JPS6255465A - 内燃機関の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に点火時期
を制御する制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置
として１例えば機関の筒内圧力を検出する筒内圧センサ
（燃焼圧力振動センサ）を気筒別に備え、この筒内圧セ
ンサの検出信号からノッキング振動周波帯域の信号成分
を分離抽出し、この抽出信号を内燃機関の圧縮行程で積
分した値を気筒の代表出力値（Ｂ）とし、爆発行程で積
分した値をノックの代表出力値（Ｋ）として、それ等の
比（Ｋ／Ｂ）が予め定めた目標値になるように、気筒別
に点火時期を補正制御するものがある（特開昭５９−１
１６０３０号公報参照）。

つまり、機関において圧縮行程におけるノッキング振動
周波帯域の振動成分はノッキングが発生しても変わらな
いのに対して、爆発行程におけるノッキング振動周波帯
域の振動成分はノッキングの発生により増え、またノッ
キング強度が強い程振動が激しい。

そこで、機関の筒内圧力からノッキング振動周波帯域の
成分を分離抽出し、圧縮行程、爆発行程でそれぞれ積分
し、ノッキングに関係のない区間の気筒の代表出力値（
Ｂ）及びノッキング強度に対応したノックの代表出力値
（Ｋ）を検出し、との比（Ｋ／Ｂ）が予め定めた目標値
を越える頻度が一定になるように、気筒別に点火時期を
制御して内燃機関の出力を低下することなくノッキング
を回避するようにしている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
このような内燃機関の制御装置にあっては、圧縮行程の
積分値である気筒の代表出力値（Ｂ）を点火時期の制御
に使用している。

そのため、積分器の不調時や筒内圧センサの検出結果の
圧縮行程の部分に異常振動が発生したときに気筒の代表
出力値（Ｂ）が異常な値になり、それに基づいて点火時
期制御を行なっている気筒の点火時期が不適切になるこ
とがある。

また、筒内圧センサの不調時や積分器の不調時、筒内圧
センサの検出結果の爆発行程の部分に異常振動が発生し
たときにノックの代表出力値（Ｋ）が異常な値になり、
それに基づいて点火時期制御を行っている気筒の点火時
期が不適切になることがある。

例えば、点火時期が正規の点火時期よりも遅角すること
による発生トルクの減少、燃費の低下、排気温の過度の
上昇、正規の点火時期よりも進角することによるノッキ
ングの発生等の事態が生じる。特に点火時期の進角し過
ぎによって発生するヘビーノックは最悪の場合機関の破
壊につながる恐がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明による内燃機関の制御装置動検出手
段Ａの検出結果に基づいて燃焼圧力の最大値又は該最大
値のクランク角度を検出する代表出力検出手段Ｂと、燃
焼圧力振動検出手段Ａの検出結果に基づいて気筒の代表
出力値及びノックの代表出力値を検出する代表出力検出
手段Ｃと、この代表出力検出手段Ｃの検出結果に基づい
て気筒の代表出力値の検出結果に異常が発生したか否か
を判定する第１判定手段りと、代表出力検出手段Ｃの検
出結果に基づいてノックの代表出力値の検出に異常が発
生したか否かを判定する第２判定手段Ｅと、代表出力検
出手段Ｂの検出結果と代表出力検出手段Ｃの検出結果及
び第１判定手段り並びに第２判定手段Ｅの各判定結果に
基づき点火時期を制御する点火時期制御手段Ｆとを設け
たものである。

〔作　用〕

気筒の代表出力値の検出に異常が発生したときにはノッ
クの代表出力値のみによって点火時期制御を行ない、ノ
ックの代表出力値の検出に異常が発生したときには燃焼
圧力（筒内圧）の最大値Ｐｍａス又はその時のクランク
角度θｐｍａｘを使用した点火時期制御をすることが可
能になる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明する
。

第２図は、この発明を実施した４気筒内ＷＩ機関の制御
装置の構成を示すブロック図である。

第１気筒の筒内圧センサ１Ａは、圧電変換型圧力センサ
であり、第３図（イ）、（ロ）に示すようにシリンダヘ
ッド２１Ａに取付けた点火プラグ２２Ａの座金として取
付けられ、第１気筒の筒内圧（シリンダ内圧力）に応じ
た電荷信号Ｓ１１を出力する。

なお、第２気筒〜第４気筒の筒内圧センサ１Ｂ〜１Ｄに
ついても、筒内圧センサ１Ａと同様に取付けられ、第２
気筒〜第４気筒の各筒内圧に応じた電荷信号８１２〜ｓ
ｅ４を出力する。

チャージアンプ２Ａは、第１気筒用筒内圧センサ１Ａか
らの電荷信号Ｓｌ＋を電圧信号に変換した後増幅して、
検出信号Ｓ２１として出力する。

なお、チャージアンプ２Ｂ〜２Ｄについても。

チャージアンプ２Ａと同様に各々筒内圧センサ１Ｂ〜１
Ｄからの電荷信号Ｓ１２〜Ｓ＋４を電圧信号に変換した
後増幅して、検出信号３２２〜Ｓ　２４として出力する
。

つまり、これ等の筒内圧センサ１Ａ〜１］）及びチャー
ジアンプ２Ａ〜２Ｄによって第１図の燃焼圧力振動検出
手段Ａを構成している。

また、クランク角センサ３は、各気筒の圧縮上死点前（
ＢＴＤＣ）７０°で基準信号Ｓ２を出力すると共に、ク
ランク角の１度又は２度毎に位置信号Ｓ３を出力する。

なお、その基準信号Ｓ２の内、第１気筒に対応する基準
信号については、他の気筒に対応する基準信号よりもパ
ルス幅を広くしている。

アイドルスイッチ４は、機関がアイドル状態にあるか否
かを検知して、アイドル状態検知信号ＳＩを出力する。

一方、コントロールユニット５は、第１図の代表出力検
出手段Ｂ２代表出力手段Ｃ９第１判定手段り、第２判定
手段Ｅ及び点火時期制御手段Ｆを兼ねた回路であり、マ
ルチプレクサ（Ｍ　Ｐ　Ｘ）６、信号処理回路７及び主
制御回路８等からなる。

