JP2000303941A - 内燃機関のノッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン電流によるノッキング検出とノックセ
ンサによるノッキング検出とを切り換えるシステムにお
いて、その切り換えを適正化する。 【解決手段】 ノックセンサに最も近い気筒についてイ
オン式と振動式のノッキング判定を行う毎に、イオン式
と振動式のノッキング判定結果が一致するか否かを判定
し（ステップ１０１）、ノッキング判定結果が一致する
回数Ｃをカウントする（ステップ１０２）。そして、判
定回数Ｎが例えば１０回になる毎に、ノッキング判定結
果の一致率Ｒ（＃３）＝Ｃ／Ｎを算出し（ステップ１０
３〜１０５）、一致率Ｒ（＃３）が例えば０．７以上で
あれば、イオン式のノッキング判定結果が正常と判断し
（ステップ１０６，１０７）、イオン式でノッキング制
御を行い、一致率Ｒ（＃３）が０．７未満であれば、イ
オン式のノッキング判定結果が異常と判断し（ステップ
１０８）、振動式でノッキング制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼に
伴って発生するイオン電流からノッキングを検出する機
能と、シリンダブロックの振動からノッキングを検出す
る機能の両方を備えた内燃機関のノッキング制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関のノッキングを検出
する方法として、シリンダブロックにノックセンサを
取り付けてシリンダブロックのノック振動を検出する方
法（以下「振動式ノッキング検出法」という）と、内
燃機関の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグ
を通して検出してノッキングの有無を判定する方法（以
下「イオン式ノッキング検出法」という）が知られてい
る。

【０００３】イオン式ノッキング検出法は、各気筒毎に
ノッキング検出用のセンサ（点火プラグ）を持つため、
各気筒のノッキング検出性に差がないという利点がある
が、燃焼が不安定になる運転領域では、イオン電流に燃
焼ノイズが重畳してノッキングの検出が困難になる。

【０００４】これに対し、振動式ノッキング検出法は、
燃焼が不安定になる運転領域でも、ノッキングの検出が
可能であるが、高回転領域では、ノックセンサのＳ／Ｎ
比が機械ノイズにより悪化してノッキングの検出精度が
悪くなる欠点がある。しかも、シリンダブロックに取り
付けた１つのノックセンサによって複数の気筒のノック
振動を検出するため、ノックセンサから遠い気筒は、近
い気筒と比較してノッキングの検出精度が悪くなる欠点
もある。

【０００５】そこで、これらの欠点を解消するために、
特開平１０−１４８１７１号公報に示すように、運転領
域に応じて、イオン電流によるノッキング検出とノック
センサによるノッキング検出とを切り換えてノッキング
を検出するシステムが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、燃焼が不安定
になる運転領域（イオン電流によるノッキングの検出が
困難になる燃焼ノイズ発生領域）は、内燃機関の製造ば
らつきや経時変化、燃料性状、冷却水温等によって変化
する。従って、前記公知例のように、予め決められた一
定の運転領域でイオン式ノッキング検出法と振動式ノッ
キング検出法とを切り換えると、実際には、イオン電流
によるノッキング検出が十分に可能な運転領域でも、ノ
ックセンサによるノッキング検出に切り換えられてしま
うことがあり、却って、ノッキング検出精度が悪くなっ
てしまうおそれがある（イオン電流によるノッキング検
出が可能な運転領域では、イオン電流からノッキングを
検出した方が各気筒のノッキングを精度良く検出でき
る）。しかも、ノックセンサによるノッキング検出を行
う場合は、ノックセンサから遠い気筒の検出精度が悪く
なることを考慮して、遠い気筒の点火時期を遅角補正す
るため、内燃機関の出力が低下する。従って、内燃機関
の出力向上の観点からも、イオン電流によるノッキング
検出を行う運転領域を、ノッキング検出精度を損なわな
い範囲で拡大する必要がある。

