JPH11257198A - エンジンの制御装置及びエンジンの異常燃焼検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの燃焼室に設けられた点火プラグ１の
対向電極２，３間を流れるイオン電流信号ｉに基づいて
ノッキングを検出する異常燃焼検出装置Ｂを備え、ノッ
キング発生時には点火時期θを遅角側に補正するように
したエンジンの制御装置Ａにおいて、エンジンの信頼性
を損なうことなくさらなる出力向上及び燃費低減を図
る。 【解決手段】所定のｎ0回の燃焼サイクルに亘ってイオ
ン電流信号ｉの変動状態値Ｐｉを検出し、その複数の変
動状態値Ｐｉに基づいて、判定値演算部によりｎ0回の
燃焼サイクルにおけるエンジンの燃焼状態を反映する判
定値Ｐｔを演算する。判定値Ｐｔに基づいて微小ノック
を検出し、微小ノックが発生しない範囲で点火時期θを
最大限に進角側に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのノッキ
ングを抑制するようにエンジン制御を行うエンジンの制
御装置、及びそのノッキング等の異常燃焼状態を検出す
る異常燃焼検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリンエンジンには、燃焼エ
ネルギーを最も有効にクランク軸に伝えるための最良の
点火時期（Minimum adovance for the Best Torque：以
下ＭＢＴという）が存在するが、中高負荷域や加速運転
状態等にあるときにはノッキングの発生を防止するため
に点火時期をＭＢＴよりも遅らせており、しかも、その
ノッキングの発生条件は吸気の状態や燃料性状等によっ
て大きく変化する。

【０００３】このため、従来より、エンジンの燃焼室に
圧電体等からなるノックセンサを配設して、このノッキ
ングセンサにより燃焼圧の変動（圧力振動）に基づいて
ノッキングを検出し、ノッキング発生の検出時には、点
火時期を遅角側に補正することで異常燃焼を抑制するよ
うにしたエンジンの制御装置が知られている。

【０００４】また、近年では、例えば特開平９−２７３
４７０号公報に開示されるように、点火プラグの対向電
極間を流れるイオン電流信号から燃焼イオンの状態を検
出し、この検出結果に基づいてエンジンの失火やノッキ
ング等の異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置を備えた
ものもあり、このものでは、上記のノックセンサを用い
たものに比べてカム軸やバルブの振動等に起因するノイ
ズが少ないので、より高精度に燃焼状態の変動を検出で
き、よって、ノッキング等の検出精度が向上するるとい
う利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
如きエンジンの制御装置において、ノッキングが検出さ
れない範囲で点火時期を最大限に進角側に設定すると、
点火時期をある程度余裕を持って設定した場合に比べ、
長期間使用した後のエンジン性能が大きく低下してしま
い、信頼性を損なう虞れがある。すなわち、点火時期を
最大限に進角設定すると、長期使用後のエンジンにノッ
キングによる圧力変動に起因するダメージのような症状
が見られ、このことで大きな性能低下が生じていると考
えられている。

【０００６】このため、上記従来のエンジンの制御装置
においては、後者のようにノッキング検出精度を高めた
ものであっても、信頼性を重視すれば、点火時期をノッ
キング限界よりもかなり遅角側に設定せざるを得ないこ
とになり、その分だけ出力向上及び燃費低減の余地が残
る。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、エンジンの燃焼状態の
検出に工夫を凝らして、エンジンの信頼性を損なうこと
なくさらなる出力向上及び燃費低減を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発明者は、エンジンの長期間使用後の性能
低下が、従来までの手法では検出できないような微小な
ノッキング（以下、微小ノックという）に起因するもの
であるとみなし、この微小ノックを複数回の燃焼サイク
ルにおけるセンサ出力値を統計処理することにより確実
に検出して、微小ノックが起こらない範囲で最大限に高
出力かつ低燃費寄りのエンジン制御を行うようにした。

【０００９】具体的に、請求項１記載の発明では、エン
ジンの燃焼室に設けられた対向電極間を流れるイオン電
流信号に基づいてノッキング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、該ノッキングを抑制するようにエン
ジンの運転状態を制御するノッキング抑制制御手段とを
備えたエンジンの制御装置を前提とする。そして、上記
ノッキング検出手段として、気筒の１回の燃焼サイクル
におけるイオン電流信号の変動状態を表す変動状態値を
検出する変動状態値検出部と、該変動状態値検出部によ
り複数の燃焼サイクルに亘って検出された変動状態値に
基づいて、上記複数の燃焼サイクルにおけるエンジンの
燃焼状態に係る判定値を演算する判定値演算部と、上記
判定値に基づいてノッキングを判定する第１の判定部と
を備える構成とする。