そのマルチプレクサ６は、主制御回路８からの選択信号
に応じて入力されるチャージアンプ２Ａ〜２Ｄからの検
出信号Ｓ　２１　”’−８２４を選択して、検出信号Ｓ
２ｎとして出力する。

信号処理回路７は、マルチプレクサ６からの検出信号Ｓ
２ｎを、所定の信号処理をして非ノツク時の燃焼圧力振
動エネルギに相関する相関値及びノック時の燃焼圧力振
動エネルギに相関する相関値等に変換する。

この信号処理回路７は１例えば第４図に示すように、バ
ンドパスフィルタ７Ａによってチャージアンプ２Ａ〜２
Ｄからの検出信号Ｓ　２１　”　Ｓ　２４の内のいずれ
かであるマルチプレクサ６からの検出信号Ｓ２ｎから所
定周波数、すなわちノッキングに関連する周波数帯域（
約６〜１７ＫＨｚ）の信号成分のみを抽出する。

そして、このチャージアンプ７Ａから出力される検出信
号（抽出信号）Ｓ４を増幅回路７Ｂで増幅して、この増
幅後の検出信号Ｓ５を整流回路７Ｃによって半波整流す
る。

その後、この整流回路７Ｃから出力される半波整流した
検出信号Ｓ、を、主制御回路８からのセット／リセット
信号ＳＳＲで積分動作を制御される積分器７Ｄによって
積分して、燃焼圧力振動エネルギに相関する相関値とし
ての積分値を示す積分信号Ｓ７として出力する。

第２図に戻って、主制御回路８は、ＣＰＵＩＱ。

ＲＯＭ１　ｌ、ＲＡＭ１２及びＡ／Ｄ変換器等を内蔵し
たｌ１０１３等からなるマイクロコンピュータによって
構成しである。

この主制御回路８は、クランク角センサ３からの基準信
号Ｓ２及び位置信号Ｓ３と、アイドルスイッチ４からの
アイドル状態検知信号ＳＩと、信号処理回路７からの積
分信号８７等とを入力する。

そして、クランク角センサ３からの基準信号Ｓ２及び位
置信号Ｓ３に基づいて信号処理回路７の積分器７Ｄにセ
ット／リセット信号ＳＳＲを出力してその積分動作を制
御する。

なお、ここでは主制御回路８は、圧縮上死点前４０度（
ＢＴＤＣ，４０”　）で積分器７Ｄの積分動作を開始さ
せ、圧縮上死点（ＴＤＣ）でその積分動作を停止させ、
圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）５゜で再度積分動作を開始さ
せ、ＡＴＤＣ４５°で積分動作を停止させる。

また、主制御回路８は、上述した各信号及び図示しない
吸入空気量信号等の各種入力信号に基づいて、燃焼圧力
（筒内圧）が最大となるクランク角度θｐｍａｘの検出
１代表出力値の検出異常判定。

ノッキングに関する判定２点火時期修正量の決定。

点火時期の決定等の点火時期制御に関する処理をする。

そして、決定した点火時期に基づいて点火装置１５のパ
ワートランジスタ１６をオン・オフ制御して点火時期を
制御する。

なお、この点火時期の制御（パワートランジスタ１６の
オン・オフ制御）は、■１０１３内部に設けた図示しな
い進角値（ＡＤＶ）レジスタ、ドウエル角（ＤＷＥＬＬ
）　レジスタに決定した点火時期に相当する値（進角値
、ドウエル角）をセットし、これ等のレジスタの値と位
置信号Ｓ３をカウントするカウンタの値とを比較して、
一致した時点でパワートランジスタ１６をオン状態又は
オフ状態にする。

また、その点火装置１５は、パワートランジスタ１６が
オン・オフ制御されることによって、バッテリ１７から
給電されているイグニッションコイル１８の一次電流が
断続されてその二次側に高電圧が発生し、この高電圧を
ディストリビュータ１日によって第１気筒〜第４気筒の
点火プラグ２０Ａ〜２０Ｄに選択的に分配印加して火花
放電を発生させて点火する。

なお、この主制御回路８は、点火時期に関する制御以外
の制御もするが、その説明は省略する。

次に、このように構成したこの実施例の作用について第
５図以降をも参照して説明する。

まず、この実施例におけるノッキングの検出原理につい
て説明する。

一般に、人間の聴感によるノックレベルの判定は、定常
的に発生している背景雑音による音圧レベルとノッキン
グ振動による音圧レベルとの相対的な強度差によってお
こなわれていると考えられている。

したがって、非ノツク時における筒内圧の振動エネルギ
（燃焼圧力振動エネルギ）と、ノック時における筒内圧
の振動エネルギとを直接比較すれば１人間の官能評価と
良く一致するノッキングレベルの検出が可能となる。

ところで、経験的に上死点前にノッキングが発生するこ
とは無いと考えて良いことから上死点前の筒内圧振動（
燃焼圧力振動）の検出値を（整流）積分した積分値は、
上死点後のノッキングの発生の有無にかかわらず、非ノ
ツク時の上死点後の膨張行程における筒内圧力の振動エ
ネルギの予測値になっていると云える。

したがって、上死点前のクランク角所定範囲内における
筒内圧振動の（整流）積分値と、上死点後のクランク角
所定範囲内、あるいは上死点前の範囲を含む所定範囲内
における筒内圧振動の（整流）積分値とを比較すること
により、非ノツク時の筒内圧の振動エネルギと燃焼行程
中の筒内圧の振動エネルギとを直接比較することになる
。

