JPS63253176A - 内燃機関用ノツキング制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関に発生するノックを制御するためのノ
ック制御装置（ノックコントロールシステム）に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来のノックコントロールシステムでは、ノックの有無
を判定するためのノック判定レベルがエンジンやノック
センサのバラツキにより不適切に設定され、この問題を
解決するために、本発明者らは既に特開昭６０−２４３
３６９号公報において、ノックセンサ信号の統計的な性
質を利用し、ノック判定レベルを適切な方向に自動修正
する方法及び装置を開示してい葛。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようなノックセンサ信号の情報を基
にノック判定レベルを学習するシステムでは、点火時期
があまりに進角側に存在する時に学習すると異常な燃焼
振動により誤学習するという問題があった。このような
現象は最適点火時期（ＭＢＴ）より進角側でおこりやす
い。一般にノックコントロールシステムの最進角値（す
なわちベース進角）はＭＢＴをねらって設定されるが、
ガソリン性状、エンジン機差、環境条件等によりＭＢＴ
は変化するため、点火時期がＭＢＴを超えることもたび
たびある。このような過進角側では燃焼圧力が過大とな
り、それに伴って異常な燃焼振動がノックセンサ信号と
して取り出され、このような異常振動によって誤学習す
る恐れがある。

本発明は点火時期があまりに進角側にあるときに学習を
禁止することにより、このような誤学習を防止しようと
するものである。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明は第１図に示すごとく、内燃機関のノッ
クを検出するためのノックセンサと、このノックセンサ
の信号からノック強度値■を検出するノック強度値検出
手段と、ノック判定レベルＶ　ｒｅｆを作成する判定レ
ヘル作成手段と、前記ノック強度値■と前記ノック判定
レベルＶ　ｒｅｆとの比較によりノックの有無を判定す
るノック判定手段と、この判定結果に応じて点火時期を
制御する点火時期制御手段と、前記ノックセンサの出力
信号に応じてノック判定レベルを自動補正するノック判
定レベル修正手段と、実点火時期もしくは基本点火時期
が所定値よりも進角側にある時には前記ノック判定レベ
ルの修正を禁止するための進角値比較手段とを備えるこ
とを特徴とする内燃機関用ノッキング制御装置を提供す
るものである。

〔作用］ これにより、ノック判定手段の後段に接続された点火時
期制御手段から現在の点火時期が予め定めた値よりも進
角側にあるか遅角側にあるかを知り、進角側に存在した
場合にはノック判定レベルの修正動作を禁止することに
より、誤学習を防止する。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。

第２図において、１は４気筒４サイクルエンジン、２は
エアクリーナ、３はエンジン１の吸入空気量を検出しこ
れに応じた信号を出力するエアフローメータ、４はスロ
ットル弁、５はエンジン１の基準クランク角度位置（た
とえば上死点）を検出するための基準角センサ５Ａと、
エンジン１の一定クランク角度毎に出力信号を発生する
クランク角センサ５Ｂを内蔵したディストリビュータで
ある。

６はエンジンｌのノック現象に対応したエンジンブロッ
クの振動を圧電素子式（ピエゾ素子式）、電磁式（マグ
ネット、コイル）等によって検出するためのノックセン
サ、７はノックセンサの出力を気筒毎にピークホールド
するピークホールド回路部である。９はエンジンの冷却
水温に応した信号を発生する水温センサ、１２はスロッ
トル弁４が全閉状態であるときに信号を出すための全閉
スイッチ（アイドルスイッチ）、１３はスロットル弁４
がほぼ全開状態であるときに信号を出力するための全開
スイッチ（パワースイッチ）、１４は排気ガスの空燃比
（Ａ／Ｆ）が理論空燃比に比べて濃い（リッチ）か薄い
（リーン）かに応じて出力信号を発生する０２センサで
ある。