【００１０】この構成によれば、複数の燃焼サイクルに
亘って検出されたイオン電流信号の変動状態値に基づい
て、上記複数の燃焼サイクルにおけるエンジンの燃焼状
態に係る判定値が判定値演算部により演算される。そし
て、その判定値に基づいてノッキングを判定すること
で、気筒の１回の燃焼サイクルにおける変動状態値から
は検出できない微小ノックを検出することができる。こ
のことで、微小ノックの検出結果に基づいて、該微小ノ
ックの発生を防止してエンジンの信頼性を確保しつつ、
出力向上及び燃費低減を図ることができる。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明における判定値は、複数の変動状態値の統計的分散
値とする。このことで、微小ノックを判定するための判
定値が具体化され、この判定値に基づく判定により微小
ノックを確実に検出できる。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明における判定値は、複数の変動状態値の移動平均値
とする。このことで、請求項２記載の発明と同様、微小
ノックを判定するための判定値が具体化される。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項２又は３
記載の発明における変動状態値は、イオン電流信号の最
大値及び最小値の間の偏差値とする。このことで、イオ
ン電流信号の変動状態値が具体化され、最大値及び最小
値の間の偏差値を用いることで、イオン電流信号の変動
状態を反映する値が得られる。

【００１４】請求項５記載の発明では、請求項１〜４の
いずれか１つに記載の発明におけるノッキング検出手段
は、エンジンの運転状態がその要求トルクの増大に対応
して燃料増量するエンリッチ領域にあるときに、第１の
判定部によるノッキング判定を行うものとする。

【００１５】すなわち、一般に、上記エンリッチ領域に
おいてはノッキング抑制のために点火時期を遅角側に設
定する制御が行われており、これに伴い排ガス温度が上
昇するので、触媒の冷却のためにも燃料を増量する必要
がある。これに対し、本発明では、第１判定部によって
微小ノックを検出することができるので、上記エンリッ
チ領域にあっても、微小ノックが発生しない範囲で点火
時期を最大限に進角設定することができ、これにより、
燃料の増量を少なくしてその分燃費を低減することがで
きる。

【００１６】請求項６記載の発明では、請求項１又は５
記載の発明におけるノッキング検出手段は、変動状態値
検出部によって検出された気筒の１回の燃焼サイクルに
おける変動状態値に基づいてノッキングを判定する第２
の判定部を備え、エンジンの定常運転状態では第１の判
定部によるノッキング判定を行う一方、エンジンの過渡
運転状態では上記第２の判定部によるノッキング判定を
行う構成とする。

【００１７】この構成によれば、エンジンの過渡運転状
態では、１回の燃焼サイクルにおける変動状態値に基づ
いて、第２の判定部により従来までと同様にノッキング
の判定が行われ、この判定結果に基づいてノッキング抑
制制御手段による制御が実行される。ここで、上記第２
の判定部によるノッキング判定は１回の燃焼サイクルの
間に行われるので、第１の判定部による微小ノックの判
定に比べて短時間で実行することができ、よって、過渡
運転状態であってもエンジンの運転状態の変化に遅れず
に適切なノッキング抑制制御を行うことができる。

【００１８】請求項７記載の発明では、請求項６記載の
発明におけるノッキング抑制制御手段は、ノッキング検
出手段の第１の判定部によりノッキング判定が行われた
ときには、エンジン制御の度合を第２の判定部によりノ
ッキング判定が行われたときよりも小さくする構成とす
る。

【００１９】このことで、エンジンの定常運転状態で微
小ノックが検出されたときには、ノッキング抑制制御手
段によるエンジン制御の度合が比較的小さくされるの
で、ノッキング抑制制御に伴う出力低下・燃費悪化を防
止できる。一方、過渡運転状態で従来までと同様にノッ
キングが検出されたときには、エンジン制御の度合を比
較的大きくして、大きな燃焼圧の変動を伴うノッキング
を速やかに抑制することができる。

