JPS62111170A - 過給機付内燃機関のノツクコントロ−ル装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は過給機付内燃機関のノックコントロール！Ｉｆ
！に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の過給は機関の出力を高める６のであるが、ノ
ッキング現象も発生し易くなる。そこで、シリンダブロ
ック等に振動検出器からなるノックセンサを取付けてノ
ックを検出し、ノッキングを抑制するように機関を制御
するノックコントロールＷｔＭが用いられる。ノッキン
グを抑制する方式として、過給圧を低下させるものと、
点火時期を遅角補正するものとが知られでいる。一般に
点火時期の制御は、エンジンの回転数Ｎと負荷Ｑ／Ｎ（
＝吸入空気量Ｑ／回転数間）または吸気圧から基本点火
時期θβを求め、ノックの発生状態に応じて点火時期を
この基本点火時期θβから遅角方向に補正することによ
り行なわれる。

近年、点火時期のみを操作してノックを回避する装置の
他に、上りノックコントロールの長所を引出し高トルク
を得るため１．直火時期と過給圧とを連動させて制御す
る装置が提案されている。この種の装置では、点火時期
を遅角させると共に過給圧を低下させるものが一般的で
あるが、過給圧を下げると基本点火時期θβが進角側に
移るため過給圧の低下により一時的に点火時期が進角し
てしまい逆にノックが発生し易くなることがあるという
問題があった。たとえば、第６図に示すように、過給圧
Ｐａの低下によりノックに対する余裕かで鯵、ノックの
発生限界となるノック限界点火時期θＫＮは進角するの
であるが基本点火時期θβがそれ以上に進角してしまい
、要求される遅角補正量Ｒが急増してノックの多発を招
くことがあるという問題である。もちろん、この問題は
過渡的な問題であり、いずれはノックの発生により、直
火時期が遅角補正されノック限界魚火時期θＫＮｉｉ上
に制御されるのであるが、一時的にせよノックの多発は
望ましくない、そこで、過給圧を低下させている問は過
給圧の低下直前の過給圧により基本点火時期を計算し点
火時期を制御する方法が提案されている（特開昭５７−
１７９３７２号）、シかしながら、この方法では過給圧
を低下させている間においてはノックが発生しなくても
点火時期が進角せず、ノック限界点火時期θＫＮより遅
角側で制御されることになるためトルク損失が大きいと
いう問題点があった。

【発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、過給圧低下時のノックの多発を防ぐと共に、トル
ク損失を最小限に抑えたノックコントロール装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、ノックセンサと、点火時期制御手
段と、過給圧制御手段とを備え、ノックの発生状態に応
じて点火時期を遅角方向に補正する遅角補正量と過給圧
とを制御するようにした過給機付内燃機関のノックコン
トロール装置ｔ置において、過給圧を低下させる際には
ノック発生時の前記遅角補正量の増加量を増大する手段
を備えることを特徴とする過給機付内燃１ｆｌｌｓｉの
ノックコントロール装置が提供される。

〔作用〕

上記の構成によれば、過給圧の低下時にのみ遅角補正量
の補正速度が増し、基本点火時期の急激な進角による要
求遅角補正量の増大に追従して素早く点火時期を補正す
ることができるからノックの多発を防止することができ
る。また、過給圧の低下が終了すると遅角補正量の補正
速度が元の値に戻るから点火時期が不安定になることが
ない。

〔実施例〕

本発明の実施例について図面に従って具体的に説明する
。

第１図は全体構成図であり、１はエンジン本体、２は過
給機、３は電子制御装置である。吸気マニホールドの各
気前吸気ボートの近くに電磁作動式の燃料噴射弁４が配
設されている。各燃料噴射弁４には図示しない燃料ポン
プがら一定圧に１１整された燃料が圧送され、燃料噴射
弁４を作動させ開弁する時間によって噴射量が制御され
るようになっている。各気前に設けられた点火プラグ５
に配電するディストリビュータ６は周知の如くクランク
軸の２回転に１回転せられるもので、内部にはクランク
軸の特定位置を検出する基準角センサ７及びエンクンの
回転を検出して一定クランク角毎に出力信号を発生する
回転角センサ８を備えている。

