JPS5825577A - 内燃機関のノツキング検出方法 - 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】 本発明はノックセンサからの電気出力によってノッキン
グの有無を判別して内燃機関の点火時期を進角又は遅角
して点火時期を制御する方法に関する。

そのノッキングの大小に応じ点火時間の遅角度合を変え
適切なノッキング制御を企図したシステムがある。即ち
、ノッキングセンサからは大ノック時には大出力が小ノ
ック時には小出力が得られることから判定規準レベルを
大小２つ設けることで大ノック及び小ノックの判定が可
能となるのである。ところで、ノッキングセンサからの
出力はノッキングによる振動成分だけでなくこれにバル
ブ打撃等による機械振動成分を加えたものであるワそし
て、ノッキングが発生したときのノッキングによる振動
成分はエンジン回転数に対してあまり変化しないのに対
して、ノッキング以外のパルプ打撃４による機械振動成
分はエンジンの回転数と共に著しく増大変化する０然る
に従来のノッキングの判定は、ノッキング以外の振動成
分のレベルに成る係数を乗算したものを基準として行う
ている。従って、エンジン高回転時ノックセンサが小さ
いノッキングであると判定しても本当は大ノッΦングで
あることが多々あり、結果として点火時期の遅エンジン
高回転時にノッキング、特に小ノッキングが多発する、 従って、本発明の目的はかかる従来技術の欠点に鑑みて
、エンジン高回転時のノッキングの発生を効果的に押え
ることの可能なノッキング制御方法を提供することにあ
る。そして、この目的を達成するため本発明にあっては
ノッキングの大小判定を正確に行い得ないエンジン高回
転時にはノックセンサからの信号で小ノッキングと判定
しても大ノッキング時と同じだけ点火時期の遅角を行う
ようにしている。この結果、ノッキングの大小判定を正
確に行えるエンジン低回転時における点火時期の制御を
良好に行うことができる上にエンジン高回転時における
ノッキングの多発を防止することができる。

以下図面によって説明すると第１図は本発明に係る内懲
機関の全体構成を略示するもので、１゜は機関のシリン
ダブロック、＋２はシリンダブロック１０に覗シ付けら
れたノックセンサである。

ノックセンサ１２は、例えば圧電素子あるいは電磁素子
等から構成され、機械的振動を電気的な振幅変動に変換
する周知のものである。第１図において、さらに、１４
はディストリビュータを示しており、このディストリビ
ュー夕１４にはクラン／角＋７’ｔ）−１６及び１８が
設けられている。クランク角センサ１６は、気筒判別用
であり、この機関が６気筒であるとすると、ディストリ
ビュータ軸が１回転する毎、即ちクランク軸が２回転す
る毎（７２０℃Ａ毎）に１つのパルスを発生する。

その発生位健は、例えば、＠１気筒の上死点の如く設定
される。クランク角センサ１８は、ディストリビュータ
軸が１回転する毎に２４個のパルス、従ってクランク角
３０°毎のパルスを発生する。

ノックセン＋１２、クランク角セン＋１６及び１８から
の電気信号は、制御回路２０に送り込まれる。制御回路
２０には、さらに機関の吸気通路２２１Ｃ設けられ九エ
ア７０−センサ２４からの我人空気流量を表わす信号が
送シ込まれる。一方、制御回路２０からは、イグナイタ
２６に点火信号が出力され、イグナイタ２６によって形
成されたスパーク電流は、ディストリビュータ】４を介
して各気筒の点火プラグ２８に分配される。

機関には、通常、運転状−パラメータを検出するその他
の種々のセンサが設叶られ、また、制御回路２０は、燃
料噴射弁３０等の制御をも行うが、これらは本発明とは
直接関係し表いため、以下の説明では、これらを全て省
略する。