【００２０】請求項８記載の発明は、エンジンの燃焼室
に設けられた対向電極間を流れるイオン電流信号に基づ
いて異常燃焼状態を検出するようにした異常燃焼検出装
置を前提とする。そして、気筒の１回の燃焼サイクルに
おけるイオン電流信号の変動状態を表す変動状態値を検
出する変動状態値検出部と、該変動状態値検出部により
複数の燃焼サイクルに亘って検出された変動状態値に基
づいて、上記複数の燃焼サイクルにおけるエンジンの燃
焼状態に係る判定値を演算する判定値演算部と、上記判
定値に基づいて異常燃焼状態を判定する異常燃焼判定部
とを備える構成とする。

【００２１】この構成によれば、複数の燃焼サイクルに
亘って検出されたイオン電流信号の変動状態値に基づい
て、上記複数の燃焼サイクルにおけるエンジンの燃焼状
態に係る判定値が判定値演算部により演算される。そし
て、その判定値に基づいて燃焼状態を判定することで、
気筒の１回の燃焼サイクルにおける変動状態値からは検
出できない微小な燃焼変動を検出できる。よって、例え
ばエンジンの失火やノッキングの検出精度を高めること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２３】図１は、本発明の実施形態に係るエンジン
の制御装置Ａの概略構成を示し、この制御装置Ａは、図
示しないエンジンの燃焼室に設けられた点火プラグ１の
対向電極すなわち正極２及び負極３の間の放電ギャップ
を流れるイオン電流に基づいてエンジンの燃焼状態を検
出し、この検出結果に対応してエンジン制御を行うもの
である。

【００２４】上記図１において、４は点火プラグ１の対
向電極２，３間に高電圧をかけて放電させる点火回路で
ある。この点火回路４は、ＥＣＵ（Electronic Control
Unit）５からの制御信号によりパワートランジスタ６
をスイッチング作動させて、バッテリ７から１次コイル
８ａに流れる電流を遮断することで、２次コイル８ｂ側
に誘導起電力により対向電極２，３間の放電開始電圧を
超える高電圧を発生させるようになっている。尚、９は
電磁誘導の媒体となって磁気エネルギーを蓄積する鉄心
である。

【００２５】また、１０は点火プラグ１の対向電極２，
３間を流れるイオン電流を検出するための検出ユニット
である。この検出ユニット１０は、レギュレータ１１を
介して点火回路４の２次コイル８ｂに接続されたイオン
電源部１２と、このイオン電源部１２の電圧値を検出し
て上記点火プラグ１の対向電極２，３間を流れるイオン
電流値に変換する変換回路１３とを備えており、該変換
回路１３から出力されるイオン電流信号ｉを比較回路１
４により予め設定した参照信号と比較演算し、演算後の
信号を波形整形回路１５を介してＥＣＵ５に対し出力す
る。さらに、上記検出ユニット１０には、変換回路１３
から出力されたイオン電流信号ｉの例えば4.5〜25kHzの
周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰ
Ｆ）１６が設けられ、このＢＰＦ１６を通過したイオン
電流信号ｉは上記波形整形回路１５を介して出力され
て、ＥＣＵ５に入力される。

【００２６】上記ＥＣＵ５は、検出ユニット１０からの
出力信号の他に、図示しないがエンジンに吸気を供給す
る吸気通路に設けられて吸気流量を検出するエアフロー
センサ２０、該エアフローセンサ２０よりも下流側の吸
気通路に設けられたスロットル弁の開度を検出するスロ
ットルセンサ２１、エンジンのクランク軸の回転角度
（°ＣＡ）を検出するクランク角センサ２２等からの出
力信号を受け入れる。一方、上記ＥＣＵ５からは、点火
回路４のパワートランジスタ６に対して点火制御信号が
出力される他、エンジンの燃焼室に連通する吸気ポート
に燃料を噴射供給するインジェクタ２３に対してパルス
信号が出力され、そのパルス幅に応じた分量の燃料を供
給するようになっている。

【００２７】また、本発明の特徴として、上記ＥＣＵ５
は、検出ユニット１０から入力されるイオン電流信号ｉ
の１回の燃焼サイクルにおける変動状態を表す変動状態
値Ｐｉを算出し、この変動状態値Ｐｉに基づいて、異音
を伴う大きなノッキング（以下、可聴ノックという）を
判定する一方、所定の複数回の燃焼サイクルにおける上
記変動状態値Ｐｉを統計処理し、その結果に基づいて、
異音が聞き取れないような微小なノッキング（以下、微
小ノックという）の発生を判定する２通りの異常燃焼判
定を行う。そして、上記可聴ノック又は微小ノックが判
定されたとき、それぞれ点火時期θを遅角側に補正して
異常燃焼を抑制するノッキング抑制制御を行うようにな
っている。