８は前記各センサ及び各スイッチからの入出力信号状態
に応じてエンジンの点火時期及び空燃比を制御するため
の制御回路、１０は制御回路８から出力される点火時期
制御信号を受けてイグニションコイルへの通電遮断を行
うイグナイタ及びイグニションコイルである。イグニシ
ョンコイルで発生した高電圧はディストリビュータ５の
配電部を通して適切な時期に所定の気筒の点火プラグに
印加される。１１は制御回路８で決定された燃料噴射時
間（τ）に基づいて吸気マニホルドに燃料を噴射するた
めのインジェクタである。

次に第３図を用いてピークホールド回路部７の詳細構成
を説明する。第３図の７０１はノックセンサ６の出力信
号をノック周波数成分のみ選別して取り出すためのバン
ドパス、バイパス等のフィルタ、７０２は増幅器、７０
３は制御回路８からの気筒切換信号を基に７０２より出
力されるノックセンサの信号を例えばコンデンサ等によ
りピークホールドをするピークホールド回路である。

次に制御回路８の詳細構成及び動作を第４図に従って説
明する。第４図において８０００は点火時期及び燃料噴
射量を演算するための中央処理ユニット（ＣＰＵ）で８
ビツト構成のマイクロプロセッサを用いている。８００
１は制御プログラム及び演算に必要な制御定数を記憶し
ておくための読み出し専用の記憶ユニッｌ−（ＲＯＭ）
　、８００２はＣＰＵ８０００がプログラムに従って動
作中演算データを一時記憶するための一時記憶ユニット
（Ｒ’ＡＭ）である。８００３は基準角センサ５Ａの出
力信号を波形整形するための波形整形回路、８００４は
同じくクランク角センサ５Ｂの出力信号を波形整形する
ための波形整形回路である。

８００５は外部あるいは内部信号によってＣＰＵ８００
０に割り込み処理を行わせるための割込制御部、８００
６はＣＰＵ動作の基本周期となるクロック周期毎にひと
つずつカウント値が上がるように構成された１６ビツト
のタイマである。このタイマ８００６と割込制御部８０
０５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５Ａ
の出力信号により割り込みが発生するごとにＣＰＵ００
０はタイマのカウント値を読み出す。タイマのカウント
値はクロック周期（例えばＬμｓ）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、基準角センサ信号の時
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。こう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、クランク角センサ５Ｂの信号が一定ク
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５Ａの上死点信号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°ＣＡ毎のクランク角度信号は点火時期制御信
号発生の基準点と、ピークホールド回路７０３の気筒切
換信号に使用される。

８００７は複数のアナログ信号を適時切り換えてアナロ
グ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）８００８に導くた
めのマルチプレクサであり、切換時期は出力ポート８０
１０から出力される制御信号により制御される。本実施
例においては、アナログ信号としてノックセンサ信号の
ピークホールド回路部７からの出力信号と、エアフロメ
ータ３からの吸入空気量信号及び水温センサ９からの水
温信号が入力される。８００８はアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器である。８００９
はデジタル信号のための入力ポートであり、このポート
には本実施例の場合アイドルスイッチ１２からのアイド
ル信号、パワースイッチ１３からのパワー信号、０２セ
ンサ１４からのリンチ、リーン信号が入力される。８０
１０はデジタル信号を出力するための出力ポートである
。

この出力ポートからはイグナイタ１０に対する点火時期
制御信号、インジェクタ１１に対する燃料噴射信号、ピ
ークホールド回路７に対する気筒切換信号、マルチプレ
クサ１１に対する制御信号が出力される。８０１１はＣ
ＰＵバスであり、ＣＰＵ８０００はこのバス信号線に制
御信号及びデータ信号を載せ、周辺回路の制御及びデー
タの送受を行う。

以上、本発明を実現するための装置の構成について説明
したので、第５図のフローチャートを用いて、ノックコ
ントロールの内容を説明する。

ステップ１００からノックコントロールルーチンが始ま
ると、ステップ２００でノック強度値■を取り込む。こ
の強度値■は、例えば、ノックセンサ信号の所定区間内
の最大ピーク値である。