なお、この場合、積分区間は、吸・排気弁の着座・離座
の振動によって生じる点火プラグの振動による影響を受
器プることがないように選択する必要があり、この実施
例ではＢＴＤＣ４０’〜ＴＤＣ及びＡＴＤＣ５°〜ＡＴ
ＤＣ４５’を選択している。

次に、ノックの代表出力値、すなわち膨張行程における
筒内圧振動の整流積分値によるノッキングの検出原理に
ついて説明する。

前述したように上死点前の筒内圧振動の（整流）積分値
は非ノツク時の上死点後の膨張行程における筒内圧振動
の（！１流）積分値の予測値になっている。

ここで、上死点前の（整流）積分値にかわるものとして
、上死点後の膨張行程における筒内圧振動の（ＩＩ流）
積分値の平均値、すなわちノックの代表出力値の平均値
を考える。

このノックの代表出力値の平均値は、ノックの発生頻度
が少ない、ときに１′！、、、略非ノツク時の上死点後
の膨張行程における筒内圧振動の（整流）積分値に対応
する。

そして、正常な点火時期の制御が行われている限りにお
いては、ノックの発生頻度は多くなるものでなく、前記
ノックの代表出力値の平均値は略非ノツク時の代表出力
値に対応する。

したがって、上死点後の膨張行程における筒内圧振動の
（整流）積分値の平均値と、上死点後の膨張行程におけ
る筒内圧振動の（整流）積分値とを比較することにより
、非ノツク時の筒内圧振動エネルギと燃焼行程中の筒内
圧振動エネルギとを直接比較することになり、人間の官
能評価と良く一致したノッキングレベルを検出できる。

なお、強いノッキングを検出した時には、上死点後の膨
張行程における筒内圧振動の（整流）積分値の平均値の
計算からその時の上死点後の膨張行程における筒内圧振
動の（整流）積分値を除外するようにすれば、より正確
なノツキングレベルの検出ができる。

次に、このような処理をするための主制御回路８による
信号処理回路７の積分器７Ｄの積分動作作の制御につい
て第５図を参照して説明する。

まず、４気筒内燃機関においては、第１気筒＃１〜第４
気筒＃４を＃１→＃３→＃４→＃２→＃１の順序で点火
制御する。

このとき、クランク角センサ３からは、同図（イ）に示
すように各気筒の上死点（ＴＤＣ）前７０°で基準信号
Ｓ２が出力されると共に、同図（ロ）に示すようにクラ
ンク角１°　（又は２＠）毎に位置信号Ｓ３が出力され
る。なお、前述したように第１気筒についての基準信号
Ｓ２のパルス幅は他の気筒についての基準信号Ｓ２より
もパルス幅が広い。

一方、筒内圧センサ１Ａ〜ＩＤ及びチャージアンプ２Ａ
〜２Ｄが正常なときには、チャージアンプ２Ａからは、
同図（ハ）に示すような検出信号Ｓ２１が出力され、他
のチャージアンプ２Ｂ〜２Ｄからも同様な検出信号８２
２〜Ｓ　２４が出力されるので、マルチプレクサ６から
は、同図（ニ）に示すような検出信号Ｓ２ｎが出力され
る。

それによって、このマルチプレクサ６からの検出信号Ｓ
２ｎから信号処理回路７のバンドパスフィルタ７Ａで所
定周波数の信号のみを抽出して、増幅回路７Ｂで増幅し
たとき、この増幅回路７Ｂからは、同図（ホ）に示すよ
うな検出信号ｓ５が出力され、これを整流回路７Ｃで判
波整流することによって同図（へ）に示すような検出信
号Ｓ６が積分器７Ｄに入力される。

そこで、主制御回路８は、クランク角センサ３からの基
準信号Ｓ２が入力された時点から内部カウンタを起動し
て位置信号Ｓ３のカウントを開始する。

そして、主制御回路８は、同図（チ）に示すように例え
ば第１気筒についてＢＴＤＣ４０’になった時点ｔ１で
、セット／リセット信号ＳＳＲをＨ“にして積分器７Ｄ
の積分動作を開始させ、ＴＤＣになった時点ｔ２でセッ
ト／リセット信号ＳＳＲをＬ”にして積分動作を停止さ
せる。

その後、ＡＴＤＣ５’になった時点ｔ３で同様にして積
分器７Ｄの積分動作を開始させ、ＡＴＤＣ４５°になっ
た時点ｔ４で積分動作を停止させる。

それによって、積分器７Ｄから出力される積分信号Ｓ７
は１時点ｔ１〜ｔ４の間では例えば同図（ト）に示すよ
うになり、時点ｔ１〜ｔ２間の積分動作によって非ノツ
ク時の振動エネルギに相関する相関値（積分値）が得ら
れ、時点１３〜１４間の積分動作によってノック時の振
動エネルギに相関する相関値（積分値）が得られる。

そして、主制御回路８は、第２気筒〜第４気筒について
も同様なタイミングで積分器７Ｄの積分動作を制御する
ので、積分器７Ｄから出力される積分信号Ｓ７は全体と
して同図（ト）に示すようになる。

そこで、主制御回路８は、図示しない処理において、各
ＴＤＣにおける積分信号Ｓ７をＡ／Ｄ変換して、このＡ
／Ｄ変換値を気筒の代表出力値である非ノツク時の振動
エネルギに相関した量ＢとしてＲＡＭ１２の所定のアド
レスに格納す・る。

また、各ＡＴＤ、Ｃ４５”における積分信号Ｓ７をＡ／
Ｄ変換して、このＡ／Ｄ変換値をノックの代表出力値で
あるノック時の振動エネルギに相関した量にとしてＲＡ
Ｍ１２の所定のアドレスに格納する。