【００２８】以下、具体的に、図２に示すフローチャー
ト図に基づいて上記ＥＣＵ５による微小ノック、可聴ノ
ック等の異常燃焼状態の判定手順について説明する。こ
の異常燃焼判定は、ＥＣＵ５内のクロック発振に同期し
て例えば４ｍｓ毎に実行すればよく、また、後述の点火
時期制御と同様にエンジン回転に同期して実行してもよ
い。

【００２９】まず、同図のステップＳ１では、クランク
角センサ２２からの信号に基づいてイオン電流検出時期
（例えば、上死点後１０°〜４０°ＣＡ）であるか否か
を判定し、検出時期でないＮＯであればリターンする一
方、検出時期でＹＥＳであればステップＳ２に進んで、
検出ユニット１０からイオン電流信号ｉを入力して、続
くステップＳ３でその入力値をＥＣＵ５のメモり領域ａ
に記憶する。そして、ステップＳ４では、イオン電流検
出時期の終了（例えば、上死点後４０°ＣＡ以降）を判
定し、まだ終了していないＮＯであれば上記ステップＳ
１にリターンする一方、終了していてＹＥＳであればス
テップＳ５に進む。

【００３０】つまり、イオン電流検出期間における４ｍ
ｓ毎のイオン電流信号ｉの値を全てメモリ領域ａに記憶
する。ここで、イオン電流信号ｉはエンジンの燃焼状態
の変化を反映して変動するので、例えば図３に示すよう
にノッキングの発生によって燃焼室内のガス圧が振動的
に変動している場合、これに対応するイオン電流信号ｉ
の値は、例えばＢＰＦ１６通過後の値を図４に示すよう
に、振動的に変動する。

【００３１】そこで、上記ステップＳ５では、メモリ領
域ａに記憶されたイオン電流信号ｉの値に基づいて、イ
オン電流検出期間におけるイオン電流信号ｉの変動状態
を表す変動状態値Ｐｉを算出する。具体的には、図５に
示すように、記憶したイオン電流信号ｉの最大値ｉmax
と最小値ｉminとの偏差の絶対値（Peak to Peak）を変
動状態値Ｐｉとすることで、イオン電流信号ｉの変動す
なわち燃焼状態の変動を反映する変動状態値Ｐｉが得ら
れる。

【００３２】Ｐｉ ＝ ｉmax−ｉmin 尚、上記変動状態値Ｐｉとしては、以下の（数１）に示
すように複数のイオン電流信号ｉの変化量の積分値を用
いてもよく、また、フーリエ変換によりイオン電流信号
ｉを周波数領域で評価するようにしてもよい。

【００３３】

【数１】

【００３４】そして、ステップＳ６では、上記ステップ
Ｓ５で算出した変動状態値Ｐｉをメモリ領域ｂに記憶
し、続くステップＳ７でサイクル値ｎをインクリメント
した後、ステップＳ８に進んでメモリ領域ａをクリアす
る。ステップＳ９では、サイクル値ｎが所定の設定値ｎ
0（例えば数百回程度）であるか否か、つまり変動状態
値Ｐｉをｎ0サイクルに亘って算出したか否かを判定
し、ｎ＝ｎ0でないＮＯであればステップＳ１にリター
ンする一方、ｎ＝ｎ0になってＹＥＳであればステップ
Ｓ１０に進んで、メモリ領域ｂに記憶したｎ0個の変動
状態値Ｐｉに基づいて、エンジンの異常燃焼状態を判定
するための判定値Ｐｔを算出する。

【００３５】つまり、上記ｎ0回の燃焼サイクルに亘る
変動状態値Ｐｉを算出し、そのｎ0個の変動状態値Ｐｉ
に基づいて微小ノック等のエンジンの異常燃焼状態を判
定する。

【００３６】上記判定値Ｐｔとしては、具体的に以下の
（数２）に示すように、ｎ0個の変動状態値Ｐｉの統計
的分散値を用いる。このことで、後述の如く微小ノック
の発生を正確に判定することができる。

【００３７】

【数２】

【００３８】続いて、ステップＳ１１では、判定値Ｐｔ
を極く小さな設定値Ｐｔｓと比較して、この設定値Ｐｔ
ｓよりも小さいＹＥＳならば、ステップＳ１２に進み、
燃焼変動が極めて小さいことからエンジンが失火状態に
なっていると判定する。一方、判定値Ｐｔが設定値Ｐｔ
ｓ以上であれば、エンジンは失火状態になっていないの
で、ステップＳ１３に進んでメモリ領域ｂをクリアする
とともに、サイクル値ｎを初期化（ｎ＝０）して、しか
る後にリターンする。