第２図は、１１１図の制御回路２０の一構成例を表わす
ブロック図である０エア７０−センサ２４からの電圧信
号は、バッファ３０を介してアナログマルチプレフナ３
２に送り込まれマイクロコンビエータからの指示に応じ
て選択されてＡ／Ｄ変換器３４に印加され、２通信号に
変換された後、入出力ボート３６を介してマイクロコン
ビエータ内に１１Ｒシ込まれる０ クランク角センナ１６からのクランク角７２０゜毎のパ
ルスは、バッファ３８を介して割込み要求信号形成回路
４０に印加される。一方、クランク角センサ１８からの
クランク角３０°毎のパルスは、バッファ４２を介して
割込み要求信号形成回路４０及び速度信号形成回路４４
に印加される。割込み要求信号形成回路４０は、クラン
ク角７２０゜毎及び３０’毎の咎パルスから、種々の割
込み要求信号を形成する。これらの割込み要求信号は入
出力ボート４６を介してマイクロコンビエータに印加さ
れる。速度信号形成回路４４は、クランク角３０°毎の
パルスの周期から機関の回転速度Ｎｅを表わす２通信号
を形成する。形成された回転速度信号は、入出力ボート
４６を介してマイクロコンビエータに送シ込まれる。

ノックセンサ１２の出力信号は、インピーダンス変換用
のバッファ及びノッキング個有の周波数帯域（７〜８Ｋ
Ｈｚ）が通過帯域であるバンドパスフィルタから成る回
路４８を介してピークホールド回路５０に送り込まれる
。ピークホールド回路５０は、＃５２及び入出力ボート
４６を介して％１ルベルの信号がマイクロコンピュータ
から印加されている際にのみ、ノックセンサ１２からの
出力信号を覗シ込み、その最大振幅のホールド動作を行
う。ピークホールド回ｌ！５０の出力は、Ａ／Ｄ変換器
５４によって２通信号に変換され、入出力ポート４６を
介してマイクロコンピュータに送り込まれる。ただし、
Ａ／Ｄ変換器５４のＡ／Ｄ変換開始は、入出力ポート４
６及び線５６を介してマイクロコンピュータから印加さ
れるＡ／Ｄ変換起動信号によって行われる。また、Ａ／
Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器５４は、線５８及び
入出力ポート４６を介してマイクロコンピュータにＡ／
Ｄ変換完了通知を行う。

一方、マイクロコンピュータから、入出力ポート４６を
介して駆動回路６０に点火信号が出力されると、これが
駆動信号に変換されてイグナイタ２６が付勢され、その
点火信号の持続時間及び持続時期に応じた点火制御が行
われる。

マイクロコンピュータは、前述の入出力ポート３６及び
４６と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６２、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）６４．リードオンリメモリ（
ＲＯＭ）６６、図示しないクロック発生回路、メモリ制
御回路、及びこれらを接続するバス６８等か〜主として
構成されており、従って種々の処理をする０ ＩｐＥ３図〜ｗ８図は上記制御内容のうち特に本発明に
関連した部分を示すロフローチャートである。

この処１ルーチンによれば、ノックセンサからのノッキ
ング時以外の信号（バックグラウンド信号）ｂＫ大小の
係数を乗等したものがノッキングの大小の判定レベルと
されるが、エンジン回転数の大きいときはたとえ小ノッ
キングと判定しそも大ノッキング時と同勢な点火時期の
遅角制御が実現する。即ち、第９．１０図によって仁の
大略の考え方を説明すれば、第９図はノックセンサ１２
からの出力特性を示す線図である０ノツキングが発生せ
ずノックセンサからの電気信号がバルブ打撃等によるノ
ッキング以外の機械的振吻のみのクランク角度（例えば
圧縮上死点前のｔ１〜ｔ、のクランク角変）において、
ノックセンサからの出力振幅すをバックグランド信号と
して敬出す。そしてこのｂＫ所定の係数に１〜に、（）
ｋ！：例えば−＝２に、）を乗算したものを夫々大小の
ノッキングの判定レベルとする。これらのｂ　、　ｋ、
ｂ　、　ｋ、ｂはエンジンの回転数に応じて第】Ｏ閣の
（イ）、（ロ）、（ハ）如く変化する。ところが、実際
のノッキングの大きさからみたノッキングの大小の判定
線は（ロ）の如く変化する。従って、例えば、Ｐ点につ
いてみれはノツる。そこで本発明ではとのエンジン高回
転時ノ・ツクセンサからの信号が小ノッキングを示して
いても大ノッキング時と同等の点火時期制御を行うので
ある。

