JPS6260962A - 過給機付き火花点火内燃機関のアンチノツク制御方法 - Google Patents

過給機付き火花点火内燃機関のアンチノツク制御方法

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JPS6260962A
JPS6260962A JP60198589A JP19858985A JPS6260962A JP S6260962 A JPS6260962 A JP S6260962A JP 60198589 A JP60198589 A JP 60198589A JP 19858985 A JP19858985 A JP 19858985A JP S6260962 A JPS6260962 A JP S6260962A
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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〕 本発明は過給機を備えた火花点火式内燃機関のアンチノ
ック制御方法に関する。
〔従来技術〕
火花点火式内燃機関において生ずるノンキングは、燃料
のオクタン価、点火時期、機関温度、吸気温度、圧縮圧
力、吸入空気の湿度、等の因子によって左右される。
ノッキングの発生を防止しまたはノッキングレベルを低
減させるためのアンチノック制御方法および装置(ノッ
ク・コントロール・システムと通称されている)は周知
である。この方法は、回転数と負荷に応じて点火時期の
基本進角値(θB)を求め、ノックセンサと称する振動
、音響または筒内圧力検出素子により検出したノッキン
グ発生状態に応じて点火時期遅角補正値(θK)を求め
、基本進角値と遅角補正値から最終的な実行進角値(θ
。X)を求め(θEX−θ、−〇K)、この実行進角値
(θEX)に基いて点火を行うというものである。即ち
、ノンキング発生頻度およびノッキングレベルの増大に
伴い遅角補正値(θK)が増加せられ、頻度およびレベ
ルが許容限度以下となる様に点火時期が制御される。
過給機付き機関では、過給により圧縮圧力が増加すると
共に断熱圧縮により吸気温度が上昇するのでノンキング
が発生しやすい傾向となる。また、低オクタン価の燃料
を使用する場合も同様の傾向となる。このため、これら
の条件下では、前記のアンチノック制御方法における遅
角補正値(θK)が大きくなり、点火時期は過度に遅角
側に修正される。点火時期を過度に遅らせると、排気ガ
ス温度が上昇するので排気系に設けられた排気ガス浄化
装置等に悪影響を与えると共に、燃費が悪化する。
そこで、従来技術においては、過給機付き機関において
遅角補正値(θK)が予め定めた基、4勢値以上の時に
は過給圧を低下させることを特徴とするアンチノック制
御方法が提案されている(特開昭58−167881号
、特開昭57−、4811.6号)、ごの方法によれば
、過給圧制御により点火時期遅角補正値(θに)が基準
値以下に抑えられるので、排気ガス温度の過度の上昇を
回避しながらアンチノック制御を行うことができる。
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、前記提案の方法では、過給圧を低下させ
るべきか上昇させるべきかの判定の過程において機関負
荷に対する考慮がなされておらず、遅角補正値θ、がク
ランク角度(CA、)にして例えば5゛以上となった場
合(即ち、OK≧5°CA)には排気ガス温度上昇防止
を目的として過給圧が低下され、θx<5”CAの場合
には機関出力を向上させるため過給圧を上昇させる様に
なっている。このため、過給機付き機関において低オク
タン価燃料を使用している場合には、本来ノンキングが
発生しやすい条件下にあるにも拘わらず、θやの小さい
低負荷時(この場合には、吸入空気量が少なく、従って
、圧縮圧力が小さいので、ノッキングは発生せず、θ、
の値は減少している)には過給圧は上昇せられることと
なる。しかるに、過渡時において機関負荷が急増した場
合には、低オクタン価燃料使用中であるから直ちにノッ
キングが発生し、前記原理に基いてθイが増加補正され
、θイ≧5°CAとなると過給圧が低下される。
このため、過給機の制御弁(排気ターボ過給機の場合に
