JPS60243368A - 内燃機関の点火時期制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、詳しくは
ノッキングを抑制するように点火時期を修正する点火時
期制御装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、自動車の燃料経済性の向上あるいは単位容積当り
の出力内上等の方策として希薄混合気燃焼あるいは吸入
空気の加給などの方法が実施されている。

しかし、この条件下におけるエンジン状態はノッキング
が発生し易く、場合によっては走行性能の悪化やエンジ
ン出力の低下、さらには過熱などの逆効果をもたらし、
エンジン自体に損傷を与える場合もある。

そこで、ノソクセ／すによってノッキング発生時の振動
を電気的に検出し、この電気信号によって点火時期をノ
ッキング発生前の状態に修正するようにした点火時期制
御装置が実用化されているが、この装置ではノックセン
サ出力信号を半波整流して振動成分の平均値の変化によ
ってノッキングが発生しているか否かを検出しているた
め、上記平均値が何らかの原因で固定的に上昇した場合
にはノッキングの検出が不可能になる問題点があった。

この方策として、特願昭５５−１１０９９９号に提案さ
れているようにノッキング信号の湖幅器の増幅率を自動
的に制御する方式（以下ＡＧＣ方人）の回路構成とした
ものがある。しかし、この構成では環境温度によってノ
ッキングの検出感度が変動し、ノッキングを確実に検出
できないという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、いかなる環境温度のもとでも確実にノ
ッキングを検出してノッキング発生前のエンジン状態に
復旧でせることができる内燃機関の点火時期制御装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、ノック検出回路の入力であるノック信号と比
較信号の２つの信号のうち、比較信号をあらかじめ定ま
った値としてＤＡ変換器を介して与え、ノック検出回路
出力パルス数を全エンジン領域で特定値となるようにし
、ノック判定回路の基準信号修正を容易に行うように構
成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に基づき詳しく説明する。

第１図は発明部の要旨を示す概念図であり、ノック検出
の基準信号としてパルス数を使用した場合のものである
。

第１図において、ｌＯ３はソフトウェアで構成される機
能をノ・−ド的に書き直したもので、カウンタ１０４、
前回のカウント値を保持しておくカウンタ１０５、今回
のカウント値が入るカウンタ１０６、前回のカウント値
と今回のカウント値を比較する比較器１０７、比較器１
０７の出力信号をメモリ修正信号として入力する基準信
号部１０８、検出回路１０２の信号と基準信号１０８の
信号を比較する比較器１０９で構成され、比較器１０９
からノック発生時に点火時期遅角信号を出力する。

検出回路１０２の出力は、カウンタ１０４と比較器１０
９に入力される。比軟器１０９のもう一方の入力は基準
信号部１０８から基準信号が与えられておシ、各気筒ご
との基準信号（第１因の例は４気筒の場合）と検出回路
１０２の出力信号が比較され、ノック発生時に点火時期
遅角信号が出力される。一方カウンタ１０４は、特定気
筒を進角させてその進角させた気筒の検出回路１０２の
信号をカウントするもので、徐々に進角させた特定気筒
の検出回路１０２の出力（本実施例ではパルス）をカウ
ントして前回のカウント値と今回のカウント値を比較し
て進角させた特定気筒がノックしているかどうかを判定
し、前回のカウント値に比べて今回のカウント値が急増
した場合、進角させた特定の気筒にノックが発生したと
判定し、基準信号部１０８の各気筒の基準信号（ノック
検出パルス数）を修正する。すなわち、進角させた特定
気筒のカウント値によって基準信号部１０８０基準信号
が書換えられる。

第２図に本発明を適用する内燃機関制御装置の点火時期
制御部の具体的構成を示す。セントラルプロセシングユ
ニット（以下ＣＰＵと記す）１２は、内燃機関の点火時
期を含めた各種データのテジタル演算処理を何う。Ｅｌ
、０Ｍ１４には点火時期制御およびその他の制御プログ
ラムおよび固定データが記憶されている。几ＡＭ１６は
読み出し、書込みが可能な記憶素子である。バックアッ
プＲＡＭ１７は内燃機関の停止時にも記憶を保持するＲ
ＡＭである。ＣＰＵ１２ｆｉ人出力インタフエイス回路
２０を介して各種センサ（本実施例では、ノッキング検
出装置３０、クランク角センサ４０、負荷センサ５０を
用いている）からの信号を取り込み、この信号に基づき
、）ＬＯＭ１４に記憶されたプログラムに従って点火時
期・ト計算し、入出力インタフェイス回路２０ケ介して
点火信号ＩＧＮを出力する。点火信号ＩＧＮは増幅器７
２を介してパワートランジスタ７４０ベースに加えられ
、パワートランジスタ７４を駆動する。パワートランジ
スタ７４の遮断により点火コイル７６の２次コイルに点
火電流が発生する。