そして、ノッキング制御に関しては、このｆｔＢと量に
との比（Ｋ／Ｂ）又は量にの平均値πと量にとの比（Ｋ
／Ｋ）を算出して使用する。

次に、点火時期、ノッキング強度及び筒内圧力が最大と
なるクランク角度θρｍａｘの関係について説明する。

一般に、点火時期、ノッキング強度及び筒内圧力が最大
となるクランク角度θｐｍａｘの関係は、第６図に示す
ようになる。なお、この第６図に示す特性は、４気筒エ
ンジンにおける２４００ＲＰ　Ｍ　、全負荷での実験結
果である。

すなわち１点火時期とノッキング強度とは、運転条件が
定まれば良い相関関係にあり、また点火時期と筒内圧力
が最大となるクランク角度θｐｍａｘも良い相関関係に
ある。

これ等のことから、ノッキング強度とクランク角度θｐ
ｏ＋ａｘとは、運転条件が定まれば良い相関関係にある
。例えば第６図に示す例ではトレースノックに制御する
ためには、′θｐｍａｘが１３°ＡＴＤＣになるように
点火時期を制御すればよい。

そこで、予め運転条件毎に目標の例えばトレースノック
になるようなＯｐｍａｘ値を記憶しておき、筒内圧力が
最大になるクランク角度θｐｍａｘがその目標θｐｍａ
ｘに近づくように点火時期を制御すればよい。

次に、筒内圧力が最大となるクランク角度（ニ）に示す
ようなマルチプレクサ６からの検出信号Ｓ２ｎが入力さ
れている。

そこで、主制御回路８は、例えばＡＴＤＣ２’からＡＴ
ＤＣ４０°までの間、マルチプレクサ６からの検出信号
Ｓ２ｎを２°毎にＡ／Ｄ変換する。

その後、これ等の各Ａ／Ｄ変換値を比較し、その中で最
も大きな値に対応するクランク角度をクランク角度θｐ
ｍａｘとしてＲＡＭ１２の所定のアドレスに格納して、
制御に使用する。

次に、ノックの代表出力値（Ｋ）である量にの検出の異
常判定の原理について説明する。

一般に、燃焼行程中の筒内圧の振動エネルギに対応した
ｉＫは、内燃機関がアイドル運転の時に最小値になり、
他のいかなる運転条件の下でも旦にはアイドル運転時の
量により小さくなることはない。

第７図は、本出願人によるノックが発生しない条件での
４気筒内燃機関の運転条件毎のｆｔＫを計測した結果を
示すものであるが、種々の実験によれば、同図に示す関
係は殆んどのエンジンで成立するとみなすことができる
。

そこで、アイドル運転時の量にの値すなわち量にの最小
値をノック最小代表値ＫＭＩＮとして、ＲＡＭ１２の所
定のアドレスに予め格納しておき。

アイドル運転時以外の運転条件下での量にとノック最小
代表値ＫＦｉ７１１　Ｎとを比較することによって、Ｋ
＜ＫＭＩＮとなったときに、その気筒についてのノック
の代表出力値（Ｋ）の検出に異常が発生したと判定する
ことができる。

ここで、ノック最小代表値ＫＭＩ　Ｎの求め方について
述べておくと、アイドル運転時の量Ｋをそのままノック
最小代表値ＫＭＩＮとしてもよいし、またより安定した
ノック最小代表値ＫＭｒＮを得るためには、アイドル運
転時のｆｆ１Ｋの移動平均値を ＫＭＩ　　Ｎ＝（１−α）ＫＭＩＮ　＋　α　Ｋただし
、（０〈α〈１） の演算をして算出した値をノック最小代表値ＫＭＩＮと
すればよい。

また、このノック時の振動エネルギ相関値である景にの
代わりに、前述した気筒の代表出力値である非ノツク時
の振動エネルギ相関値としての量Ｂを使用することもで
きる。

すなわち、アイドル運転時のｆｔＢの値、すなわち量Ｂ
の最小値を気筒最小代表値８Ｋ工Ｎとして。

ＲＡＭ１２の所定のアドレスに予め格納しておき、アイ
ドル運転時以外の運転条件下での量Ｂと気筒最小代表値
ＢＭＩ　Ｎとを比較することによって、Ｂ＜ＢＭ工Ｎと
なったときに、その気筒についての気筒の代表出力値（
Ｂ）の検出に異常が発生したと判定することができる。

また、気筒最小代表値ＢＭＩ　Ｎの求め方について述べ
ておくと、アイドル運転時のｆｉｔＢをそのまま気筒最
小代表値８Ｋ工Ｎとしてもよいし、またより安定した気
筒最小代表値ＢＭＩ　Ｎを得るためには、アイドル運転
時の盪Ｂの移動平均値をＢＭ工Ｎ＝（１−α’）ＢＭ工
Ｎ＋α′Ｂただし、（０〈α′く１） の演算をして算出した値を気筒最小代表値ＢＭＩＮとす
ればよい。

次に、主制御回路８が実行する異常判定・点火時期制御
の詳細について第８図以降を参照して説明する。

第８図を参照して、５ＴＥＰ　ｉで気筒判別処理をする
。これは、クランク角センサ３からの基準信号Ｓ２が入
力されたとき（立上ったとき）に内部力ウンタを起動し
てクランク角センサ３からの位置信号Ｓ３をカウントし
、基準信号Ｓ２が立下ったときのカウント値から第１気
筒か否かを判別し。

この判別結果に基づいて他の気筒を判別する。

つまり、前述したように第１気筒の上死点前７０°で出
力される基準信号Ｓ２のパルス幅は他の気筒の上死点前
７０°で出力される基準信号Ｓ２よりもパルス幅が広い
。例えば第１気筒についての基準信号Ｓ２のパルス幅は
１４°程度であるのに対して、第２気筒〜第４気筒につ
いての基準信号Ｓ２のパルス幅は４°〜５°である。

そこで、入力された基準信号Ｓ２のパルス幅を計測する
ことによって、例えばカウント値が１０゜以上であれば
第１気筒と判定することができ、以後入力される基準信
号Ｓ２は第３気筒、第４気筒。