【００３９】尚、上記判定値Ｐｔとしては、以下の（数
３）に示すように複数の変動状態値Ｐｉの移動平均値を
用いるようにしてもよく、さらに、複数の変動状態値Ｐ
ｉの最大値と最小値との偏差を用いるようにしてもよ
い。

【００４０】

【数３】

【００４１】上記図２のフローにおいて、ステップＳ５
が、１回の燃焼サイクルにおけるイオン電流信号ｉの変
動状態を表す変動状態値Ｐｉを検出する変動状態値検出
部５ａに対応しており、また、ステップＳ１０が、複数
の燃焼サイクルに亘って検出された複数の変動状態値Ｐ
ｉに基づいて、上記複数の燃焼サイクルにおけるエンジ
ンの燃焼状態を反映する判定値Ｐｔを演算する判定値演
算部５ｂに対応している。

【００４２】次に、上述の如く算出した変動状態値Ｐｉ
又は判定値Ｐｔに基づいてノッキングを抑制する点火制
御の手順について、図６に示すフローチャート図に基づ
いて具体的に説明する。この点火制御は、クランク角セ
ンサ２２からの入力信号に基づいて、エンジン回転に同
期して実行すればよい。

【００４３】まず、同図のステップＴ１で各種センサか
らの信号を入力し、続くステップＴ２では、エンジン回
転数及びエンジンの負荷状態に基づいて予め設定された
マップから点火時期の基本値θbaseを読み込む。ここ
で、エンジン回転数はクランク角センサ２２からの入力
値に基づいて算出されるものであり、また、エンジンの
負荷状態としては、例えばエアフローセンサ２０からの
入力値と上記エンジン回転数とにより演算される吸気充
填効率を用いる。

【００４４】続いて、ステップＴ３では、エンジン回転
数及びエンジンの負荷状態に基づいて、エンジンの運転
状態が所定のエンリッチ領域にあるか否かを判定する。
このエンリッチ領域は、例えば図７に示すように低回転
域でかつ中負荷域の所定領域であり、エンジンへの要求
トルクが高いことから燃料噴射量を多めに（エンリッ
チ）設定している。また、エンリッチ領域では一般にノ
ッキングが発生しやすいことから、ノッキングの抑制の
ために点火時期の基本値θbaseを予め遅角側に設定して
おり、これに伴い排ガス温度が高くなることによる触媒
の温度上昇を抑制するためにも、燃料噴射量を多めに設
定する必要があり、例えば、混合気の空燃比はＡ/Ｆ＝
１３程度に設定されている。

【００４５】上記ステップＴ３において、エンジンの運
転状態がエンリッチ領域にないＮＯと判定されればステ
ップＴ４に進む一方、エンリッチ領域にあるＹＥＳと判
定されればステップＴ９に進む。上記ステップＴ４で
は、今度はエンジンの運転領域が高負荷域にあるか否か
を判定し、高負荷域にあるＹＥＳと判定されればステッ
プＴ１０に進む一方、高負荷域にないＮＯと判定されれ
ば、ステップＴ５に進んで点火時期の補正係数θkc＝０
として、ステップＴ６に進む。そして、このステップＴ
６で基本値θbaseから抑制値θkcを減算して点火時期θ
を演算し、続くステップＴ７でクランク角センサ２２か
らの信号に基づいて点火時期になったことを判定し、点
火時期になれば（ＹＥＳ）、ステップＴ８に進んで点火
回路４に点火制御信号を出力し、しかる後にリターンす
る。

【００４６】つまり、エンジンの運転状態がエンリッチ
領域にも高負荷域にもなければ、ノッキングは殆ど発生
しないと考えられるので、点火時期θの遅角側への補正
は行わない。

【００４７】一方、上記ステップＴ３でエンジンの運転
状態がエンリッチ領域にあるＹＥＳと判定されて進んだ
ステップＴ９では、今度は、エアフローセンサ２０又は
スロットルセンサ２１からの出力の変化に基づいて、エ
ンジンが過渡運転状態になっているか否かを判定する。
すなわち、上記いずれかのセンサ出力の変化が所定以上
に大きければ、過渡運転状態であるＹＥＳと判定してス
テップＴ１０に進む一方、所定以下で過渡運転状態でな
いＮＯと判定すれば、ステップＴ１３に進む。