第３図に入出力インタフェイス回路２０における点火時
期制御に寄与する部分の具体的構成を示す。クランク角
センサ４０からのポジションパルス信号（ＰＯＳと記す
）は、アンド回路２１６および２２０に加えられる。ま
たクランク角センサ４０からの基準クランク角信号（Ｒ
ＥＦと記す）は、第１のカウンタレジスタ２１０のリセ
ット端子およびＩ（、Ｓフリップフロップ２１８０セン
ト端子に加えられる。第１のカウンタレジスタ２１０は
アンド回路２１６およびｌ（、Ｓフリップフロップ２１
８によシ凡ＥＦの立ち上シに基づいて、ＰＯＳの計数を
開始し、計数値をコンパレータ２０６に出力する。コン
パレータ２０６は、第１のカウンタレジスタの計数値と
、ＣＰＵ１２で演算されアドバンスレジスタ２０２に格
納された点火時期データθ１．を比較し、両者が一致し
た時に几Ｓ７リツプフロツプ２１４にセットパルスを出
力すると共に、ＲＳフリップフロップ２１８をリセット
する。ＲＳノリツブフロップ２１４にセットパルスが入
力きれるとぐ出力の出力は遮断され、点火系のパワート
ランジスタ７４が遮断され、点火コイル７６の２次コイ
ルに放′成電流が出力される。

次に点火コイルの通電開始時期について説明する。第２
のカウンタレジスタ２１２は、コンパレータ２０６によ
って決定されるＲＳノリツブフロップ２２２をＯＮする
ためのセットパルス基ツキ、アンド回路２２０を介して
ポジションパルスＰＯ８の計数を開始し、計数値をコン
パレータ２０８に出力スル。コンパレータ２０８では、
この計数イ直とｔｃＰＵ１２によって演算されドエルレ
ジスタ２０４に格納された値を比較し、両者が一致した
時にリセットパルスを凡Ｓフリップフロップ２１４に出
力すると共にＲＳフリップフロップ２２２をリセットす
る。几Ｓフリップフロップ２１４では、リセットパルス
に基づき亜端子に出力を発生させ、パワートランジスタ
７４ｋＯＮさせ、点火コイル７６の１次コイルへの通電
を開始する。

次にノッキング信号ＫＮＣＫＰのＣＰＵ１２への取り込
みについて説明する。

ノッキング検出装置３０の出力パルスＫＮＣＫＰは、カ
ウンタレジスタ２３４に入力されており、発生したノッ
キングの強度に比例した、ＫＮＣＫＰの個数が計数され
る。ＣＰＵ１２は、この計数終了の時点で割込みがかけ
られカウンタレジスタ２３４の計数値が、ＣＰＵ１２に
、バス１８を介して取り込まれると同時に、カウンタレ
ジスタ２３４の計数値はリセットレジスタ２３８により
、クリアされて、次のノッキング発生に備える。

ＣＰＵ１２に取シ込まれたパルス数ＮＰは、ノッキング
の強度に対応するデータであって、点火時期修正量の耐
昇に用いられる。

第４図は、以上説明した第２図に示す回路の作動を示す
タイミングチャートである。図において、ＡＨ基準クラ
ンク角信号、Ｂはポジションパルス信号である。Ｃは第
１０カウンタレジスタ２１０の計数状況を示し、Ｃ１は
、アドバンスレジスタ２０２の設定値である。Ｄは、コ
ンパレーア２０６の出力信号を示し、第１のカウンタレ
ジスタ２１０の計数値が、アドバンスレジスタ２０２の
設定値に到達した際に出力が発生することを示している
。

Ｅは、第２のカウンタレジスタ２１２の計数状況を示し
、Ｅｌは、ドエルレジスタ２０４の設定値である。Ｆは
、コンパレータ２０８の出力で、コンパレータ２０６の
作動と同様である。Ｇは、コンパレータ２０６，２０８
の出力、即ち、Ｄ、Ｆに応動するＲＳフリップフロップ
２１４のＱ出力を示している。Ｈは、とのＱ出力に応動
して流れる点火コイル６６の電流を示し、■は、点火時
期を示している。