はウェイストゲートバルブ、機械式過給機の場合にはバ
イパス制御弁)がハンチングを起すという問題があった
。更に、過給圧の低下には必然的に応答遅れがあるので
、θ、の増加に敏速に追従して過給圧を低下させること
ができず、過渡時の排気ガス温度および燃費が悪化する
ことがあった・ C問題点を解決するための手段〕 本発明は従来技術の畝上の問題点を解消することを目的
とするもので、次の様な知見に立脚するものである。
即ち、本発明の発明者の実験によれば、低オクタン価燃
料使用時には、アンチノック制御における遅角補正値θ
には機関負荷および回転数の変化に対し第2図のグラフ
の様な値をとることが判った。同グラフに於て、縦軸は
機関負荷、横軸は回転数を表し、異なる負荷/回転数条
件におけるθえの実測値が2°CA間隔でプロットしで
ある60゜の破線カーブはθに一0°である運転条件を
示し、2゛の破線カーブはθに=2°CAである条件を
示し、以下同様である。実線カーブは最大出力カーブに
相当する。周知の様に、アンチノック制御においては、
点火時期の基本進角値θ6は機関回転数と負荷に応じて
設定され、高オクタン価燃料使用時でかつ負荷が高い時
に所定レベルのノンキングが発生する様に設定されるも
のである。従って、例えば、Ooのカーブは低オクタン
価燃料使用中であるにも拘らずθイ=0°CAとなる運
転条件を示し、2°、4°のカーブについても同様であ
る。
前述した様に、特開昭58−167881号公報に開示
された制御方法では、過給圧制御の判定においては機関
負荷は考慮されず、θ、のみに基いて過給圧増減の判定
が行われる。このため、例えば基準値θ□、F−5°C
Aと設定した場合には、第2図のグラフにおける5°の
カーブより下方の′運転条件では低オクタン価燃料使用
中であるにも拘わらず過給圧が増加せられ、一方、過渡
時において負荷が5°のカーブより上方に変化した時に
は過給圧が低下されることとなり、前述した様なハンチ
ングおよび追従遅れの問題が生ずるであろう。
本発明は斯捻な知見に立脚するもので、燃料のオクタン
価を正確に反映しない様な運転条件における遅角補正値
θイを過給圧増減用判定の対象から外し、もって、より
正確な過給圧増減判定を行い、これにより前記ハンチン
グの発生を防止すると共に過給圧制御の追従性を向上さ
せることを目的とするものである。
このため、本発明は、機関回転数と機関負荷に応じて点
火時期基本進角値を求め、ノンキング発注状態に応じて
点火時期を遅角方向に補正する遅角補正値を求め、基本
進角値と遅角補正値から点火時期実行進角値を求め、該
実行進角値に基いて点火を行い、該遅角補正値が基準値
以上の時に過給圧を低下させることからなる、過給機付
き火花点火式内燃機関のアンチノック制御方法において
、機関回転数に対し所定の関係で変化する予め定めた負
荷閾値と機関負荷とを比較し、機関負荷が前記閾値より
大きくかつ遅角補正値が前記基準値以上の時に過給圧を
低下させることを特徴とするものである。
本発明の好適な実施態様においては、異なる複数の機関
回転数域ごとに前記基準値を設定して各回転数域につい
て遅角補正値が対応基準値以上であるか否かを判定し、
前記複数の回転数域のうち所定割合の回転数域について
遅角補正値が対応基準値以上の場合に過給圧を低下させ
る。
〔実施例〕
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第3図には、本発明の一実施例として、ターボチャージ
ャ付燃料噴射式内燃機関が概略的に表わされている。同
図において、10は4サイクル4気筒内燃機関のシリン
ダブロック、12はシリンダブロック10に取り付けら
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の振動検出素子である。
同図において、14はターボチャージャ本体、16は吸
気通路に設けられるコンプレッサ、18は排気通路に設
けられる排気タービンである。タービン18のバイパス
通路20には過給圧制御用のウェイストゲート弁22が
設けられている。ウェイストゲート弁22はダイアフラ
ム式アクチュエータ24によって作動し、このアクチュ
エータ24はコンプレッサ16下流の吸気通路から圧力
導管30を介して送り込まれた圧力で作動する。