【００４８】そして、上記ステップＴ１０では、上述の
異常燃焼判定のフローのステップＳ５（図２参照）で演
算された状態判定値Ｐｉを、予め設定したしきい値Ｐｉ
0と比較する。すなわち、Ｐｉ≧Ｐｉ0でＹＥＳであれ
ば、１回の燃焼サイクルにおけるイオン電流信号ｉの変
動がかなり大きいので、可聴ノックが発生していると判
定してステップＴ１１に進み、点火時期の補正係数θkc
を所定値αとして、上記ステップＴ６〜Ｔ８に進み、点
火時期を上記所定値αだけ遅角側に補正して点火実行す
る。一方、Ｐｉ＜Ｐｉ0でＮＯであれば可聴ノックは発
生していないと判定し、ステップＴ１２で補正係数θkc
＝０として、上記ステップＴ６〜Ｔ８に進む。

【００４９】つまり、エンジンの運転状態がエンリッチ
領域にあってかつ過渡運転状態になっているか、又は高
負荷域にある場合には、エンジンに与えるダメージの大
きい可聴ノックを判定し、可聴ノック発生時には点火時
期θを遅角側に比較的大きく補正して速やかに異常燃焼
を解消するようにしている。尚、上記所定値αは、予め
設定した初期値を制御サイクルの進行に伴い漸減するよ
うにしており、これにより、点火時期は遅角側に補正さ
れた後に次第に進角側に戻される。

【００５０】これに対し、上記ステップＴ９でエンジン
の運転状態が過渡状態にないＮＯと判定されて進んだス
テップＴ１３では、上述の異常燃焼判定のフローのステ
ップＳ１０で演算された判定値Ｐｔを、予め設定したし
きい値Ｐｔ0と比較する。そして、Ｐｔ≧Ｐｔ0でＹＥＳ
であれば、現在までの所定回数ｎ0の燃焼サイクルにお
けるイオン電流信号ｉの変動状態から微小ノックが発生
していると判定し、ステップＴ１４に進んで、点火時期
の補正係数θkcを上記所定値αよりも小さい所定値βと
して、上記ステップＴ６〜Ｔ８に進み、点火時期θを所
定値βだけ遅角側に補正して点火実行する。一方、Ｐｔ
＜Ｐｔ0でＮＯであれば微小ノックは発生していないと
判定し、ステップＴ１５で補正係数θkc＝０として、上
記ステップＴ６〜Ｔ８に進む。

【００５１】つまり、エンジンの運転状態がエンリッチ
領域にあってかつ定常運転状態になっていれば、ｎ0回
の燃焼サイクルに亘るイオン電流信号ｉの変動状態に基
づいて微小ノックを判定し、微小ノックの発生時には、
点火時期θを可聴ノックの場合に比べて小さく遅角側に
補正する。尚、上記所定値βも所定値αと同様に予め設
定した初期値を制御サイクルの進行に伴い漸減するよう
にしているが、その減少度合は一層小さく設定されてお
り、これにより、点火時期θは緩やかに進角側に戻され
る。

【００５２】上記図６のフローにおいて、ステップＴ１
０が、１回の燃焼サイクルにおける変動状態値Ｐｉに基
づいて可聴ノックの発生を判定する第２の判定部５ｃ
に、また、ステップＴ１３が、判定値Ｐｔに基づいて微
小ノック等の微小な異常燃焼を判定する第１の判定部
（異常燃焼判定部）５ｄにそれぞれ対応しており、その
両者により、ノッキング検出手段（異常燃焼検出装置）
が構成される。さらに、ステップＴ６，Ｔ１２，Ｔ１４
が、ノッキングを抑制するように点火時期を制御するノ
ッキング抑制制御手段５ｅに対応している。

【００５３】したがって、この実施形態によれば、イオ
ン電流信号ｉの変動状態に基づく微小ノックの判定にお
いて、判定値Ｐｔとしてｎ0個の変動状態値Ｐｉの統計
的分散値を用いることで、微小ノックの発生を高精度に
判定することができる。

【００５４】すなわち、エンジンの点火時期θと上記判
定値Ｐｔとの相関関係を実験により調べたところ、図８
に示すように、点火時期θの進角側への変更に対する判
定値Ｐｔの増加割合が急増する点Ｌが存在することが明
らかになった。しかも、点火時期θをこの点Ｌよりも進
角側に設定した場合、可聴ノックは検出されないにもか
かわらず、長時間の試験運転した後のエンジンに微小ノ
ックに起因するダメージのような症状が見出された。