以上本発明によるノッキング制御の基本概念を説明した
のでフローチャートに戻って詳細々説明を行う。

割込み要求信号形成回路４０から、各気筒あるいはあら
かじめ定めた特定の気筒の圧縮上死点よシ所定りランク
角変θｏＣＡ手前の位置、例えば６０’　ＣＡ＠ＢＴＤ
Ｃ５で所定の割込み要求信号が印加されると、ＭＰＵ６
２は＠３図の割込み処理ル−チンを実行する。即ち、ス
テップ７０において、バックグランド検出期間の始まる
時刻ｔ１を算出する。この時刻ｔ、は、ソフトウェア上
のタイマの時刻であシ、バックグランド検出期間の始ま
るクランク角度位置、（例えば３０ＬＣＡ−ＢＴＤＣ）
現在のクランク角度位（！ｔ（ｏＯＣＡｅＢＴＤＣ）、
タイマの現在の時刻−１及び機関の回転速度Ｎｅが知ら
れていれば容易に算出できるととは明らかである。

ステップ７０の処理が終ると、メインルーチンに復帰す
る０ ソフトタイマの時刻が１．となると、時間割込み要求が
発生し、これＫよシＭＰＵ６２は第４図の割込み処理ル
ーチンを実行する。まずステップ７】において、ピーク
ホールド回路５０にノックセンサ１２の出力のピークホ
ールド動作を開始させる０これは、線５２を介してピー
クホールド回路５０に％１１ルベルのピークホールド指
示信号を送り込むことによって成される。次いで、ステ
ップ７２において、バックグランド検出期間の終る時刻
−を算出する。バックグランド検出期間の終るクランク
角度位置（例えば１０°ＣＡ　−ＢＴＤＣ）があらかじ
め定められているため、このステップ７２の算出方法は
ステップ７０のそれと同様である。次いで、ステップ７
３において、Ａ／Ｄ変換器５４に対してＡ／Ｄ変換開始
の指示を行った後、メインルーチンに復帰する。

ソフトタイマの時刻がｔ２となると、時間割込み要求が
発生し、これによりＭＰＵ６２は第５図の割込み処理ル
ーチンを実行する。まずステップ７４において、ピーク
ホールド回１ｉ３５０のピークホールド動作を終了させ
る。これは、ピークホールド指示信号を−げに反転させ
ることによって達成される。次いでステップ７５におい
て、ノッキング検出期間の始る時刻−を算出する。ノッ
キング検出期間の始るクランク角変位＆（例えば１０°
ＣＡ　−ＡＴＤＣ）はあらかじめ定められておシ、従う
てこのステップ７５の算出方法もステップ７０のそれと
ほぼ同様となる。次いでプログラムはメインルーチンに
戻る。

ソフトタイマの時刻がｔ３となると、時間割込み要求が
発止し、これにより、ＭＰＵ６２は第６図の割込み処理
ルーチンを実行する。まず、ステップ８４において、ピ
ークホールド指示信号を％１＃に反転させてピークホー
ルド動作を開始させる。

次いでステップ８５において、ノッキング検出期間の終
了する時刻ｔ４を算出する。ノッキング検出期間終了の
クランク角変位Ｉｔ（例えば５００ＣＡ・ＡＴＤＣ”）
はあらかじめ定められており、従ってこのステップ８５
の算出方法もステップ７ｏのそれと＄１　Ｆ！同じであ
る。次いでステップ８６においてＡ／Ｄ変換の起動を行
った後、メインルーチンに復帰する。