【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、イオン電流によるノ
ッキング検出と振動検出手段（ノックセンサ）によるノ
ッキング検出とを切り換えるシステムにおいて、イオン
電流によるノッキング検出を行う運転領域を、ノッキン
グ検出精度を損なわない範囲で拡大することができて、
ノッキング検出精度向上、内燃機関の出力向上を実現す
ることができる内燃機関のノッキング制御装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関のノッキング制御装置
は、イオン電流検出手段の出力から各気筒毎にノッキン
グの有無を判定するイオン式ノッキング判定手段と、振
動検出手段の出力から各気筒毎にノッキングの有無を判
定する振動式ノッキング判定手段とを備え、ノッキング
制御手段は、前記イオン式ノッキング判定手段の判定結
果と前記振動式ノッキング判定手段の判定結果とを比較
し、その比較結果に基づいて、前記イオン式ノッキング
判定手段と前記振動式ノッキング判定手段とを切り換え
てノッキング制御を行うようにしたものである。

【０００９】一般に、振動式ノッキング判定手段は、イ
オン式ノッキング判定手段と比べてノッキングの検出精
度が低いが、ほぼ全ての運転領域でノッキングを検出可
能である。従って、イオン式ノッキング判定手段でノッ
キングを検出可能な運転領域では、振動式ノッキング判
定手段でも、ノッキングを検出可能であり、振動式とと
イオン式の判定結果が一致する傾向がある。一方、燃焼
が不安定になる運転領域（イオン電流によるノッキング
の検出が困難になる燃焼ノイズ発生領域）では、ノッキ
ングが発生しても振動式ノッキング判定手段でしかノッ
キングを検出できないため、振動式とイオン式の判定結
果が不一致になる傾向がある。

【００１０】そこで、本発明では、イオン式ノッキング
判定手段の判定結果と振動式ノッキング判定手段の判定
結果とを比較し、両者の判定結果が一致する傾向があれ
ば、イオン式ノッキング判定手段の判定結果を用いてノ
ッキング制御を行い、両者の判定結果が不一致になる傾
向があれば、振動式ノッキング判定手段に切り換えてノ
ッキング制御を行うものである。このようにすれば、イ
オン電流によるノッキング検出が可能な運転領域が内燃
機関の製造ばらつきや経時変化、燃料性状、冷却水温等
によって変化しても、それに追従して、イオン式ノッキ
ング判定手段を用いる運転領域を変化させることができ
る。このため、イオン電流によるノッキング検出が可能
な運転領域では、確実にイオン式ノッキング判定手段を
用いることができて、イオン式ノッキング判定手段を用
いる運転領域を従来よりも拡大することができ、ノッキ
ング検出精度向上、内燃機関の出力向上を実現すること
ができる。

【００１１】この場合、イオン式ノッキング判定手段の
判定結果と振動式ノッキング判定手段の判定結果とを比
較する際に、全気筒又は複数の気筒について判定結果を
比較しても良いが、各気筒の燃焼状態（イオン電流の発
生状態）はほぼ同じ傾向を示すため、１つの代表気筒に
ついて判定結果を比較しても良い。

【００１２】１つの代表気筒について判定結果を比較す
る場合、振動検出手段から遠い気筒は、振動式ノッキン
グ判定手段によるノッキング検出精度が低下するため、
請求項２のように、振動検出手段に近い特定の気筒を代
表気筒に選択して、イオン式ノッキング判定手段の判定
結果と振動式ノッキング判定手段の判定結果とを比較
し、両者の判定結果の一致率が所定値以上の時にイオン
式ノッキング判定手段の各気筒の判定結果に基づいて各
気筒毎にノッキング制御を行うようにすると良い。この
ようにすれば、振動式ノッキング判定手段によるノッキ
ング検出精度が高い気筒について、振動式ノッキング判
定手段の判定結果とイオン式ノッキング判定手段の判定
結果を比較できるため、イオン式ノッキング判定手段の
判定結果が正常であるか否かを精度良く判断することが
できる。しかも、特定気筒についてのみ判定結果を比較
するだけで良いので、制御プログラムを簡単化すること
ができる利点もある。

【００１３】また、請求項３のように、各気筒毎に前記
イオン式ノッキング判定手段の判定結果と前記振動式ノ
ッキング判定手段の判定結果とを比較して両者の判定結
果の一致率を算出し、各気筒間の判定結果の一致率のば
らつきが所定値以上になった時に前記振動式ノッキング
判定手段に切り換えてノッキング制御を行うようにして
も良い。このようにすれば、振動検出手段に近い特定の
気筒以外の一部の気筒のみで、イオン電流によるノッキ
ングの検出が困難になった場合でも、直ちに振動式ノッ
キング判定手段に切り換えてノッキング制御を行うこと
ができ、気筒間の燃焼状態（イオン電流の発生状態）の
ばらつきや電気的なノイズ等にも対応できる。