第２気筒の順であるので各々の気筒を判別することがで
きる。

そして、５ＴＥＰ２でマルチプレクサ６を駆動して、５
ＴＩＥＰ　１での気筒判別結果に応じ九気筒に対応する
チャージアンプ２Ａ〜２Ｄからの検出信号８２１〜Ｓ　
２４のいずれかを選択して、検出信号Ｓ２ｎとして出力
させる。

その後、５ＴＥＰ３で前述したように信号処理回路７の
積分器７Ｄの積分タイミングをセットして。

ＢＴＤＣ４０’〜ＴＤＣの間及びＡＴＤＣ５’〜４５°
の間で積分器７Ｄの積分動作を行なわせる。

そして、５ＴＥＰ４〜１０で５ＴＥＰ　１での気筒判別
結果に応じて点火時期制御系の異常判定及び点火時期の
修正量の決定をする第１気筒修正量決定処理〜第４気筒
修正量決定処理をする。

第Ｓ図は、この第８図における第１（ｔ＝１〜４）気筒
修正量決定処理を詳細に示すフロー図である。

まず、同図で使用している略称の意味（既に説明にした
ものを除く）について説明しておく。

ｄｃｉ：点火時期の修正量であり、第１気筒はｄｃｌ　
、第２気筒はｄｃ２．第３気筒は、ｄＣ３゜第４気筒は
ｄｅ４で表わす。

なお、ｄａｔは正であれば、進角側修正量を表わし、負
であれば遅角側修正量を表わす。すなわち、修正量が大
きくなる程点火時期は進むものとする。

ＫＭ工Ｎｉ：アイドル運転時の量Ｋ、すなわちノック最
小代表値であり、第１気筒はＫＭ工Ｎ１＋第２気筒はＫ
ＦｉｌＩ工Ｎ２＋第Ｎ２＋第３気筒Ｎ３゜第４気筒はＫ
Ｍ工Ｎ４で表わす。

α：ノック最小代表値ＫＭ工Ｎの修正係数を意味し、０
くαく１となる値である。

ＢＭ工Ｎｉ：アイドル運転時の量Ｂ、すなわち気筒最小
代表値であり、第１気筒はＢＭ工Ｎ１＋第２気筒はＢ　
Ｆｉ’ｌ　Ｉ　Ｎ　２１第３気筒はＢＰ／ｌｌＮ３゜第
４気筒はＢＭ工Ｎ４で表わす。

α′　：気筒最小代表値ＢＭ工Ｎの修正係数を意味し、
０〈α′く１となる値である。

次に、この第９図を参照して第ｉ気筒（ｉ＝１〜４）修
正量決定処理について説明する。

５ＴＥＰＩＩでマルチプレクサ６からの検出信号Ｓ２ｎ
をＡＴＤＣ２’からＡＴＤＣ４０″まで２６毎にＡ／Ｄ
変換し、各Ａ／Ｄ変換値とクランク角度とを一旦ＲＡＭ
１２のデータエリアに格納しておく。

また、その検出信号Ｓ２ｎの所定角度範囲での整流積分
信号Ｓ７をＴＤＣでＡ／Ｄ変換して量Ｂを、またＡＴＤ
Ｃ４５°でＡ／Ｄ変換して量Ｋを求める。

そして、５ＴＥＰ１２で５ＴＥＰＩＩで一旦ＲＡＭ１２
に格納した２°毎のＡ／Ｄ変換値の内で最大値と、なっ
ているクランク角度をθρｍａｘとして求める。

そして、５ＴＥＰ１３でアイドルスイッチ４からのアイ
ドル状態検知信号Ｓ工をチェックしてアイドル状態か否
かを判別する。

このとき、アイドル状態であれば、　５ＴＥＰ　１４で
第ｉ気筒のアイドル時の量Ｋに相当するノック最小代表
値ＫＭ工Ｎ＋の書換えを行なう。

すなわち、アイドル時の量にの移動平均値を、（１−α
）・Ｋ　Ｍ　’Ｉ　Ｎ　ｉ十αにの演算をして算出し、
この算出した移動平均値を新たなノック最小代表値ＫＭ
工Ｎ＋としてＲＡ　Ｍ１２の所定のアドレスに格納する
。

そして、５ＴＥＰ１５で第ｉ気筒のアイドル時の五Ｂに
相当する気筒最小代表値Ｂ　Ｍ　Ｉ　Ｎ　ｉの書換えを
行なう。

すなわち、アイドル時の量Ｂの移動平均値を、（１−α
′）・ＢＭ工Ｎｉ＋α′Ｂ の演算をして算出し、この算出した移動平均値を新たな
気筒最小代表値ＢＭＩ〜ｉとしてＲＡＭ１２の所定のア
ドレスに格納する。

その後、５ＴＥＰ１６で第ｉ気筒の点火時期修正量ｄｃ
ｉを「０」にする（ｄｃｉ←０）。すなわち、この実施
例では、アイドル時には基本点火時期で制御するように
している。

これに対して、　５ＴＥＰ　ｌ　３でアイドル時でなけ
れば、　５ＴＥＰ　１７で［Ｋと第ｉ気筒のアイドル時
の量Ｋに相当するノック最小代表値ＫＭ工Ｎｉとを比較
して、Ｋ≧ＫＭＩＮｉか否かを判別する。

このとき、Ｋ≧ＫＭＩ　Ｎ　ｉであれば、すなわち第ｉ
気筒のノック代表出力値（Ｋ）の検出が正常であれば、
　５ＴＥＰ　１８で量Ｂと第ｉ気筒のアイドル時の量Ｂ
に相当する気筒最小代表値ＢＭＩＮｉとを比較して、Ｂ
≧ＢＭ工Ｎｉか否かを判別する。