ソ・７トタイマの時刻がｔ４となると、時間割込み要求
が発生し、これによシ、ＭＰＵ６２は第７図の割込み処
理ルーチンを実行するー即ちステップ８７において、ピ
ークホールド指示信号％０“に反転させ、ピークホール
ド動作を終了させる。そして、仁のノッキング期間中に
生じたノックセンサからの最大振幅ａｔｉＲＡＭの所定
番地に格納される。その後メインルーチンに戻る。

次に割込み信号形成回路４０から圧縮上死点＃、ＣＡ後
の位置で所定の割込み要求が入るとＭＰＵ６２はＩＫ８
図のルーチンを実行す２３ｏｆずステップ８９では、エ
アフローメータ２４によって検出した吸入空気流量Ｑ１
回転速度信号形成回竪４４によって作られ九回転速度Ｎ
ｅが攻込まれ、９０のステップで基本の点火進角０が周
知の手段で計算される０ステツプ９１では１１３図から
第７図や時間割込み処理によって得た／＜ツクグランド
検知期間（ｔ＋＝ｋ）、及びノッキング検知期間（１，
〜ｔ４）　Ｋおけるピークホールド値す、ａの値がＲＡ
Ｍ６４よシ欧込まれる。次いでステップ９２ではノ（ツ
クグランド期間における振幅のピークホールド値すとノ
ッキング期間におけるピークホールド値ａと定数に、と
から１≧に１・ｂか否かの判定が行われるｏａ≧に１・
ｂの場合はノッキング発生と認識し９３のステップで点
火回数の計算を行うカウンタをｎ＝ｏとクリヤして後、
９４のステップで、エンジン回転数Ｎが所定の回転数、
例えば２５００ｒ、　ｐ、　ｍ　、よシ大きいか否かの
判定を行うＯ回転が２５０　Ｏｒ’、ｐ、ｍよシ大きけ
ればＹＥＳＫ分岐し、９３のステップで点火時期の修正
ＩＱｋとして前回の修正量から所定の小角度、例えば２
％減算したものであるＱｋ−２をとる。そして、９６の
ステップで点火時期としてθ＋θにの計算を行う。従っ
て、このときの点火時期はθ＝θ＋θに−２である０ ９４のステップでエンジン回転数が所定値よシ小さいと
判定すればＹＥＳに分岐し９７のステップで前記に１よ
り大きいに２（例えば１（２＝　２　ｋ、　）の値を基
Ｋａ≧に、・ｂか否かの判定を行うｏａ≧に、・ｂであ
れば大きいノッキングと認識し９５のステップで点火時
期の修正量としてθに−２をとり９６のステップに入る
ｏ９７のステップＮ、Ｏと認識すれば小さいノッキング
と判定し１００のステップに行き点火時期の修正量θｋ
から大ノッキング時より小さい例えば１０　引いたもの
、即ちθに＝θ１（−１を修正量としステップ９６に行
く。従って、このときの点火時期はＱ＋θに−１とがる
。即ち、点火時期の遅角側への修正量が大ノッキング時
、又は高回転時におけるノッキング期間中より小さくな
る０ ９２のステップでａ（ｋ□・ｂであればノッキングでな
いと認識し１０２のステップに行き点火回数のカウンタ
ｎのカウント値が所定回数、例えば１０より大きいか否
か判定する。最初のうちはＮｏに分岐し］０３のステッ
プで１を加算し、９６のステップに行き点火時期はその
１１とする０即ち、ノッキング後間もないということか
ら点火時期を動かさないわけである０ １０２のステップでｎ≧１０であればノッキングが発生
してからノッキングせずに相当長い期間安定に行われた
ことを意味する。このときは先ずステップ】０４でノッ
キング援の点火回数の計数を行うカウンタをクリヤする
。そして、ステップ１０５で点火時期の修正値θｋを前
回のθｋから所定の小さな角度、例えば］０を加えたも
のとする０従って、ステップ９６で計算される点火時期
は進み側であるθ＋θｌ（＋３に修正される。