ディストリビニ−タロに接続される点火コイル９は、点
火コイル９への通電遮断を行うイグナイタ１０と一体に
構成されている。

また、圧電形の振動検出器であるノックセンサ１１がシ
リングブロックに取付られ、エンノンの振動波形を検出
する。ノックセンサ１１は圧電形の他、動電形、ピエゾ
抵抗形、ひずみゲージ形等何を用いてもよいことは勿論
である。

過給機２のタニビン１２は排気通路１３に設けられ、コ
ンプレッサ１４は吸気通路１５に設けられる。タービン
１２をバイパスするバイパス通路１６にウェイストデー
ト弁１７が設けられている。

ウェイストデート弁１７はダイフッツム式の７クチユエ
ータ１８により作動し、バイパス通路１６の開度を調整
する。ダイアフラム式アクチニエータ１８のダイアプラ
ム室は圧力導管１９によりコンプレッサ１４下流の吸気
通路２０に連通され、コンプレッサ１４により加圧され
た吸気が導かれる。また、圧力導管１９はその途中から
電磁弁２１を介してコンプレッサ上流の吸気通路１５に
連通されている。そして、電子制御装置３からオンオフ
！ＩＪｌｌ信号が出力されると電磁弁２１がオンオフ駆
動され、そのオンオフ制御信号のデユーティ比によって
電磁弁２１の実効的な開度が制御され、ダイアプラム式
アクチュエータ１８に作動する圧力が制御される。電磁
弁２１の開時間の比率が高い程上流の吸気通路１５に逃
げる空気量が増加し、下流の吸気通路２０の圧力、即ち
加給圧がより高くなるまでウェイストデート弁１７が作
動しないことになる。従って、電磁弁２１の実効的な開
度により機関への加給圧が制御され、開度が大きい程、
即ちオンオフ制御信号のデユーティ比が高く電磁弁２１
の開時間の比率が高い程、高い加給圧に制御される。こ
こでは電磁弁２１にオンオフ型の電磁弁を用いたが、電
圧に比例した開度調整機能を持つ制御弁を用いることも
可能である。

エンジンの運転状態を検出するため、吸気通路１５．２
０に吸入空気量を検出するエフ７０−メータ２２、吸気
温度を検出する吸気温センサー２３、それにスロットル
弁の開度を検出するスロットル弁開度センサ２４が設け
られ、エンジン本体１には冷却水温センサ２５が、排気
通路には排気ブスの酸素濃度を検出し空燃比を知らせる
０２センサ２６が設けられでいる。

第２図は電子制御装置３の詳細構成及び各機器との接続
を示すブロック図である。

電子制御装ａ３は制御用のマイクロコンピュータ３０を
備える。

基準角センサ７及び回転角センサ８は電磁ピックアップ
式の検出器であり、それぞれの出力信号は波形整形回路
３１．３２によりパルス状に整形され、それぞれ基準角
信号及び回転角信号としてマイクロコンビエータ３０に
入力される。また、運転状態を検出する各センサ２２〜
２６からの信号がマイクロコンビエータ３０のデジタル
入力又はアナログ入力端子に入力される。

ノックセンサ１１の出力信号はノック検出回路３３に入
力される。このノック検出回路３３にはノック特有の周
波数帯域（一般には６〜９　Ｋ）１２）だけを取り出す
ためのバンドパスフィルタ、このフィルタの信号を整流
・積分してセンサ信号の平均値をとり出すための平均化
回路、この平均値信号を基にノック判定レベルを作成す
るための判定レベル作成回路、この判定レベルとフィル
タ通過後の出力をノック検出するためのコンパレータ、
このコンパレータ出力を一定時間引きのばすための単安
定マルチバイブレータが組み込まれている。ノック検出
回路３３では所定強度以上のノックを検出し、ノックの
有無を知らせるディジタル信号をマイクロコンピュータ
３０に入力する。