そして、Ｂ≧Ｂ　Ｍ　Ｉ　Ｎ　ｉであれば、すなわち第
ｉ気筒の気筒の代表出力値（Ｂ）の検出が正常であれば
、５ＴＥＰ１９で気筒の代表出力値（Ｂ）である量Ｂと
ノックの代表出力値（Ｋ）であるｉＫとの比（Ｋ／Ｂ）
を算出して、この算出結果に応して第ｉ気筒の点火時期
修正ｉ　ｄ　ｃ　ｉを算出する処理をする。

また、５ＴＥＰ１８でＢ≧ＢＭＩＮｉでなければ。

すなわち第ｉ気筒の気筒の代表出力値（Ｂ）の検出が異
常であれば、５ＴＥＰ２０でノックの代表出力値（Ｋ）
である量にとこの量にの平均値にとの比（Ｋ／Ｋ）を算
出し、この算出結果に応じて第ｉ気筒の点火時期修正量
ｄｃｉを算出する処理をする。

つまり、第ｉ気筒の気筒の代表出力値（Ｂ）の検出が異
常になったときには、その気筒の代表値（Ｂ）を使用し
た制御を中止して、ノックの代表出力値（Ｋ）のみを使
用した点火時期制御に切換える。

これに対して、　５ＴＥＰ　１７でに≧ＫＭＩＮｉでな
ければ、すなわち第ｉ気筒のノックの代表出力値（Ｋ）
の検出に異常が発生したときには、　５ＴＥＰ２１で５
ＴＥＰ１２で求めたθｐｍａｘに基づく第ｉ気筒点火時
期修正量ｄｃｉを算出する処理をする。

次に、第９図における比（Ｋ／Ｂ）を使用したの点火時
期修正量算出処理（ＳＴＥＰ　１９　）の詳細について
第１０図を参照して説明する。

まず、同図における各略称の意味（既に説明したものを
除く）について説明しておく。

ＳＬ：ノッキングの有無を判定するための基準値である
。

ＫＦＬＧ：ノッキングの有無の判定に使用するフラグで
ある。

ＢＣＮＴ：フラグＫＦＬＧがリセットされた時からの点
火回数を示す値（以下ではｒカウント値ＢＣＮＴＪ　と
称す） ＫＣＮＴ　：フラグＫＦＬＧがセットされた時からの点
火回数を示す値（以下では「カウント値ＫＣＮＴＪと称
す） なお、ＫＦＬＧ、ＫＣＮＴ、ＢＣＮＴは各気筒の修正量
決定処理毎に個別的に設けられる。

先ず、　５ＴＥＰ３１で前述した非ノツク時の振動エネ
ルギ相関値である量Ｂとノック時の振動エネルギ相関値
である量にとの比（Ｋ／Ｂ値）を算出して、ｉＢに基づ
いてｉＫを正規化するに／Ｂ算出処理をする。

そして、５ＴＥＰ３２で上述した処理によって算出した
に／Ｂ値を基準値ＳＬと比較して、Ｋ／Ｂ値＞ＳＬか否
かを判別して、ノッキングが発生したか否かを判定する
。

このとき、Ｋ／Ｂ値＞ＳＬであれば、すなわちノックが
発生していれば、後述する５ＴＥＰ４３に移行する。

これに対して、Ｋ／Ｂ値＞ＳＬでなければ、すなわちに
／Ｂ値≦ＳＬであって、ノッキングが発生していなけれ
ば、５ＴＥＰ３３で後述する５ＴＥＰ４４でノッキング
の発生時にセットする（「１」にする）フラグＫＦＬＧ
が「０」か否かを判別する。

このとき、フラグＫＦＬＧがｒＯＪであれば、すなわち
ノッキングが発生していなければ、ＳＴＥＰ３４〜３７
でノッキングが発生した時からに／Ｂ値≦ＳＬの状態が
２０サイクル以上継続したときに点火時期を１度進角す
る処理をする。

つまり、５ＴＥＰ３４でカウント値ＢＣＮＴをインクリ
メント（＋１）した後、５ＴＥＰ３５でそのカウント値
ＢＣＮＴがｒ２０Ｊを越えた（ＢＣＮＴ＞２０）か否か
を判別する。

このとき、ＢＣＮＴ＞２０でなければ、そのまま処理を
終了し、ＢＣＮＴ＞２０であれば、５ＴＥＰ３６で点火
時期の修正量ｄｃｉをインクリメント（＋１）Ｌ、て点
火時期を１度進角させた後、５ＴＥＰ３７でカウント値
ＢＣＮＴをクリア（ＢＣＮＴ＝０）して処理を終了する
。

これに対して、フラグＫ　Ｆ　Ｌ　Ｇが「０」でなけれ
ば、すなわち過去にノッキングが発生していれば、５Ｔ
ＥＰ３８〜４２においてに／Ｂ値＞ＳＬになった時から
２０サイクル以上に／Ｂ値≦ＳＬの状態が継続したとき
には、非ノツクとするための処理をする。

つまり、５ＴＥＰ３８でカウント値ＫＣＮＴをインクリ
メント（＋１）Ｌ、た後、５ＴＥＰ３９でカウント値Ｋ
ＣＮＴが「２０」を越えた（ＫＣＮＴ＞２０）か否かを
判別する。

このとき、ＫＣＮＴ＞２０でなければ、そのまま処理を
終了し、またＫＣＮＴ＞２０であれば、５ＴＥＰ４０で
フラグＫＦＬＧをリセットした後、５ＴＥＰ４１でカウ
ント値ＫＣＮＴをクリア（ＫＣＮＴ＝Ｏ）　Ｌ、、　５
ＴＥＰ４２でカウント値ＢＣＮＴをクリアして処理を終
了する。

これに対して、５ＴＥＰ３２でに／Ｂ値＞ＳＬになった
とき、すなわちノックが発生したときには、５ＴＥＰ４
３でフラグＫＦＬＧが「０」か否かをチェックして、最
初のノッキング発生か否かを判別する。