【００１４】更に、請求項４のように、イオン式ノッキ
ング判定手段と振動式ノッキング判定手段とを切り換え
る際に、ヒステリシスを持たせて切り換えるようにして
も良い。このようにすれば、切換境界付近で生じる頻繁
な切換動作（ハンチング）を防止でき、切換特性を安定
させることができる。

【００１５】また、請求項５のように、イオン式ノッキ
ング判定手段と振動式ノッキング判定手段とを切り換え
る時の運転領域を学習手段により学習するようにしても
良い。このようにすれば、イオン式ノッキング判定手段
と振動式ノッキング判定手段とを切り換える条件を学習
値で補正することができ、ノッキング検出の信頼性を更
に向上できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてノッキング検出系の回路構成を説
明する。本実施形態の点火系は、エンジン１０（内燃機
関）の各気筒毎に点火コイル１１を設けてディストリビ
ュータを不要にしたＤＬＩ点火方式を採用している。各
気筒の点火コイル１１の一次コイル１２の一端は電源
（＋Ｂ）側に接続され、該一次コイル１２の他端は、点
火制御用のパワートランジスタ１５のコレクタに接続さ
れている。点火コイル１１の二次コイル１６の一端は点
火プラグ１７に接続され、該二次コイル１６の他端は２
つのツェナーダイオード１８，１９を介してグランド側
に接続されている。

【００１７】２つのツェナーダイオード１８，１９は互
いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード
１８にコンデンサ２０が並列に接続され、他方のツェナ
ーダイオード１９にイオン電流検出抵抗２１が並列に接
続されている。コンデンサ２０とイオン電流検出抵抗２
１との間の電位Ｖが抵抗２２を介して反転増幅回路２３
の反転入力端子（−）に入力されて反転増幅される。イ
オン電流検出回路２４（イオン電流検出手段）は、ツェ
ナーダイオード１８，１９、コンデンサ２０、イオン電
流検出抵抗２１、反転増幅回路２３等から構成されてい
る。

【００１８】エンジン運転中は、後述するマイクロコン
ピュータ３６から出力される点火信号ＩＧｔの立ち上が
り／立ち下がりでパワートランジスタ１５がオン／オフ
する。パワートランジスタ１５がオンすると、電源（＋
Ｂ）から一次コイル１２に一次電流が流れ、その後、パ
ワートランジスタ１５がオフすると、一次コイル１２に
流れる一次電流が遮断されて、二次コイル１６に高電圧
が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ１７の
電極２９，３０間に火花放電が発生する。

【００１９】この際、火花放電電流は点火プラグ１７の
接地電極２９から中心電極３０へ流れ、二次コイル１６
を経てコンデンサ２０に充電されると共に、ツェナーダ
イオード１８，１９を経てグランド側に流れる。コンデ
ンサ２０の充電後は、ツェナーダイオード１８のツェナ
ー電圧によって規制されるコンデンサ２０の充電電圧を
電源としてイオン電流検出回路２４が駆動され、次のよ
うにしてイオン電流が検出される。

【００２０】火花放電終了後は、コンデンサ２０の充電
電圧によって点火プラグ１７の電極３０，２９間に電圧
が印加され、混合気が燃焼する際に発生したイオンがイ
オン電流として点火プラグ１７の電極３０，２９間に流
れる。このイオン電流は、中心電極３０から接地電極２
９へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗２
１を通ってコンデンサ２０に流れる。この際、イオン電
流検出抵抗２１に流れるイオン電流の変化に応じて反転
増幅回路２３の入力電位Ｖが変化し、反転増幅回路２３
の出力端子からイオン電流に応じた電圧のイオン電流検
出信号Ｖion がハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３１に出力
される。

【００２１】このハイパスフィルタ３１では、例えば３
ＫＨｚ未満の信号成分（燃焼で生じるイオン電流）がカ
ットされ、３ＫＨｚ以上の信号成分がハイパスフィルタ
３１を通過してマスク回路３２に入力される。このマス
ク回路３２は、点火プラグ１７の火花放電終了直後に発
生する残留磁気ノイズを取り除くように設定されたマス
ク区間でイオン電流検出信号の通過を一時的に遮断す
る。このマスク区間は、マイクロコンピュータ３６から
のタイミング信号に基づいて設定される。このマスク回
路３２を通過したイオン電流検出信号は、バンドパスフ
ィルタ（以下「ＢＰＦ」と略記する）３３に入力され
る。