また、26は電磁弁28が開いた時に圧力の一部をコン
プレッサ上流側に逃がすだめの圧力導管である。従って
、電磁弁28の開閉により、アクチュエータ24に印加
される圧力を変化させ、過給圧を制御し得る様になって
いる。圧力導管26 、30には、以上の制御が円滑に
行われる様に絞り27゜31が設けである。
第3図において、32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タ32にはクランク角センサ
34及び36が設けられている。
クランク角センサ34は、気筒判別用であり、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°CA毎)に1つのパルスを発生する。
その発生位置は、例えば第1気筒の上死点の若干手前の
位置の如く設定される。クランク角センサ36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。
ノックセンサ12、クランク角センサ34及び36から
の電気信号は制御回路38に送り込まれる。制御回路3
8には、さらに、コンプレッサの上流の吸気通路に設け
られたエアフローセンサ40からの吸入空気流量を表わ
す信号が送り込まれる。
一方、制御回路38からは電磁弁28に矩形波状の駆動
信号が出力される。また、制御回路38からはイブナイ
フ42に点火信号が出力され、イブナイフ42及び点火
コイル44で形成されたスパーク電流はディストリビュ
ータ32を介して各気筒の点火プラグ46に分配される
機関には、通常、運転状態パラメータを検出するその他
の種々のセンサが設けられ、また、制御回路38は燃料
噴射弁48等の制御をも行う。
第4図は、第3図の制御回路38の一構成例を表わすブ
ロック図である。エアフローセンサ40からの電圧信号
は、バッファ50を介してアナログマルチプレクサ52
に送り込まれ、マイクロコンピュータからの指示に応じ
て選択されてA/D変換器54に印加され、2逓信号に
変換された後、入出力ポート56を介してマイクロコン
ピュータ内に取り込まれる。
クランク角センサ34からのクランク角72o。
毎のパルス、クランク角センサ36からのクランク角3
0°毎のパルスはそれぞれバッファ58 、60を介し
、入出カポ−トロ2を介してマイクロ、コンピュータに
送り込まれる。
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固有の周波数帯域(7〜8 
KHz)が通過帯域であるバンドパスフィルタから成る
回路64を介してピークボールド回路66及び整流回路
68に送り込まれる。ピークホールド回路66は線68
及び入出ツノポート62を介して”1”レベルの信号が
マイクロコンピユー多から印加されている際にのみ、ノ
ックセンサ12からの出力信号を取り込み、その最大振
幅のホールド動作を行′う。ピークホールド回路66の
出力は、アナログマルチプレクサ7oに送り込まれマイ
クロコンピュータからの指示に応じて選択されてA/D
変換器72に印加され、2逓信号に変換された後、入出
カポ−トロ2を介してマイクロコンピュータ内に取り込
まれる、整流回路68は、ノックセンサ12からの出力
信号を全波整流もしくは半波整流する。整流された信号
は積分回路74に送り込まれて時間に関して積分される
。従って、積分回路74の出力はノックセンサ12の出
力信号の振幅を平均化した値となる。
積分回路74の出力はアナログマルチプレクサ70に送
り込まれて、選択的にA/D変換器72に印加され2逓
信号に変換された後、マイクロコンピュータ内に取り込
まれる。ただしA/D変換器72のA/D変換開始、は
、人出カポ−トロ2及び線76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72
は、線78及び入出カポ−トロ2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、入出カポ−トロ2を
介して駆動回路8oに点火信号が出力されると、これが
増幅されてイブナイフ42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。
また、マイクロコンピュータから入出カポ−トロ2を介