ステップ３００では、ノック判定レベルＶ　ｒ！ｆを次
のように作成する。

Ｖｒａｒ　＝ＫｘＫＣｘＶ５゜ ここで、ＫはあらかじめＲＯＭに書き込まれた定数であ
り、エンジン回転数のテーブルになっている。ＫＣは判
定レベル補正用に値であり、ステップ７００で作成され
る。また、二〇ＫＣもエンジン回転数、エンジン−回転
当りの吸入空気量Ｑ／Ｎのテーブルで持ち、かつ、バッ
クアップすることが望ましい。■、。は■の分布の中央
値であり、気筒別にステップ５００で作成される。

ステップ４００では、ノック判定および遅角量の算出を
する。

ステップ５００では、ノック状態検出用パラメータを更
新する。

ステップ６００では、判定レベル補正条件が成立したか
の判断をする。

ステップ７００では、判定レベルの補正を行う。

ステップ８００てみ、ノック状態検出用パラメータを初
期化する。

ステップ９００でノックコントロールルーチンが終了す
る。

第６図のフローチャートを用いて、第５図のステップ４
００を詳細に説明する。

ステップ４００１からノック判定および遅角量算出のル
ーチンが始まると、ステップ４００２でエンジンがノッ
クコントロール領域かを判断し、ＹＥＳならばステップ
４００３へ進む。ステップ４００３では、ノックがあっ
たかを■と■、、、ｆとの大・小関係から判断し、ＹＥ
Ｓ　（Ｖ≧Ｖｒｅｒ）ならば、ステップ４００４へ進む
。ステップ４００４では、遅角ＩＲを所定量ΔＲだけ増
す。

ステップ４００３でＮｏと判断された場合はステップ４
００５へ進み、ノックなしが所定期間続いたかを判断し
、ＹＥＳならばステップ４００６へ、Ｎｏならばステッ
プ４００７へ進む。ステップ４００６では、遅角量Ｒを
所定量ΔＲだけ減らす。ステップ４００７では、遅角Ｉ
Ｒを所定範囲内ヘガードする。

ステップ４００２でＮｏと判断された場合はステップ４
００８へ進み、遅角ＩＲに初期値Ｒ８を設定する。

ステップ４００９で本ルーチンが終了する。

第７図を用いて、第５図のステップ５００を詳細に説明
する。

ステップ５００１からノック状態検出用パラメータの更
新が始まると、ステップ５００２で、今回取り込まれた
Ｖが■５゜より大きいか判断し、ＹＥＳならばステップ
５００３へ進む。ステップ５００３では、レベルｖｈを
次のように作成する。

Ｖｈ＝　（Ａ＋Ｄ）ＸＶ、。

ここで、Ａはステップ７００で作成される気筒別の変数
である。Ｄはあらかじめ定められた定数であり、エンジ
ン回転数、Ｑ／Ｎなどのテーブルとして種々の値を持つ
ようにしてもよい。

次のステップ５００４ではｖｈを所定値以下にガードす
る。次にステップ５００５へ進み、■≧ｖｈの判断を行
い、ＹＥＳならばステップ５００６へ、Ｎｏならばステ
ップ５００７へ進む。ステップ５００６では、ノック状
態検出用カウンタＣＰＨＬ　（気筒別）をインクリメン
トする。次にステップ５００７へ進み、■５゜をＤＶ、
。だけ大きくする。

ステップ５００２でＮｏと判断された場合はステップ５
００８へ進み、Ｖ＜Ｖｓｏの判断を行う。

ここで、ＹＥＳと判断された場合はステップ５００９へ
進み、ＡＸＶ≦Ｖ、。の判断を行う。ここで、ＹＥＳと
判断された場合はステップ５０１Ｏへ進み、ノック状態
検出用カウンタＣＰＨＬをデクリメントする。次にステ
ップ５０１１へ進み、ＶＳＯをＤＶ５゜だけ小さくする
。次にステップ５０１２へ進み、現在処理を行っている
気筒のＡフラグをセットする。