このとき、フラグＫＦＬＧが「０」であれば、すなわち
最初のノッキングであれば、５ＴＥＰ４４でフラグＫＦ
ＬＧをセット（ＫＦＬＧ＝１）した後１．５ＴＥＰ４５
でカウント値ＫＣＮＴをクリアして処理を終了する。

これに対して、フラグＫＦＬＧがｒＯＪでなければ、す
なわち２回目以降のノッキングの発生であれば、５ＴＥ
Ｐ４６で過去の点火回数が１０回以内（ＫＣＮＴ≦１０
）か否か、すなわち１０サイクル以内にに／Ｂ値＞ＳＬ
になったか否かを判別する。

このとき、ＫＣＮＴ≦１０でなければ、前述した５ＴＥ
Ｐ４５を実行して処理を終了し、またＫＣＮＴ≦１０で
あれば、５ＴＥＰ４７で点火時期の修正量ｄｃｉをデク
リメント（−１）して点火時期を１度遅角させた後、前
述したＳＴＹ！Ｐ４５を実行して処理を終了する。

このように、ここでは、ノックが発生したときには、そ
のノックの発生頻度を判定して、この頻度の判定結果に
基づいて点火時期の修正量を決定するようにしている。

なお、上記各５ＴＥＰ３６　、４７における修正量ｄｃ
ｉについては、補正後の修正量ｄｃｉが予め定めた値を
越えていないか否かの判定等をして、修正量ｄｃｉの値
を制限することによって、点火時期が所定値以上進角あ
るいは遅角しないようにすることもできる。

また、５ＴＥＰ４７でデクリメントする遅角量は。

１／２度、１／４度というように１度に限るものではな
く、またに／Ｂ値の大きさ、すなわちノックの強度ない
し程度に応じた値にすることもできる。

次に、第Ｓ図における比（Ｋ／Ｋ）を使用した点火時期
修正量算出処理（ＳＴＥＰ　２０　）について第１１図
を参照して説明する。

なお、この処理は、第１０図に示す比（Ｋ／Ｂ）を使用
した点火時期修正量算出処理とほぼ同様であるので、第
１０図と同じ意味をもつ略称ＳＬ。

ＫＦＬＧ、ＢＣＮＴ、ＫＣＮＴに対し各々ｒ’　Ｊをつ
けて、ＳＬ’　、ＫＦＬＧ’　、ＢＣＮＴ’　　ＫＣＮ
Ｔ’　とし、また第１０図の５ＴＥＰ３１〜４７に対し
て５ＴＥＰ３１’〜４７′としている。

まず、５ＴＥＰ３１　’で前述したノック時の振動エネ
ルギ相関値である量にの平均値にと、量にの比（Ｋ／に
値）を算出して、量にの平均値ｋに基づいて量Ｋを正規
化するに／に算出処理をする。なお、この５ＴＥＰ３１
’で量にの算出も同時に行っている。

このｆｆ１Ｋの平均値にの算出方法としては、例えば、
景にの移動平均値を に＝（１−β）Ｋ＋βに ただしく０〈β〈１） の演算をして求め、この値を平均値にとする。

そして、５ＴＥＰ３２’で算出したに／に値を基準値Ｓ
／Ｌ’　と比較してに／に値＞ＳＬか否かを判別してノ
ッキングが発生したか否かを判定する。

以後は、第１０図で説明した比（Ｋ／Ｂ）を用いた点火
時期修正量算出処理と同様であるので説明を省略する。

次に、第９図におけるθρＩＩＩａｘに基づく点火時期
修正量算出処理（ＳＴＥＰ　２１　）の詳細について第
１２図を参照して説明する。

なお、この処理中、工θρ＋＊ａｘは、運転条件毎に予
め求めてＲＯＭ１１に格納している目標の筒内圧力が最
大となるクランク角度であり、例えばトレースノックに
するような値を設定している。

まず、５ＴＥＰ５１で筒内圧力が最大となるクランク角
度θｐｍａｘと目標値Ｉ（３ｐｍａｘとを比較して、Ｏ
ｐｍａｘ＝Ｉθｐｍａｘか否かを判別する。

このとき、ＱｐｍａＸ＝１θ凹ａｘであれば、目標の点
火時期で制御しているとみなしてそのままの点火時期と
する。

これに対して、θｐｍａｘ＝Ｉθｐｍａｘでなければ、
５ＴＥＰ５２でθｐｍａｘ）Ｉθｐｍａｘか否かを判別
する。

このとき、θｐｍａス〉■θｐｎ＋ａｘであれば１点火
時期が遅角しすぎていることになるので、５ＴＥＰ５３
で点火時期修正量ｄｃｉに「０，１°」を加算（ｄｃｉ
＋０．１°）して進角させる。

また、θｐｍａｘ＞ＩθｐｍａＸでなければ、点火時期
が進角しすぎていることになるので、５ＴＥＰ５４で点
火時期修正量ｄｃｉから「０゜ピ」を減算（ｄｃｉ−ｏ
、ｉ”　）　　シて遅角させる。

次に、点火時期制御処理について第１３図を参照して説
明する。

この処理は、例えばクランク角センサ３からの基準信号
Ｓ２が入力されたときにエントリイされて実行が開始さ
れる。

まず、５ＴＥＰ６１で、吸入空気量及び機関回転数等に
応じた基本点火時期りを決定する。なお、こればＲＯＭ
１ｌに格納した例えば第１４図に示すような特性値のテ
ーブルルックアップによって行なう。

そして、５ＴＥＰ６２〜６８で、この決定した基本点火
時期り及び前述した処理によって決定した修正ｉ　ｄ　
ｃ　ｉに基づいて、（７０（Ｄ＋ｄｃ　ｉ））の演算を
して、ＢＴＤＣ（Ｄ＋ｄ　ｃ　ｉ）を基準信号Ｓ２の入
力タイミングからの角度に変換し、ＳＴ［ＥＰ６９でこ
の演算結果をｌ１０１Ｂの前述した進角値（ＡＤＶ）レ
ジスタにセットする。