【００２２】このＢＰＦ３３は、マスク回路３２を通過
したイオン電流検出信号からノッキング発生周波数帯
（例えば６ＫＨｚ付近）のノッキング信号のみを通過さ
せてピークホールド回路３４へ出力する。このピークホ
ールド回路３４は、マイクロコンピュータ３６からのタ
イミング信号に基づいて各気筒のマスク区間後に設定さ
れたノッキング判定区間（ピークホールド区間）でイオ
ン電流検出信号のピーク値をピークホールドする。この
ピークホールド回路３４でピークホールドされたイオン
電流検出信号のピーク値は、Ａ／Ｄ変換器３５を介して
エンジン制御用のマイクロコンピュータ３６に読み込ま
れる。

【００２３】本実施形態の点火系は、各気筒毎に点火コ
イル１１を設けてディストリビュータを不要にしたＤＬ
Ｉ点火方式を採用しているため、各気筒の点火コイル１
１の二次コイル１６の一端をイオン電流検出回路２４に
接続することで、各気筒毎にイオン電流を検出して、ピ
ークホールド回路３４からイオン電流検出信号のピーク
値をマイクロコンピュータ３６に読み込めるようになっ
ている。尚、ディストリビュータを用いる点火系では、
図１の回路図において、点火コイル１１の二次コイル１
６と各気筒の点火プラグ１７との間にディストリビュー
タを接続し、点火コイル１２の二次側高電圧をディスト
リビュータによって各気筒の点火プラグ１７に配電する
ようになっており、この場合も、イオン電流検出系の回
路構成は図１と同じで良い。

【００２４】一方、エンジン１０のシリンダブロックに
は、振動検出手段としてノックセンサ３７が取り付けら
れている。このノックセンサ３７の出力信号は、バンド
パスフィルタ（以下「ＢＰＦ」と略記する）３８に入力
される。このＢＰＦ３８は、ノックセンサ３７の出力信
号からノッキング発生周波数帯（例えば６ＫＨｚ付近）
のノックセンサ信号のみを通過させてピークホールド回
路３９へ出力する。このピークホールド回路３９は、マ
イクロコンピュータ３６からのタイミング信号に基づい
て各気筒のノッキング判定区間（ピークホールド区間）
でノックセンサ信号のピーク値をピークホールドする。
このピークホールド回路３９でピークホールドされたノ
ックセンサ信号のピーク値は、Ａ／Ｄ変換器４０を介し
てエンジン制御用のマイクロコンピュータ３６に読み込
まれる。

【００２５】このマイクロコンピュータ３６は、各気筒
のイオン電流検出信号のピーク値を所定のノッキング判
定値と比較して、イオン電流検出信号のピーク値がノッ
キング判定値以上になった時にノッキング発生と判定す
るイオン式ノッキング判定手段として機能すると共に、
各気筒のノックセンサ信号のピーク値を所定のノッキン
グ判定値と比較して、ノックセンサ信号のピーク値がノ
ッキング判定値以上になった時にノッキング発生と判定
する振動式ノッキング判定手段として機能する。以下の
説明では、イオン電流検出信号によるノッキング判定を
「イオン式のノッキング判定」と呼び、ノックセンサ信
号によるノッキング判定を「振動式のノッキング判定」
と呼ぶ。

【００２６】一般に、振動式のノッキング判定は、イオ
ン式のノッキング判定と比べて、ノッキングの検出精度
が低いが、ほぼ全ての運転領域でノッキングを検出可能
である。従って、イオン式でノッキングを検出可能な運
転領域では、振動式でも、ノッキングを検出可能であ
り、振動式とイオン式のノッキング判定結果が一致する
傾向がある。一方、燃焼が不安定になる運転領域（イオ
ン式によるノッキングの検出が困難になる燃焼ノイズ発
生領域）では、ノッキングが発生しても、振動式でしか
ノッキングを検出できないため、振動式とイオン式のノ
ッキング判定結果が不一致になる傾向がある。