して駆動回路82に1ビツトの制御信号が出力されると
、これが駆動信号に変換されて電磁弁28がオンオフ駆
動され、その制御信号によりアクチュエータ24に印加
される圧力が制御され、従って過給圧が制御される。
マイクロコンピュータから成る制御回路38は、前述の
入出力ポート56及び62と、マイクロプロセッサ(M
PU)  84、ランダムアクセスメモリ(RAM) 
 86、リードオンリメモリ(ROM)  88、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90等から構成されており、ROM 8
8内に格納されている後述の制御プログラムに従って種
々の処理を実行する。
次に第1図のフローチャートを用いてマイクロコンピュ
ータの動作を説明する。
このルーチンはクランク角180°毎に実行される。ス
テップ101から107はノッキング発生状態に基いて
遅角補正値θ、を求め、実行進角値θ。
を演算する手順を示す。ステップ100でプログラムが
起動され、ステップ101ではこの直前で点火した燃焼
においてノッキングが生じたか否かを判定する。即ち、
2ノツクセンサ12の積分回路74からの出力をA/D
変換して得た2進値を所定倍してノック判定レベルを求
め、ノックセンサ12のピークホールド回路66からの
出力をA/D変換して得た2進値がこの判定レベルより
大きければノッキングが発生したものと判定し、判定レ
ベルより小さければノンキングは発生しなかったものと
判定する。
ステップ101で“ノッキング発生”と判定されると、
ステップ106に進み、遅角補正値に0.5゜を加算し
くθ、←θ+C+O,S°)、ステップ105に進む。
他方、ステップ101で“ノッキング無し”と判定され
るとステップ102に進み、RAM 86に用意された
ノッキング欠如回数計数カウンタの値CKNOCKに1
を加算しくCKNOCK−(JNOCK+ 1 ) 、
続くステップ103でカウンタの値CKNOCKが20
以上か否かを判定して“NO″ならばステップ107に
進む。ステップ103の判定結果が“YES”の場合、
即ち、ノッキングが検出されない回数が20以上となっ
た場合には、ステップ104に進み、遅角補正値θKか
ら0.5″を減算した値を新たな遅角補正値としくθヤ
←θ、−〇、5°)、ステップ105へ進む・この様に
、ステップ102〜104においてノッキングが20回
以上発生しないとθ、を減少させない様にしたのは誤判
定を避けるためであり、点火時期の進角(即ち、θ、の
減少)は遅れがちに行われることとなる。これに対し、
1回でもノンキン。
グ発生と判定されればステップ106でθやは増加され
、点火時期の遅角は直ちに行われる。
ステップ105ではカウンタを帰零してステップ107
に進む。以上を繰返し実行することにより、遅角補正値
θ、はノッキングが生じたら大きくなりノッキングが発
生しなければ小さくなるが、θ、が平衡を保ったままで
所定の微小レベルのノンキング音が1m続して発生する
様に、ステップ101における判定レベルは予め設定さ
れている。
ステップ107では点火時期基本進角値θ8から遅角補
正値θ、を減算して実行進角値θ1Xを得る(θ6X−
θ8−θK)。このステップでは、クランク角センサ3
4 、36の出力から機関回転数Neが求められ、エア
フローセンサ40からの出力から吸入空気IQが求めら
れ、QとNeから機関負荷Q/Nが求められ、斯く得た
NeとQ/Nに基づいて基本進角マツプまたはテーブル
を用いて補間計算等により基本進角値θ8が求められる
。このため、170M 8Bには基本進角マツプまたは
テーブルが予め格納されている。この基本進角マツプま
たはテーブルは、機関負荷Q/Nが高い場合でかつ高オ
クタン価燃料使用時に所定レベルのノッキング音が発生
する様に設定されている。一般的には、高オクタン価燃
料の使用時には、高負荷時には所定レベルのノッキング
音が発生して遅角補正値θ、はO〜3°程度となり、他
方、低オクタン価燃料を使用するとθ、はこれより大き
くなる。
ステップ107の次にステップ108に進み、実行進角
値θ□8と現在の時刻からイグナイタ42を“ON”に
する時刻を求め、入出カポ−トロ2に設げられた出力レ
ジスタに“ON”時刻を設定する。