次に第５図にはノッキングの発生に応動し、ノッキング
の強度に応じた数のパルスに、ＮＣＫＰを発生する、ノ
ッキング検出装置３０のブロック図が示されている。図
において、ノッキングセンサ４０１は、圧電素子により
構成されエンジンのシリンダのノッキング撮動を電気信
号に変換する。

このノッキングセンサ４０１の出力信号ＶＩＮは、入力
処理回路４０２を経て、バンドパスフィルタ４０３に入
力される。このバンドパスフィルタ４０３はエンジンの
寄生振動を除き、ノッキング信号を効率よ〈取シ出すた
めに設けられており、バンド幅はノッキング信号の周波
数に合致するよう選択される。バンドパスフィルタ４０
３を通過したノッキング信号は２系統に分けられ、１系
統はノック信号として比較器４０９へ入力きれ、残シの
１系統は半波整流回路４０４で半波整流され、さらに平
滑回路４０６で平滑の後入出力回路（以下、ｌ１０）４
１０へ入力される。一方、ｌ１０４１０からはノック信
号と比軟するための比較信号がＤ／Ａ変換器４１２を通
して比較器４０９に入力される。比叔器４０９ではｉ）
／Ａ変換器４０４からの比奴信号とバンドパスフィルタ
４０３からのノック信号とが比較式れ、ノックパルスが
ｌ１０４１０へ出力される。

第６図は、第５図に示したブロック図における各部の信
号波形を示している。第６図において（１）はノッキン
グセンサ４０１の出力、（２）は入力処理回路４０２の
出力、（３）ｉ、Ｊ：バンドパスフィルタ４０３の出力
波形であり、この（３）の波形とＤ／４’＆換器４１２
の出力信号の比較により、（６）で示すようなノックパ
ルス信号ＫＮＣＰが得られる。バンドパスフィルタ出力
信号（３）は半波整流格れて（４）の波形となり、さら
に平滑された後（５）の波形となり、ｌ１０４１０へ入
力される。

第７図は本実施例に２ける点火時期制御装置のジェネラ
ルフローを示しでいる。第７図において、割込み要求６
００が発生すると次のステップ６０２の割込み要求解析
処理によってノックか（ＫＮＯＣＫ）、あるいはリファ
レンス（ＲＥＢ’）かまたはタイマ割込かが判断される
。タイマ割込（ＴＩＭＥ几）である場合には、タスクス
ケジューラ６０′４の指示に従い、入力信号のＡＤ変換
およびエンジン回転数の入力６０６、点火時期および通
電時間の計算６０８、デジタル入力信号処理６１０およ
び、補正処理６１２の各タスクを実行する。

またステップ６０２で割込要求解析処理の結果ノック発
生による割込要求の場合には、ステップ６１５でノック
信号処理ルーチンが実行される。

このノック信号処理ルーチンは第１０図に詳しく示され
ている。第１０図においてはまずステップ９０１におい
て、カウンタレジスタ２３４の内容Ｎｐの取り込みが行
われ、このとき取り込んだパルス数Ｎｐは、ステップ９
０２で設定パルス数ＮＢと比較される。この結果、設定
値以上の場合（ＮＰ≧Ｎｓ）はステップ９０３へ進み、
逆に設定値以下の場合（Ｎｐ（Ｎｓ）はステップ９０４
へ進み、これらのステップ９０３，９０４でΔθの瞳が
設定される。

ここで、ステップ９０２のＮｐ（Ｉ）、Ｎｓ（Ｉ）は、
第１気筒の取シ込みパルスと第１気筒の設定パルスを表
す。

次に、ステップ９０５では、取り込んだパルスＮｐ（Ｉ
）が進角でせている特定の気筒のパルスかどうかを判定
し、特定の気筒のパルスの場合はステップ９０７−＼進
む。ステップ９０７では進角させた気筒のパルス数をそ
の気筒の前回のパルス数と比較する。比較の結果、パル
ス数が急激に増加していれば、進角させた気筒にノック
が発生しており、比較した前回と今回のパルス数との差
ΔＮｓ（増加したパルス数）をステップ９０８で計算し
てステップ９０９でノックが進角さ、せた特定の気筒に
発生したことを報告するノックパルスフラグをセットす
る。