このように、この内燃機関の制御装置においては、燃焼
圧力振動の検出結果に基づいて検出した筒内圧力（燃焼
圧力）が最大値となるクランク角度Ｏｐｍａｘ、及び気
筒の代表出力値及びノックの代表出力値と、これ等の各
代表出力値の検出異常が否かの各判定結果とに基づいて
点火時期を制御する。

したがって気筒の代表出力値（Ｂ）の検出が異常になっ
たときは、気筒の代表出力値（Ｂ）とノックの代表出力
値（Ｋ）との比（Ｋ／Ｂ）を使用した点火時期制御に代
えてノックの代表出力値（Ｋ）のみを用いた点火時期制
御を行ない、またノックの代表出力値（Ｋ）の検出が異
常になったときは、筒内圧力が最大になるクランク角度
Ｏｐｒｎａｘを使用した点火時期制御をすることができ
る。

それによって、気筒の代表出力値の検出やノックの代表
出力値の検出に異常が発生した場合でも、発生トルクの
減少、燃費の低下、排気温の上昇。

ノッキングの発生等の不都合を回避することができる。

なお、上記実施例においては、筒内圧力（燃焼圧力）が
最大値となるクランク角度θρｍａｘを検出して点火時
期制御に使用する例について述べたが、筒内圧力（燃焼
圧力）の最大値Ｐｍａｘそのものを検出して点火時期制
御に使用することもできる。

また、上記各実施例においては、筒内圧センサを点火プ
ラグに設けたが、所謂振動センサをシリンダブロックに
設ける構成等にすることもできる。

さらに、上記実施例では、各気筒毎に点火時期を制御す
る例について述べたが、複数の気筒を１群として各気筒
群毎に点火時期を制御する場合にもこの発明を同様に実
施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、燃焼圧力振動
の検出結果に基づいて検出したθｐｍａｘ又はＰ　ｗａ
ｘと、同じく燃焼振動圧力振動の検出結果に基づいて検
出した気筒の代表出力値及びノックの代表出力値と、こ
れ等の各代表出力値の検出異常か否かの判定結果とに基
づいて点火時期を制御するようにしたので、気筒の代表
出力値の検出が異常になったときには、その気筒の代表
出力値を使用した点火時期制御に代えてノックの代表出
力値のみを使用した点火時期制御を行なったり、またノ
ックの代表出力値の検出が異常になったときには、その
ノックの代表出力値を使用した点火時期制御に代えてθ
ｐＨａＸ又はＰ　ｗａｘを使用した点火時期制御をする
ことが可能になり、積分器の不調や筒内圧（燃焼圧力振
動）の検出信号に乗る異常振動分等による各代表出力値
の検出異常によるノッキングの発生を抑えつつ発生トル
クの減少、燃費の低下、排気温の上昇等の不都合を回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す機能ブロック図、第２図
はこの発明を実施した内燃機関の制御装置の構成を示す
ブロック図、 第３図は同じく筒内圧センサの一例を示す断面図及び平
面図、 第４図は同じく信号処理回路の一例を示すブロック図、 第５図は主制御回路が実行する積分器の積分動作制御処
理の説明に供するタイミングチャート図、 第６図は点火時期、ノック強度及びＯｐｍａｘとの関係
の説明に供する特性図、 第７図はノックの代表出力値の検出異常判定の原理説明
に供する機関回転数・吸入空気量−ｉＫ特性を示す線図
。 第８図は主制御回路が実行する異常判定・点火時示すフ
ロー図、 第１０図は第９図における比（Ｋ／Ｂ）を使用した点火
時期修正量算出処理の一例を示すフロー図、 第１１図は第Ｓ図における比（Ｋ／Ｋ）を使用した点火
時期修正量算出処理の一例を示すフロー図、 第１２図は第Ｓ図におけるＯ　ｐｒｎａｘに基づく点火
時期修正量算出処理の一例を示すフロー図。 第１３図は主制御回路が実行する点火制御処理の一例を
示すフロー図、 第１４図は第１３図の基本点火時期算出処理の説明に供
する機関回転数・吸入空気流量−進角値特性を示す線図
である。 １Ａ〜１Ｄ・・・筒内圧センサ ２Ａ〜２Ｄ・・・チャージアンプ ３・・・クランク角センサ　　４・・・アイドルスイッ
チ５・・・コントロールユニット　　７・・・信号処理
回路７Ｃ・・・整流器　　　　　　　７Ｄ・・・積分器
８・・・主制御回路　　　　　　１５・・・点火装置第
３図 第４図 第５図 １ハ１ １＋　　１１　鬼ｓｊａ 第６図 点火時期（ＢＴＤσ〕 第７図 第８図 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　内燃機関の燃焼圧力振動の検出結果に基づいて点火
   時期を制御する内燃機関の制御装置において、前記機関
   の燃焼圧力振動を検出する燃焼圧力振動検出手段と、該
   燃焼圧力振動検出手段の検出結果に基づいて燃焼圧力の
   最大値又は該最大値のクランク角度を検出する最大筒内
   圧検出手段と、前記燃焼圧力振動検出手段の検出結果に
   基づいて気筒の代表出力値及びノックの代表出力値を検
   出する代表出力検出手段と、該代表出力検出手段の検出
   結果に基づいて気筒の代表出力値の検出結果に異常が発
   生したか否かを判定する第１判定手段と、前記代表出力
   検出手段の検出結果に基づいてノックの代表出力値の検
   出に異常が発生したか否かを判定する第２判定手段と、
   前記最大筒内圧検出手段の検出結果と代表出力検出手段
   の検出結果及び第１判定手段並びに第２判定手段の各判
   定結果に基づいて点火時期を制御する点火時期制御手段
   とを設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。