【００５５】このことから、微小ノックと判定値Ｐｔと
の間には密接な相関関係があり、点火時期θの進角によ
って微小ノックが発生するようになると、燃焼状態の変
動に伴い判定値Ｐｔが急増すると考えられる。つまり、
判定値Ｐｔを図８に示す点Ｌの近傍のしきい値Ｐｔ0と
比較することで、微小ノックの発生を確実に検出でき
る。

【００５６】したがって、この実施形態のエンジンの制
御装置Ａでは、上述の如く、エンジンの運転中に判定値
Ｐｔを算出し、その算出値が上記したしきい値Ｐｔ0よ
りも小さくなる範囲で、点火時期を最大限に進角側に制
御するようにしている。このことで、微小ノックの発生
を抑制しつつ点火時期を最大限に進角設定することがで
きるので、従来までのように点火時期を余裕を持って遅
角側に設定した場合と比べて、エンジン出力のさらなる
向上と燃費低減とが図られる。

【００５７】特に、エンリッチ領域ではノッキング防止
のために点火時期θを予め遅角側に設定するとともに、
これに伴う触媒の温度上昇を防止するためにも燃料噴射
量を多めに設定しているので、上述の如く、定常運転状
態で微小ノックの発生を抑制しつつ点火時期θを最大限
に進角設定することで、その分燃料供給量を減らして燃
費を低減できる。

【００５８】一方、エンジンの過渡運転状態では、微小
ノックの判定結果ではなく、１回の燃焼サイクルにおけ
る変動状態値Ｐｉに基づく可聴ノックの判定結果に基づ
いて点火時期θを補正するようにしている。このこと
で、上記可聴ノックの判定は１回の燃焼サイクルの間に
行われるので、微小ノックの判定に比べて短時間で実行
することができ、よって、過渡運転状態であっても、エ
ンジンの運転状態の変化に遅れずに適切なノッキング抑
制制御を行うことができる。

【００５９】さらに、上述の如く可聴ノックを抑制する
ための点火時期θの補正量αを、微小ノックを抑制する
ための点火時期θの補正量βよりも大きく設定すること
で、微小ノックの抑制制御に伴う出力低下・燃費悪化を
防止できる一方、可聴ノックに伴う大きな燃焼圧の変動
を速やかに抑制することができ、可聴ノックによるエン
ジンのダメージを防止することができる。

【００６０】（他の実施形態）なお、本発明は上記実施
形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、
微小ノックの判定とこれに応じたノッキング抑制制御と
を、エンリッチ領域における過渡運転状態で実行するよ
うにしているが、これに限らず、エンジンがそれ以外の
運転状態にあるときにも実行するようにしてもよい。

【００６１】また、上記実施形態では、異常燃焼検出装
置Ｂを主にノッキングの検出のために用いているが、こ
の他の異常燃焼状態の検出を主目的とすることも可能で
ある。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるエンジンの制御装置によれば、複数の燃焼サ
イクルにおけるエンジンの燃焼状態を反映する判定値に
基づいてノッキングを判定することで、気筒の１回の燃
焼サイクルにおける変動状態値からは検出できない微小
ノックを検出することができる。よって、微小ノックの
検出結果に基づきその発生を防止してエンジンの信頼性
を確保しつつ、出力向上及び燃費低減を図ることができ
る。

【００６３】請求項２記載の発明では、判定値として複
数の変動状態値の統計的分散値を用いることで、また、
請求項３記載の発明では複数の変動状態値の移動平均値
を用いることで、上記判定値が具体化されて、この判定
値に基づいて微小ノックを確実に検出できる。

【００６４】請求項４記載の発明によれば、イオン電流
信号の変動状態を反映する変動状態値が具体化される。

【００６５】請求項５記載の発明によれば、エンジンの
運転状態が低回転域でかつ中高負荷域にあっても点火時
期を最大限に進角設定することができるので、燃料の増
量を少なくしてその分燃費を低減することができる。

【００６６】請求項６記載の発明によれば、過渡運転状
態であっても、エンジンの運転状態の変化に遅れずに適
切なノッキング抑制制御を行うことができる。

【００６７】請求項７記載の発明によれば、定常運転状
態でノッキング抑制制御に伴う出力低下・燃費悪化を防
止できる一方、過渡運転状態で大きな燃焼圧の変動を伴
うノッキングによるエンジンのダメージを防止すること
ができる。