ステップ５００８および５００９でＮＯと判断された場
合はステップ５０１３へ進む。

ステップ５０１３では、ＤＶ５゜を次のように設定する
。

次にステップ５０１４へ進み、Ｄ　Ｖ　ｓ。を所定範囲
内へガードする。ステップ５０１５で本ルーチンが終了
する。

次に、第８図のフローチャートを用いて第５図のステッ
プ６００を詳細に説明する。この部分が本発明の特徴的
な部分である。

ステップ６００１から判定レベル補正条件成立の判断ル
ーチンが始まると、ステップ６００２で、ノック判定レ
ベルの補正インターバルが経過したかどうかを調べる。

すなわち、ノック判定レベルの補正は所定の時間間隔ご
とに実行される。Ｎ。

の場合には第５図のステップ９００へ分岐するが、ＹＥ
Ｓの場合には次のステップ６００３へ進む。

ステップ６００３ではエンジンが定常状態にあるかどう
かをチェックする。たとえばエンジン回転数Ｎ８の変化
率ΔＮ、が所定値以下のとき定常とみなすようにすれば
良い。このステップ６００３において非定常とみなされ
た場合には、ノック判定レベルの補正はしない（第９図
のステップ７００７へ分岐）。また、ステップ６００３
において定常とみなされた場合は、ステップ６００４で
、現在の点火時期が所定進角値よりも遅角側にあるかど
うかをチェックする（このステップが本発明の特徴的部
分である）。この所定進角値はエンジン回転数と吸入空
気量Ｑ／Ｎとに応じて予めＭＢＴに対応させてプログラ
ムされている。現在の点火時期がこの所定値と比べて進
角側にある場合は、点火時期がＭ　Ｂ　Ｔを超えている
可能性があり、従って、異常燃焼振動の発生が予測され
るため、誤学習防止のためノック判定レベルの修正を禁
止する（ステップ７００７へ分岐する）。この比較ステ
ップで、遅角側にあると判断された場合のみ修正を許可
する。

次に、第９図のフローチャートを用いて、第５図のステ
ップ７００を詳細に説明する。

ステップ７００１から判定レベルの補正ルーチンが始ま
ると、ステップ７００２へ進みノック状態が大きすぎる
かの判断を行う。例えばＣＰＨＬ〉０またはＡ≧Ａ□８
のときノック状態が大きすぎると判断する。そして、Ｙ
ＥＳの場合はステップ７００３へ進み、判定し、ベルを
小さくする。例えば、ＫＣを所定ｉＤＫだけ小さくする
。

ステップ７００２でＮｏと判断された場合はステップ７
００４へ進み、ノック状態が小さすぎるかを判断する。

例えば、ＣＰＨＬ＜Ｏのときノック状態が小さすぎると
判断する。そして、ＹＥＳの場合はステップ７００５へ
進み、判定レベルを大きくする。例えば、ＫＣを所定ｆ
ＪＤＫだけ大きくする。

ステップ７００５では判定レベルを所定範囲内ヘガード
する。例えば、ＫＣをＫＣ□７とＫＣ，、Ｘの間ヘガー
ドする。このＫＣ，、、ｌとＫＣ，、、はエンジン回転
数のテーブルでもつことが望ましい。

ステップ７００７では、対象気筒のＡフラグがセットさ
れているかを判断する。そして、ＹＥＳならばステップ
７００８へ、ＮＯならば７００７へ進む。ステップ７０
０８では、Ａを所定ＩＤＡだけ大きくし、ステップ７０
０９では、Ａを所定ＩＤＡだけ小さくする。次にステッ
プ７０１０へ進み、Ａを所定範囲内へガードする。

以上のステップ７００２から７０１０までの操作を全気
筒に対して実行しステップ７０１１でこのルーチンが終
了する。

第１０図を用いて、第５図のステップ８００を詳細に説
明する。

ステップ８００１からノック状態検出用パラメータの初
期化ルーチンが始まると、ステップ８００２へ進み、Ｃ
ＰＨＬ、Ａフラグをクリアーする。

次にステップ８００３へ進み、全気筒の処理が終了した
かの判断を行う。ＮＯの場合は次の気筒についでステッ
プ８００２の処理を行う。ＹＥＳの場合はステップ８０
０４で本ルーチンが終了する。