一方、第７図のステップ６０２の判断の結果、リファレ
ンス信号による割込要求の場合にはステップ６１６にお
いて回転同期処理ルーチンの実行が行われる。

ステップ６１６のルーチンでは特定の１気筒進角時の点
火時期のデータがセットされる。つまり、エンジン回転
数Ｎとエンジン負荷Ｔｐとによって決定される点火時期
θ（Ｎ、Ｐ）にθａｄｗが加えられたものである。（第
９図ステップ８０８）。

第８図は点火時期制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。まずステップ７０１において、エンジン回転数Ｎ
および負荷Ｔｐに応じて通常の点火時期θ（Ｎ、Ｔｐ）
が計算される。次に、ステップ７０２でノック制御中で
あるかどうかを判断する。ノック制御中であれば１．ス
テップ７０３でノック補正（θ１１←θ（Ｎ、Ｔｐ）＋
θＩＮ）を行う。

θＫＮはステップ９０３で決定されたものである。

しかし、ノック制御中でなければステップ７０４でノッ
ク検出感度をチェックするモードであるかどうかを判断
する。チェックモードであれば、ステップ７０６で特定
の気筒の点火時期を徐々に進角させてノックを起こ訟せ
る。ノックが発生するとノックの検出パルス数が急増す
る。このノック発生時のパルス数によって他の気筒のノ
ック検出パルスの補正を行う。

一方、ステップ７０４においてチェックモードでなけれ
ば、特定気筒の進角制御を解除し、各気筒のノック検出
パルス数の補正は行わない。

次に第９図を用いてステップ７０４，７０５゜７０６に
相当する説明を行う。ノック制御中でない場合にはステ
ップ８０１でエンジンの運転状態が急変した〃）どうか
を判断する。変化した場合はステップ８１１でチェック
モードを解除し、さらにステップ８１２で特定気筒のノ
ック発生用進角補正を解除し、さらにステップ８１３で
ノック検出感度を決める各気筒のノック検出パルス数は
修正しないで前回のものをセットする。一方、エンジン
状態が急変しなかった場合はステップ８０２へ進む。な
お、ステップ８０１の運転状態の変化は第２図の負荷セ
ンサ５０と負荷スイッチ８０からの信号で検知する。

ステップ８０２では、特定気筒を進角させるチェックモ
ードであるかどうかを判定する。チェックモードでなけ
れば、ステップ８０９へ進み進角させた気筒の点火時期
が通常の点火時期θＢ二〇（Ｎ、Ｔ？）であるかどうか
を判別する。θＢ＼θ（Ｎ、Ｔｐ）である場合は進角さ
せた特定気筒が進角しており、ステップ８１２でノック
発生進角補正を解除する。ステップ８０９でθＢ−〇（
Ｎ。

Ｔｐ）である場合は、特定気筒が進角していない状態（
全気筒が同じ点火時期）にあり、ノック検出感度修正の
ためにチェックモードＯＮにする。

ステップ８０２でチェックモードであればステップ８０
３に進む。

ステップ８０３では現在のエンジン回転数Ｎと負荷Ｔｐ
により特定の気筒を進角させるかどうか判定する。ステ
ップ８０３の進角判定回転数Ｎｗと進角判定負荷ＴＰ社
本実施例では特定値となっているが、マツプにより検索
するようにもできる。

ステップ８０３でエンジン回転数Ｎも負荷Ｔ、もＮｗ、
Ｔｗを満足できなければ、ノック検出感度修正の制御に
移れないためにステップ８１３へ進む。ステップ８０３
ｉ、例えばアイドル状態でのノック検出感度修正を行わ
ないようにしたものである。ステップ８０３でエンジン
回転数Ｎ≧Ｎｗ。

負荷Ｔｐ≧Ｔｐｗを満足すれば、ステップ８０４へ進み
ノックパルスの読込みを行う。ステップ８０４ツノツク
パルスの読込春はステップ８０８の進角前の全気筒のパ
ルス数を記憶しておく。ステップ８０５では、検出した
ノックパルス数が急増したかどうかの判定（すなわち、
ノックが発生したがどうかの判定）をフラグによって行
う。この場合のフラグのセットはステップ９ｏ９、フラ
グのクリアはステップ９１０で行われる。ノックパルス
フラグが１″でない場合はノックが発生していないため
特定気筒の点火時期を徐々に進角し、θ８＝θ（Ｎ、Ｔ
ｐ）＋θ山とする。なお、θ山は本実施例では特定値と
なっているが、エンジンの回転数Ｎ１エンジン負荷Ｔｐ
によるマツプの値を検索してくることも可能である。つ
１シθａｄｖ−θａｄｖ（Ｎ、Ｔｐ）ともできる。