【００６８】請求項８記載の発明におけるエンジンの異
常燃焼検出装置によれば、請求項１記載の発明と同様
に、１回の燃焼サイクルにおける変動状態値からは検出
できない微小な燃焼変動を検出できるので、エンジンの
失火やノッキング等の検出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置を
示す概略構成図である。

【図２】微小ノック、可聴ノック等の異常燃焼状態の具
体的判定手順を示すフローチャート図である。

【図３】微小ノックによる燃焼圧の変動状態を示す説明
図である。

【図４】微小ノックに伴うイオン電流信号の変動状態を
示す説明図である。

【図５】イオン電流信号の変動状態値を示す説明図であ
る。

【図６】エンジンの点火制御の具体的手順を示すフロー
チャート図である。

【図７】エンジン回転数及びエンジン負荷に対応づけて
設定されたエンリッチ領域を示す説明図である。

【図８】点火時期の変更に対応する判定値の変化特性を
示す特性図である。

【符号の説明】

Ａ エンジンの制御装置 Ｂ エンジンの異常燃焼検出装置 ｉ イオン電流信号 Ｐｉ イオン電流信号の変動状態値 Ｐｔ 判定値 α，β ノッキング抑制制御手段によるエンジン
制御の度合い ２，３ 対向電極 ５ａ 変動状態値検出部 ５ｂ 判定値演算部 ５ｃ 第２の判定部 ５ｄ 第１の判定部、異常燃焼判定部 ５ｅ ノッキング抑制制御手段

フロントページの続き (72)発明者 岡本 真 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室に設けられた対向電極
   間を流れるイオン電流信号に基づいてノッキングを検出
   するノッキング検出手段と、 上記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、該ノッキングを抑制するようにエンジンの
   運転状態を制御するノッキング抑制制御手段とを備えた
   エンジンの制御装置において、 上記ノッキング検出手段は、気筒の１回の燃焼サイクル
   におけるイオン電流信号の変動状態を表す変動状態値を
   検出する変動状態値検出部と、 上記変動状態値検出部により複数の燃焼サイクルに亘っ
   て検出された変動状態値に基づいて、上記複数の燃焼サ
   イクルにおけるエンジンの燃焼状態に係る判定値を演算
   する判定値演算部と、 上記判定値に基づいてノッキングを判定する第１の判定
   部とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 判定値は、複数の変動状態値の統計的分散値であること
   を特徴とするエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 判定値は、複数の変動状態値の移動平均値であることを
   特徴とするエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、 変動状態値は、イオン電流信号の最大値及び最小値の間
   の偏差値であることを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、 ノッキング検出手段は、エンジンの運転状態がその要求
   トルクの増大に対応して燃料増量するエンリッチ領域に
   あるときに、第１の判定部によるノッキング判定を行う
   ように構成されていることを特徴とするエンジンの制御
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１又は５において、 ノッキング検出手段は、 変動状態値検出部によって検出された気筒の１回の燃焼
   サイクルにおける変動状態値に基づいてノッキングを判
   定する第２の判定部を備え、 エンジンの定常運転状態では第１の判定部によるノッキ
   ング判定を行う一方、エンジンの過渡運転状態では上記
   第２の判定部によるノッキング判定を行うように構成さ
   れていることを特徴とするエンジンの制御装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 ノッキング抑制制御手段は、ノッキング検出手段の第１
   の判定部によりノッキング判定が行われたときには、エ
   ンジン制御の度合を第２の判定部によりノッキング判定
   が行われたときよりも小さくするように構成されている
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
8. 【請求項８】 エンジンの燃焼室に設けられた対向電極
   間を流れるイオン電流信号に基づいて異常燃焼状態を検
   出するようにした異常燃焼検出装置において、 気筒の１回の燃焼サイクルにおけるイオン電流信号の変
   動状態を表す変動状態値を検出する変動状態値検出部
   と、 上記変動状態値検出部により複数の燃焼サイクルに亘っ
   て検出された変動状態値に基づいて、上記複数の燃焼サ
   イクルにおけるエンジンの燃焼状態に係る判定値を演算
   する判定値演算部と、 上記判定値に基づいて異常燃焼状態を判定する異常燃焼
   判定部とを備えていることを特徴とするエンジンの異常
   燃焼検出装置。