なお、上述した実施例では、現在の点火時期（すなわち
ノックコントロールの遅角量を加味した点火時Ｍ）が所
定進角値より遅角側であるかどうかを判断したが、ノッ
クコントロールの遅角量を含まない基本点火時期によっ
て判断することもできる。

また、ハイオクガソリンとレギュラーガソリンのガソリ
ン判別によって点火時期マツプを切り替えるようなシス
テムにおいては、ハイオクガソリン用のマツプでＭＢＴ
を超える可能性カミあるため、ハイオクガソリン用のマ
ツプに切り替わっている場合にノック判定レベルの学習
を禁止することも考えられる。

また、上述した実施例では、ノックセンサ信号の最大値
Ｖ　ｐｅ□の情報を基にノック状態を検出してノック判
定レベルの適否を判断したが、センサ信号平均値や、セ
ンサ信号を所定のスレッシホールドレヘルと比較した時
に発生するパルス列の数でも同様のノック状態検出が可
能である。すなわち、ノックセンサ信号の出力情報によ
ってノック判定レベルを修正するシステムのすべてにつ
いて本発明を適用することができる。

また、当然のことではあるが、ノックセンサとしてはエ
ンジンブロック振動を検出するタイプ以外についても広
く利用することができる。すなわち、たとえば、点火プ
ラグ座金タイプの圧力センサでも良いし、直接、筒内圧
を検出する圧力センサでも、マイクロフォン等のセンサ
でも良い。つまり、エンジンの燃焼振動に起因するシリ
ンダ内外の振動を検出するものであれば、すべてのノッ
クセンサについて本発明を適用することができる。

また、上述した実施例では、点火時期を全気筒−律で制
御させたが、これを気筒別に点火時期制御し、所定の点
火時期より進角側となった気筒についてのみノック判定
レベルの修正を禁止するようにしても良い。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明においては、実点火時期もしく
は基本点火時期が所定値よりも進角側にある時にはノッ
ク判定レベルの修正を禁止するから、過進角側での異常
燃焼振動によるノック判定レベルの誤学習を確実に禁止
する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図は本発明になる装置の構成を明示するための全体
構成図、第２図は本発明を実施するための装置の一実施
例を示す図、第３図は第２図中のピークホールド回路部
の構成図、第４図は第２図中の制御回路の詳細構成図、
第５図は本発明におけるノンクコントロールの手順を示
すフローチャート、第６図〜第１Ｏ図は第５図中の各ス
テップ４００〜８００の具体実施例を示すフローチャー
トである。 ■・・・エンジン、５・・・ディストリビュータ、６・
・・ノックセンサ、７・・・ピークホールド回路部、８
・・・制御回路、１０・・・イグナイタおよびイグニッ
ションコイル、７０３・・・ピークホールド回路、８０
００・・・中央処理ユニット、８００１・・・ＲＯＭ、
８００２・・・ＲＡＭ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のノックを検出するためのノックセンサと、こ
   のノックセンサの信号からノック強度値Ｖを検出するノ
   ック強度値検出手段と、ノック判定レベルＶ＿ｒ＿ｅ＿
   ｆを作成する判定レベル作成手段と、前記ノック強度値
   Ｖと前記ノック判定レベルＶ＿ｒ＿ｅ＿ｆとの比較によ
   りノックの有無を判定するノック判定手段と、この判定
   結果に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段と、
   前記ノックセンサの出力信号に応じてノック判定レベル
   を自動補正するノック判定レベル修正手段と、実点火時
   期もしくは基本点火時期が所定値よりも進角側にある時
   には前記ノック判定レベルの修正を禁止するための進角
   値比較手段とを備えることを特徴とする内燃機関用ノッ
   キング制御装置。