マイクロコンピュータ３０は基準角センサ７及び回転角
センサ８からの回転角情報と、各種運転状態センサ２２
〜２６からの運転状態情報とに基いで燃冑及び出力トル
ク等の性能が最良となる点大時期を算出し、その点火時
期を／ツクセンサ１１からのノッキング情報に基いて補
正し、点火信号を出力する。そして、イグナイタ１ｏを
駆動し点火コイル９に通電し、演算された点火時期に通
電を遮断することにより通電這新時に発生する高電圧を
ディストリビュータ６を経由して所定の気筒の点火プラ
グ５に導き、各気筒に順次点火する。また、マイクロコ
ンピュータ３０は最適な過給圧を算出し、電磁弁２１へ
のオンオフ制御信号のデユーティ比を変化させて過給圧
を制御する。

さらに、マイクロコンピュータ３０は算出した燃料噴Ｍ
ｆｌに対応したパルス幅でもって所定のクランク角位置
に噴射信号を出力し、各気筒毎に燃料噴射弁４を開弁し
て燃料を噴射する。

マイクロコンピュータ３０の内部構成について簡単に説
明する。８ビツト構成の中央処理ユニツ）（ＣＰＵ）４
１にはＣＰＵパス４２を介して、制御プログラム及び演
算に必要な定数を記憶してお（読出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）４３、演算データを一時記憶する一時記憶メモリ（
ＲＡＭ）４４、ｃｐｔＪ４１に割込制御を行なわせるた
めの割込制御部４５、ＣＰＵ動作の基本周期となるクロ
ック周期毎に１つづつカウント値が上るように構成され
た１６ビツトのタイマ４６、マルチプレクサ４７で選択
されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変
換５４８、デジタル信号のための入力ボート４９、そし
てデジタル信号を出力するための出力ボート５０が接続
されている。アナログ信号が入力されるマルチプレクサ
４７には、エア７ａ／−タ２２、吸気温センサ２３、及
び冷却水温センサ２５からの信号が入力される。入力ボ
ート４９には、スロットル弁開度センサ２４からの２ビ
ツトの接点信号、及び０．センサ２６からのりツチリー
ン信号が入力される。出力ボート５０からは、イグナイ
タ１０への直火信号、燃料噴射弁４への噴射信号、電磁
弁２１へのオンオフ制御信号、及びマルチプレクサ４７
への制御信号が出力される０割込制御部４５には基準角
センサ７及び回転角センサ８からの基準角信号及び回転
角信号が入力される。タイマ４６と割込制御部４５によ
ってエンジン回転数、及びクランク角度位置が次のよう
にして検出される。すなわち基準角センサ７からの基準
角信号により割込が発生するごとにＣＰＵ４１はタイマ
４６のカウント値を読み出す、タイマ４６のカウント値
はクロック周期（たとえば１μｓ）毎に上っていくため
、今回の割込時のカウント値と先回の割込時のカウント
値との差を計算することにより、基準角信号の時間間隔
すなわちエンジン１回転に要する時間が計測できる。こ
るしてエンジン回転数が求められる。また、クランク角
度位置は、回転角センサ８からの回転角信号が一定クラ
ンク角度（たとえば３０°ＣＡ）毎に出力されるので基
準角センサ７からの基準角信号（たとえば上死貞位［）
を基準にしてそのときのクランク角度を３０’ＣＡ単位
で知ることができる。この３０°ＧＡ毎の回転角信号は
点火信号発生の基準点に使用される。

以上の構成に基いて本発明に係るノックコントロール装
置の作動について説明する。

ｔＩｓ３図及び第４ズはマイクロコンピュータ３０での
実際の処理を示すフローチャートである。

内燃Ｗ１閏が起動し点火時期演算の割込が打なわれると
、ステップ１００より割込み処理がスタートされる。ス
テップ１０１で回転数Ｎ及び負荷Ｑ／Ｎ（＝吸入空気量
Ｑ／回転数Ｎ）が算出される。