【００２７】そこで、マイクロコンピュータ３６は、図
２に示すイオン式正常／異常判別プログラムを実行する
ことで、イオン式と振動式のノッキング判定結果を比較
し、その比較結果に基づいて、イオン式のノッキング判
定結果が正常か異常かを判別し、更に、図３に示すノッ
キング制御プログラムを実行することで、イオン式の正
常／異常の判別結果に基づいてイオン式ノッキング判定
と振動式ノッキング判定とを切り換えてノッキング制御
を行う。このような制御を行うマイクロコンピュータ３
６は、特許請求の範囲でいうノッキング制御手段に相当
する役割を果たす。この場合、イオン式と振動式のノッ
キング判定結果を比較する際に、全気筒又は複数の気筒
について判定結果を比較しても良いが、各気筒の燃焼状
態（イオン電流の発生状態）はほぼ同じ傾向を示すた
め、本実施形態（１）では、１つの代表気筒についてノ
ッキング判定結果を比較するものとする。

【００２８】１つの代表気筒について判定結果を比較す
る場合、ノックセンサ３７から遠い気筒は、振動式のノ
ッキング判定の精度が低下するため、本実施形態（１）
では、ノックセンサ３７に最も近い第３気筒＃３を代表
気筒に選択し、図２のイオン式正常／異常判別プログラ
ムによって第３気筒＃３についてイオン式と振動式のノ
ッキング判定結果を比較して、イオン式のノッキング判
定結果が正常か異常かを判別するようにしている。以
下、図２のイオン式正常／異常判別プログラムの処理内
容を説明する。

【００２９】図２のイオン式正常／異常判別プログラム
は、ノックセンサ３７に最も近い第３気筒＃３について
イオン式と振動式のノッキング判定を行う毎に、割込み
処理により起動される。本プログラムが起動されると、
まずステップ１０１で、第３気筒＃３のイオン式と振動
式のノッキング判定結果が一致するか否かを判定し、一
致すれば、一致回数Ｃをカウントする一致回数カウンタ
をカウントアップし（ステップ１０２）、更に、判定回
数Ｎをカウントする判定回数カウンタをカウントアップ
する（ステップ１０３）。もし、ステップ１０１で、イ
オン式と振動式のノッキング判定結果が不一致であれ
ば、一致回数カウンタをカウントアップせずに、判定回
数カウンタのみをカウントアップする（ステップ１０
３）。

【００３０】以上のようにして、ステップ１０１〜１０
３で、イオン式と振動式のノッキング判定結果の一致回
数Ｃと判定回数Ｎをカウントし、次のステップ１０４
で、判定回数Ｎが所定回数、例えば１０回に達したか否
かを判定し、１０回未満であれば、以降の処理を行うこ
となく、本プログラムを終了する。

【００３１】その後、判定回数Ｎが１０回に達すると、
ステップ１０４からステップ１０５に進み、イオン式と
振動式のノッキング判定結果の一致率Ｒ（＃３）＝Ｃ／
Ｎを算出する。そして、次のステップ１０６で、一致率
Ｒ（＃３）が所定値以上、例えば０．７以上であるか否
か（つまり１０回中に７回以上一致しているか否か）を
判定し、一致率Ｒ（＃３）が０．７以上であれば、イオ
ン式のノッキング判定結果が正常と判断し（ステップ１
０７）、一致率Ｒ（＃３）が０．７未満であれば、イオ
ン式のノッキング判定結果が異常と判断する（ステップ
１０８）。

【００３２】このようにして、イオン式のノッキング判
定結果の正常／異常を判別した後、ステップ１０９に進
み、一致回数Ｃのカウンタと判定回数Ｎのカウンタを共
にリセットして本プログラムを終了する。

【００３３】図３に示すノッキング制御プログラムは、
点火毎に割込み処理にて起動され、上記イオン式正常／
異常の判別結果に基づいてイオン式と振動式とを切り換
える際に、図４に示すように、ヒステリシスを持たせて
切り換える。具体的には、まず、ステップ２０１で、イ
オン式のノッキング判定結果が正常か否かを前記ステッ
プ１０７，１０８の判定結果から判定し、イオン式正常
と判定されれば、ステップ２０２に進み、現在、イオン
式でノッキング制御中か否かを判定し、イオン式でノッ
キング制御中であれば、引き続きイオン式でノッキング
制御を行う（ステップ２０４）。