一方、ステップ８０５でノックパルスフラグが“１”の
場合（つまり、ノック発生時）は、各気筒のノックパル
ス数（ステップ８０４で読込んだノックパルス数ンにス
テップ９０８のパルス数ヲ補正し、補正したノックパル
ス数をノック検出パルス数としてセットする。これによ
り、ステップ８０６でノックパルス修正が行われたこと
になる。

ステップ８０７ではノックパルスの修正が行われたこと
によシチェックモードＯＦＦにする。

次に、第１１図および第１２図を用いてノック検出の過
程を説明する。第１１図（１）は気筒を示し、（２）の
数字は気筒数を示す。すなわち１は第１気筒、３は第３
気筒を示す。本実施例では特定の気筒を進角きせるが、
第１１図においては４気筒エンジンで特に第１気筒だけ
を進角させた場合を示す。

第１１図１３ＣＤＥは第１気筒進角前の状態を表す。

即ち第１１図（４）の数字は進角前（ノックが発生して
いない状態）のノックパルス数を表すもので、第１気筒
で４発、第３気筒で５発、第４気筒で３発、第２気筒で
２発検出されている。第１１図（３）の一点鎖線Ａで囲
む部分の詳細およびパルス数を第１１図（５）に示す。

この各気筒のパルス数はステップ８０４で読込まれる。

この状態ではノックは発生していない。

しかし、第１２図に示すように前回のカウント値（例で
は４）と今回のカウント値（例では９）との差が大きい
場合、第１気筒にノックが発生したものと判断される。

そして、進角前の第１２図（２）の■で示すパルス数を
進角後の［Ｆ］で示すノくルス数との差（この例では５
）がノック検出ノくルス故の補正信号となり、各気筒の
ノック検出ノ（ルス数が書換えられる。なお、第１２図
（３）はＤＡ変換器の出力波形を示している。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、ノック
検出回路出力パルス数が特定値となり、特定気筒を進角
させてノック判定回路の基準ノくルス数の修正が容易に
なり、いかなる環境条件のもとでも確実にノッキングを
検出してノッキング発生前の点火時期に修正することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要旨を示す概念図、第２図は本発明を
適用する内燃機関の点火時期制御部の具体的構成図、第
３図は第２図の実施例の入出力インタフェイス回路の点
火時期制御に関する回路部の構成図、第４図は第３図の
回路の動作を表すタイミングチャート、第５図はノッキ
ング検出装置のブロック図、第６図は第５図のブロック
図の各部の信号波形図、第７図は点火時期制御のゼネラ
ルフロー図、第８図は点火時期制御ルーチンのフローチ
ャート、第９図はノック発生補正進角の実行ルーチンを
示すフローチャート、第１０図はノック割込ルーチンを
示すフローチャー）、第１１図および第１２図はノック
検出パルス数修正動作を説明するだめの波形図である。 １０１・・・センサ、１０２・・・検出回路１．１０４
〜１０６・・・カウンタ、１０７〜１０９・・・比較器
、１０８・・・基準信号部、３０・・・ノッキング制御
装置、４０１・・・ノッキングセンサ、４０４・・・半
波整流回宅３図 １？↓す も４図 （八）ＲＥＦ （［３）ＰＯ５」朋几用トーーーーーーーーーーーーＪ
ｌ用相用（１） 占χ時期 も曹図 ＩＲＱ 尤８図 光９図 槽１０図 ＴＩ 弔１１図 率１２１凶 八ＢｃＤＥＦ ４な’ｌ−４４Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ノッキング発生時の振動を検出するノックセンサと
   、このノックセンサの出力信号と基準信号とを比較して
   その比較結果に応じて点火時期を遅角側に制御するノッ
   ク判定回路と全備えた内燃機関の点火時期制御装置に２
   いて、前記基準信号を特定の値に固定し、特定のタイミ
   ングで特定気筒を徐々に進角させて前記ノック判定回路
   の出力に応じて点火時期を遅角側に制御することを特徴
   とする内燃機関の点火時期制御装置。