ステップ１０２では、ステップ１０１で算出された回転
数Ｎ、負荷Ｑ／Ｎをもとに予かじめ記憶されている基本
点火時期及び基本噴射時間のマツプを検索補間し、基本
点火時期０日及び基本噴射時間が算出される。また、ノ
ックセンサ１１以外の各種運転状態センサ２２〜２６か
らの情報による点火時期の進角遅角修正及び噴射時間の
修正が同時に行なわれる０次にステップ１０３にて、基
本の過給圧を設定するための基本デユーティ比が計算さ
れる。基本デユーティ比は回転数Ｎをもとに予かしめ記
憶されているテーブル値を検索補間して算出される。

次にステップ１０４において現在の運転条件がノックコ
ントロール実行条件下であるかどうかを判別する。たと
えばエンジンの負荷が軽い場合にはほとんどノックはお
こり得す、しがもこの軽負臂も無理にノックコントロー
ルすればかえって出力、燃管等が低下しでしまうのは一
般的に知られていることである０本実施例においではエ
ンジンの負荷Ｑ／Ｎが所定値以上の場合のみノックフン
トａ−ルを実行することにしている。その他にエンジン
回転数による制限を設けることも考えられる。

ノックコントロール実行条件下であると判断された場合
にはステップ１０５においてノックコントロールによる
点火時期の遅角補正量の計算及び過給圧の補正を行う、
そして、次のステップ１０６にて最終点火時期及び過給
圧を設定する最終デユーティ比が計算される。最終点火
時期は（修正された基本点火時期）−（遅角補正量）と
して計算される。

本発明の特徴部分であるステップ１０５の詳細について
第４図を参照し説明する。

まず、ステップ２０１では、ノック検出回路３３の出力
によりノック発生の有無を判定する。

ノック有りと判定された場合はステップ２０２に進む、
ステップ２０２では、過給圧を低下中であるか否かを調
べる。低下中でなければ定常状態であるからステップ２
０３に進み、遅角補正量Ｒを所定角Δθ１だけ増大する
。Δθ１の値はたとえば１°ＧＡ（クランク角）に設定
する。過給圧が低下中であれば過渡状態であるからステ
ップ２０４に進み、遅角補正量ＲをΔθ１より大きなΔ
θ２だけ増大する。Δθ２の値はたとえば２＠ＣＡに設
定される。

一方、ステップ２０１でノック無しと判定された場合に
はステップ２０５に進む、ステップ２０５ではノック無
しが所定時間（一般的には０．５〜１秒程度）以上続い
たか否かを判別する。未だ所定時間以上綿いていなけれ
ばステップ２０６に進み、現在の遅角補正量Ｒを保持す
る。ノック無しの状態が所定時間以上綿いていればステ
ップ２０７に進む。

ステップ２０？では、ステップ２０２と同様に、過給圧
を低下中であるか否かを調べる。低下中でなければステ
ップ２０８に進み、遅角補正量Ｒを所定角Δθ３だけ減
少する。Δθ３の値はたとえばΔθ１と同じ１°ＧＡに
設定されるが、もちろんΔθ１と異なった値に設定しで
もよい、過給圧が低下中であれば過渡状態であるのでス
テップ２０９に進み、遅角補正量Ｒを所定角Δθ４だけ
減少させる。Δθ４の値はたとえばΔθ３より大きくΔ
θ２と同じ２°ＧＡに設定されるが、エンジンの種類に
よってはΔθ３と同じ程度に小さめに設定した方が好適
な場合もある。

このようにして、ノックの発生状態に応じて点火時期の
遅角補正ｊｌＲが増加、減少または保持される。

次にステップ２１０にて、上記のようにして設定された
遅角補正量Ｒの大小判別を行う。

遅角補正量Ｒが小さく、Ｏに近い第１の設定値Ｒ１以下
の場合（Ｒ＞　Ｒ１）にはステップ２１１に進み、過給
圧Ｐｇを所定圧ΔＰだけ増加させるべくオンオフ制御信
号のデユーティ比を補正する。