設定された“ON”時刻が到来するとイグナイタ42か
ら点火プラグ46に高圧電流が流れスパークにより混合
気が点火される。
ステップ110では、現在の負荷Q/Nが、第5図に示
され機関回転数により定まる予め設定された負荷閾値L
IMIT Q/Nより大きいか否かを判定し、” YE
S”ならばステップ111へ、“NO”ならばステップ
115へ進む。このステップ110は本発明の特徴を成
すもので、第2図と第5図を対比すれば明らかな様に、
負荷閾値LIMIT Q/Nは第2図に示したθイの実
測値のグラフにおける所定のθ。
(例えば、θ、=6“)のカーブに近似して設定されて
おり、機関回転数に対し図示の様な関係で変化する変数
である。第5図の負荷閾値はマツプまたはテーブルとし
てROM 88に予め格納されており、機関回転数が与
えられれば、特定の機関回転数における負荷閾値はマツ
プサーチと補間計算等により求まる。第5図のグラフか
ら判る様に、ステップ110に於る判定結果が“YES
” (即ち、Q/N≧LIMIT Q/N)となるのは
、現在の回転数と負荷が第5図の負荷閾値カーブより上
方の領域に属する場合であり、他方、“NO” (即ち
、Q/N<LIMIT Q/N)となるのは下方の領域
に属する場合である。前述した様に、第5図の負荷閾値
カーブは第2図の例えばθ、=6°のカーブに近似して
設定しであるので、従って、低オクタン価燃料を使用し
ている場合において遅角補正値θヤが6°より小さくな
る様な負荷条件および回転数条件のときは、ステップ1
10からステップ115へ進むこととなり、ステップ1
12は実行されないことが理解されよう。この様に、回
転数に応じて変化する負荷閾値を設定し、現在の回転数
に対応する負荷閾値と現在の負荷とをステップ110で
比較判定することにより、低オクタン価燃料使用中であ
るにも拘らずθイが小さくなる様な運転条件を後続の過
給圧増減判定の対象から排除することができるのである
ステップ111から118は遅角補正値θイと基準値を
比較判定して過給圧を制御する手順を示す。
本発明の好適な実施態様に従い、このルーチンは、複数
nの回転数域(この実施例では、n−4)ごとに基準値
θx*cy(n)を設定して、角回転数域について遅角
補正値θ3が基準値θXIIEF (n)以上であるか
否かを判定し、所定の割合(この実施例では2)の回転
数域について遅角補正値θにが基準値θKIIEF (
n)以上の場合に過給圧を低下させる様に構成されてい
る。
ステップ110の判定結果がYES”の場合はステップ
111へ進む。ステップ111では、現在の回転数Ne
がどの回転数ゾーンに属するかを演算する。
回転数ゾーンN e (n)は、例えば第5図に示した
様に、2000〜3000rpmの第1ゾーンと、30
00〜4000rpmの第2ゾーンと、4000〜50
00rpmの第3ゾーンと、5000〜6000rpm
の第4ゾーンに分けることが可能であり、夫々のゾーン
の基準値θxiEF(n)は同じ値(例えば、5°CA
)でもよいし、ゾーン毎に変えてもよい。
次に、ステップ112では遅角補正値θえが基準値θ□
。(n)以上であるか否かを判定し、”YES”ならば
ステップ113へ、NO”ならばステップ114へ進む
。ステップ113では、各回転数ゾーン毎に設けられた
判定結果表示フラグF (n)を“1”にしてステップ
115に進み、ステップ114では前記フラグF (n
)を帰零してステップ115に進む。つまり、回転数ゾ
ーンN e (n)において遅角補正値θイが判定基準
値θに、l!F(n)以上ならばフラグF (n)は“
1″となり、小さければ“0″となる訳である。
ステップ115では各回転数ゾーン毎の前記判定結果F
 (n)の総和ΣF (n)を求め、ステップ116に
進む。ステップ116では、総和ΣF (n)が例えば
“2”以上であるか否かを判定し、“YES”ならばス
テップ117に進んで電磁弁28を“OFF”にし、“
NO”ならばステップ118に進んで電磁弁28を“O
N”にする。電磁弁28が“ON“になると圧力導管2
6が導通し、アクチュエータ24に作用する圧力はコン
プレッサ16上流側に逃れるので、ウェイストゲート弁
22が閉鎖され、過給圧は上昇する。反対に、電磁弁2
8が“OFF”となると過給圧は低下する。次に、ステ