第１１図は、点火時期の修正演算ルーチンの別の実施例
を示すものであり第８図と同じステップっ九部分を主に
説明する。ｍはエンジン高回転におけるノッキングが２
回続けて発生したか否か見るカウンタで、カウンタｎと
同様点火毎に１つ加算される。９２でノッキングでない
と判定すれば１゛１０でそのカウンタをｍ＝０にクリヤ
するｎ９２のステップでノッキングと判定すれば９３を
通°シ９４のステップでエンジン回転数Ｎが所定値よシ
大きいか否か判定する。ＹＥＳ、即ち低回転と認識すれ
ばその４４９７のステップに行く、ＮＯ１即ち高回転と
Ｕ識すれば１３１のステップでカウンタｍＫ１を加えて
から９７のステップに入る０ステツプ９７でａ≧に！１
１ｂと判定すれば１１３でカウンタをクリヤして９５で
点火時期の補正量をθに−２とする。ステップ９７でａ
　（ｋｇ・ｂと判定すればステップ１１４でｍ≧１か否
かを判定する。ＹＥＳであれば、エンジン高回転時にノ
ックセンサからは小ノッキングと見られる信号が２回続
けて出たことを意味する０このときは１１３のステップ
でカウンタｍをクリヤしてから９５のステップで点火時
期の遅角を行う、１１４でＮＯであれば、］回ｗ１やで
あるので、このときは点火時期の修正は行わす口６のス
テップでカウンタを１加算して９６のステップに流れる
、これを要するに、この第１１図の実施例では、大回転
時においてノックセンサからの信号によりステップ９２
でノッキングと判定されれば、たとえステップ９フでＮ
ｏであっても大ノッキングの可能性力玄あルーＩ）Ｅ、
１１４のステップで２回続けてノックセンサから小ノッ
キングを示す信号が出ていれば大ノッキングとみなし点
火時期修正を大きくとり、１ａ目では次の点火まで様子
を見ようというものである。

以上述べ九如く本発明によればエンジン回転数の大きい
ときはノッキングセンサからたとえ／Ｊ％ノッキングと
の判定信号が出ても点火時期を大ノッキング時なみに修
正することで高回転時におけるノッキング発生を有効に
押えることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の全体構成図第２図は第
１図の制御回路のブロック図ＩＫ３図から第８図は本発
明における各側込み処理を示すフローチャート図 １１９Ｅ！４はノッキングセンサからの出力ｖ−性をク
ランク角に対して示す線図 第１Ｏ図Ｌエンジン回転数に対するノ（ツクグランドレ
ベル及び大、小のノッキングを示す２つのスライスレベ
ルの変化を示すグラフ ＠ｌ１図は点火時期の修正割込みルーチンの変形例を示
すフローチャート図 １０・・・・・・エンジン本体、１２・・・・・・ノッ
クセンサ、１４・・・・・・ディストリビエータ、１６
．１８・・・・・・クランク角センザ、２０・・・・・
・制御回路０第３図　　　第５図 第４図 第６図 第７図 ９図 クランク角度 エン７ン回転速度　Ｎ　（ｒｐｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の本体に設けた機械振動−電気振動変換素子で
   あるノックセンサよりの電気出力を検出しその電気出力
   の大小からノッキングの大小を判別し、ノッキングの大
   小に応じ点火時期の制御度合を変化させるようにした内
   燃機関のノッキング検出方法において、エンジンの回転
   速度を検出し、これが所定値以上のときはノックセンサ
   から小さいノッキングを示す信号が出されても大きいノ
   ッキング時同様に点火時期制御を行うととを特徴とする
   内燃機関のノッキング検出方法。