっても、大きなリ
タード量によるノック制御を行なわせるため、急加速検
出信号が出力されてから少なくとも急加速における吸入
空気量の変化がなくなるまで動作するように設定する。
この一定加速状態に達するに要する時間は、通常の急加
速ではほぼ定まるものである。

このタイマが作動するとこのタイマが作動している間マ
イクロコンピユータ１内において、ノツクセンサ１００
からのノツク信号によつてリタードするリタード量のゲ
インを第６図Ａより第６図Ｂの如くかさ上げしてリター
ド量をきめる。これによつて、急加速時のリタードゲイ
ンが変わる。

この一連の制御を第７図に示すフローチヤートによつて
説明する。まず、ステツプ５０においてリフアレンス割
込があると、ステツプ５１においてノツクカウンタの値
を読み出す。次にステツプ５２において、この読み出し
たカウント値が「０」か否かを判定する。このステツプ
５２において、カウント値が「０」であると判定すると
そのままリターンされる。また、ステツプ５２におい
て、ノツクカウンタのカウント値が「０」でないと判定
するとステツプ５３においてノツクカウンタの値からリ
タード量θ_Retを求める。このリタード量θ_Retが求めら
れるとステツプ５４において、タイマが作動しているか
否かを判定する。このステツプ５４においてタイマ作動
中であると判定すると、ステツプ５５において、通常の
リタード量θ_Retのゲインを変えてリタード量θ_Ret′を
リタード量として出力する。また、ステツプ５４におい
てタイマ作動中でないと判定するとステツプ５６におい
て吸入空気量の変化分ΔＱ_ａが所定値Ｓ／Ｌより大きい
か否かを判定する。ΔＱ_ａの求め方は今回測定した吸入
空気量Ｑ_ａから前回吸入した空気量Ｑ_ａ′を減ずる、す
なわち ΔＱ_ａ＝Ｑ_ａ−Ｑ_ａ′ で求める。この吸入空気量変化分ΔＱ_ａが所定値より大
きいと判定すると、ステツプ５７においてタイマを起動
してステツプ５５に移る。また、ステツプ５６において
吸入空気量の変化分ΔＱ_ａが所定値Ｓ／Ｌより大きくな
いと判定するとステツプ５８に移る。

また、ステツプ５５において通常のリタード量θ_Retの
ゲインを変えてθ_Ret′をリタード量とするとステツプ
５８において、点火時期をリタード量θ_Ret′分リター
ドさせた点火時期とする。このステツプ５８において点
火時期θ_igが定まると、ステツプ５９においてこの点火
時期θ_igを出力してノツクカウンタをクリアする。

したがつて、本実施例によれば、急加速時の点火時期リ
タード量を大きくすることができ、ノツキング状態を短
い時間にすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、急加速から吸入
空気量の変化がなくなるまでの移行過程をも含めて、急
加速時の強いノツクを速やかに抑制することができ、か
つマイクロコンピュータを用いて容易に実現できる。

また、ノック有りのときのみ、急加速検出信号が出力さ
れてから一定時間、補正リタード量を加算するようにし
ていることから、急加速が検出されてもノツクが発生し
ていないときには、遅角増量されないから、加速性能が
損なわれることがなく、しかも必要以上に遅角されない
ことから燃費の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加速時の点火時期の時間特性を示した図、第２
図は本発明の実施例を示す回路図、第３図は第２図図示
ノツク信号処理回路の詳細回路図、第４図は第３図図示
回路のタイムチヤート、第５図(a)は吸入空気量の特性
図、第５図(b)は吸入空気量変化分を示す図、第５図(c)
はタイマの作動状態を示す図、第６図はリタード量とノ
ツクカウンタとの関係を示す図、第７図は本発明の制御
フローチヤートである。 １……マイクロコンピユータ、１００……ノツクセン
サ、１０１……ノツク信号処理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロコンピュータを含んで構成され、
   制御周期ごとにエンジンのノック検出信号を取り込み、
   ノックの程度に応じて予め定められたリタード量ずつ点
   火時期を遅角させる制御を含んでなるノック制御装置に
   おいて、 エンジンの加速の大きさを検出し、その加速の大きさが
   所定値以上のとき急加速検出信号を出力する加速検出手
   段と、 前記ノック検出信号がノック有りで、かつ前記急加速検
   出信号が出力されたことを条件に一定時間動作するタイ
   マと、 このタイマが動作している間、ノックの程度に応じた前
   記リタード量に予め定められた補正リタード量を加算す
   るリタード量補正手段とを設け、 前記タイマは、前記急加速検出信号が出力されてから少
   なくとも急加速における吸入空気量の変化がなくなるま
   で動作するように設定されたことを特徴とするノック制
   御装置。