ップ119に於て以上の処理を終了する。
この様に、ステップ111〜118では、2つ以上の回
転数ゾーンについて遅角補正値θKが基準値θKIIE
F(n)を超えた場合には低オクタン価燃料使用中とみ
なして過給圧が下げられ、他方、遅角補正値θイが基準
値を超える回転数ゾーンが零もしくは1つの場合には高
オクタン価燃料使用中とみなして過給圧が増加される。
従って、誤って過給圧が増加される倶れがなくなり、過
給圧増減判定がより確実に行われることとなる。
ステップ110の判定結果が“NO”の場合にはステッ
プ111〜114をジャンプしてステップ115に進む
ので、判定結果表示フラグF (n)は更新されず、過
給圧は変更され′ることなくそのままの値に保持される
以上に説明した実施例は例示的なものであり、言うまで
もなく本発明の範囲内を種々の変更を加えることができ
る。例えば、本発明は機械式過給機を備えた機関にも適
用可能であり、その場合にはアクチュエータ24により
、バイパス制御弁を制御することができる。また、前記
ステップ112では遅角補正値θ3と基準値とを比較す
る様にしたが、θヤの代りにその学習値を用いてもよい
更に、ステップ111における回転数ゾーンの数も増減
可能であり、ステップ116における判定も任意の割合
について行ってもよい。
(発明の効果〕 畝上の様に、本発明は、アンチノック制御方法に於て、
機関回転数に応じて変化する負荷閾値と現在の機関負荷
とを比較し、機関負荷が閾値より小さい場合にはだとえ
遅角補正値が基準値より小さくても過給圧を増加させな
い様にしたので、低オクタン価燃料使用中であるにも拘
らず過給圧が不本意に増加されるという事態を回避する
ことができる。従って、過給圧制御の応答性が向上する
と共に、過給制御弁(ウェイストゲート弁またはバイパ
ス制御弁)のハンチングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するため制御回路が実行す
る処理のプログラムのフローチャー1・を示し、第2図
は異なる機関負荷および回転数に対する遅角補正値θイ
の実測値をプロットしたグラフ、第3図は本発明の方法
を適用可能な過給機付き火花点火機関の模式図、第4図
は制御回路のプロ、り図、第5図は本発明で用いる負荷
閾値および回転数ゾーンを例示したグラフである。 I2・・・ノックセンサ、   14・・・過給機、2
0・・・バイパス通路、 22・・・ウェイストゲート弁、 24・・・アクチュエータ、 26 、30・・・導管、      28・・・電磁
弁、38・・・制御回路。 −一一◆尚 エンジン回転数(Ne)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、機関回転数と機関負荷に応じて点火時期基本進角値
    を求め、ノッキング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値を求め、基本進角値と遅角補正
    値から点火時期実行進角値を求め、該実行進角値に基い
    て点火を行い、該遅角補正値が基準値以上の時に過給圧
    を低下させることからなる、過給機付き火花点火式内燃
    機関のアンチノック制御方法において、 機関回転数に対し所定の関係で変化する予め定めた負荷
    閾値と機関負荷とを比較し、機関負荷が前記閾値より大
    きくかつ遅角補正値が前記基準値以上の時に過給圧を低
    下させることを特徴とするアンチノック制御方法。 2、異なる複数の機関回転数域ごとに前記基準値を設定
    して各回転数域について遅角補正値が対応基準値以上で
    あるか否かを判定し、前記複数の回転数域のうち所定割
    合の回転数域について遅角補正値が対応基準値以上の場
    合に過給圧を低下させることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のアンチノック制御方法。
JP60198589A 1985-09-10 1985-09-10 過給機付き火花点火内燃機関のアンチノツク制御方法 Expired - Lifetime JPH0681946B2 (ja)

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