遅角補正ＩＬＲが所定範囲内（Ｒ１≦Ｒ≦Ｒ２）の場合
には適度な過給圧と判断してステップ２１２に進み、現
在の過給圧を保持する。遅角補正ｔＲが大きく、第２の
所定値Ｒ２以上の場合（Ｒ２＜Ｒ）には、排気温度が問
題になる運転条件であると判断してステップ２．１３に
進み、過給圧Ｐａを所定圧Δｐだけ低下させるべくオン
オフ制御信号のデユーティ比を補正する。過給圧Ｐａを
増減する所定圧ΔＰ１Δｐは５０ｍｔａＨｇ程度が適切
であり、遅角補正ｆｉＲの大小を判別する第１の所定値
Ｒ１は２°ＧＡに、第２の所定値Ｒ２は７°ＧＡ程度に
設定するのが好適であった。

第５図は上述のようにして制御される過給圧Ｐａと遅角
補正ＩＲの推移の一例を示すタイミングチャートである
。

ノックの発生毎に遅角補正量ＲがΔθ１　（１゛Ｃ１へ
）ｆ！け増大され、ノックが所定時間Ｔ発生しないとΔ
θ３　（１°ＧＡ）だけ減少される（第５図の３０１）
、そして、遅角補正量Ｒが第２の所定値Ｒ２を超過する
と過給圧Ｐａの低下が開始される（第５図の３０２）、
、過給圧Ｐａの低下中においでは、遅角補正量の増加量
及び減少量が増大され、ノックの発生毎に遅角補正量Ｒ
がΔθ２（２°ＧＡ）だけ増大され、ノックが所定時間
Ｔの間発生しないとΔθ４（２’　ＣＡ）だけ減少され
る（第５図の３０３）、こうして、過給圧の低下中には
遅角補正ｆｉＲのノックに対する感度を高くして基本点
火時期θβの急変に素早く追従し、ノックの多発を防止
することができる。そして、遅角補正量Ｒが減少し過給
圧Ｐａの低下を終了すると、ノック−回当りの遅角補正
量Ｒの増加量も元の値（Δθ１）に戻される（第５図の
３０４）。

このようにして、定常時はもちろん過渡時においても、
点火時期がノック限界点火時期（第６図のθＫＮ）付近
になるように遅角補正１１Ｒが制御されるから、トルク
損失の小さいノックコントロールが実現される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、過給圧低下時の
ノックの多発を防ぐと共に、トルク損失を最小限に抑え
、点火時期と過給圧とを連動させた高トルクのノックコ
ントロールを行うことができるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は
全体構成図、第２図は電子制御装置を示すブロック図、
第３図及び第４図はマイクロコンピュータでの処理を示
す７０−チャート、第５図は過給圧と遅角補正量の推移
を示すタイミングチャートであり、＃６図は過給圧低下
時のノック限界点火時期特性を示す特性図である。 １・・・エンジン本体、２・・・過給機、３・・・電子
制御装置、５・・・点火プラグ、６・・・ディストリビ
ユータ、７・−・基準角センサ、８・・・回転角センサ
、１１・・・ノックセンサ、１２・・・タービン、１４
・・・コンプレッサ、１６・・・バイパス通路、１７・
・・ウェイストデート弁、１８・・・ダイアフラム式ア
クチュエータ、２１・・・電磁弁、３０・・・マイクロ
コンピュータ、３３・・・ノック検出回路。 第５図 ／ｙ９　　”　’　　　　　　　　　Ｉｌ、’７１ｆｌ
第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ノックセンサと、点火時期制御手段と、過給圧制御
   手段とを備え、ノックの発生状態に応じて点火時期を遅
   角方向に補正する遅角補正量と過給圧とを制御するよう
   にした過給機付内燃機関のノックコントロール装置にお
   いて、 過給圧を低下させる際にはノック発生時の前記遅角補正
   量の増加量を増大する手段を備えることを特徴とする過
   給機付内燃機関のノックコントロール装置。 ２　過給圧を低下させる際にはノック非発生時の前記遅
   角補正量の減少量を増大する手段を備える特許請求の範
   囲第１項記載の過給機付内燃機関のノックコントロール
   装置。