【００３４】これに対し、上記ステップ２０２で、現
在、振動式でノッキング制御中と判定されれば、ステッ
プ２０３に進み、イオン式正常判定時の負荷ＰＭo から
所定値、例えば＋５ｋｐａ変化したか否かを判定し、＋
５ｋｐａ変化していなければ、イオン式に切り換えず
に、引き続き振動式でノッキング制御を行う（ステップ
２０５）。振動式でノッキング制御を行う場合は、ノッ
クセンサ３７から遠い気筒（本実施形態では第１気筒＃
１）がノッキング検出性が悪化することを考慮して、こ
の気筒の点火時期を遅角補正する。

【００３５】もし、上記ステップ２０３で、イオン式正
常判定時の負荷ＰＭo から＋５ｋｐａ変化したと判断さ
れれば、ステップ２０４に進み、イオン式のノッキング
判定結果に基づくノッキング制御に切り換える。イオン
式でノッキング制御を行う場合は、各気筒のノッキング
検出性に差がないため、振動式のノッキング制御で実施
したノッキング検出性悪化気筒（第１気筒＃１）の遅角
補正は解除する。

【００３６】一方、上記ステップ２０１で、イオン式の
ノッキング判定結果が異常と判定されれば、ステップ２
０５に進み、振動式のノッキング判定結果に基づくノッ
キング制御に切り換える。

【００３７】つまり、イオン式のノッキング判定結果が
異常と判定された時には、直ちに振動式のノッキング制
御に切り換えるが、イオン式のノッキング判定結果が正
常と判定された時には、ヒステリシスを持たせて、イオ
ン式正常判定時の負荷ＰＭoから＋５ｋｐａ変化するま
で、イオン式のノッキング制御への切り換えを遅らせ
る。

【００３８】以上説明した実施形態（１）によれば、イ
オン式と振動式のノッキング判定結果を比較し、両者の
判定結果の一致率が所定値以上であるか否かで、イオン
式のノッキング判定結果が正常か否かを判定し、それに
応じてイオン式と振動式とを切り換えてノッキング制御
を行うようにしたので、イオン式によるノッキング検出
が可能な運転領域がエンジン１０の製造ばらつきや経時
変化、燃料性状、冷却水温等によって変化しても、それ
に追従して、イオン式によるノッキング制御を行う運転
領域を変化させることができる。このため、イオン式に
よるノッキング検出が可能な運転領域では、確実にイオ
ン式によるノッキング制御を行うことができて、イオン
式によるノッキング制御を行う運転領域を従来よりも拡
大することができ、ノッキング検出精度を向上できる。
しかも、イオン式によるノッキング制御では、振動式に
よるノッキング検出性悪化気筒の遅角補正を解除できる
ため、エンジン出力も向上することができる。

【００３９】また、イオン式正常／異常の判別結果に基
づいてイオン式と振動式とを切り換える際に、ヒステリ
シスを持たせて切り換えるようにしたので、切換境界付
近で生じる頻繁な切換動作（ハンチング）を防止でき、
切換特性を安定させることができる。尚、本実施形態
（１）では、ヒステリシス特性を負荷変化量で持たせた
が、負荷以外のエンジン運転条件で持たせたり、或は、
イオン式と振動式のノッキング判定結果の一致率の変化
量で持たせても良い。例えば、ノッキング判定結果の一
致率がα未満になった時には、直ちにイオン式から振動
式に切り換えるが、反対に、振動式からイオン式に切り
換える場合は、ノッキング判定結果の一致率がβ以上
（但しβ＞α）になるまでイオン式への切り換えを遅ら
せるようにしても良い。

【００４０】また、本実施形態（１）では、ノックセン
サ３７に最も近い第３気筒＃３で、振動式によるノッキ
ング検出精度が最も高くなることを考慮して、この第３
気筒＃３について、振動式とイオン式のノッキング判定
結果を比較するようにしたので、イオン式のノッキング
判定結果が正常であるか否かを精度良く判断することが
できる。しかも、第３気筒＃３についてのみ振動式とイ
オン式の判定結果を比較するだけで良いので、制御プロ
グラムを簡単化することができる利点もある。

【００４１】尚、本実施形態（１）では、第３気筒＃３
の近傍にノックセンサ３７を設置したが、これ以外の気
筒の近傍にノックセンサ３７を設置しても良く、要は、
ノックセンサ３７に最も近い気筒で振動式とイオン式の
ノッキング判定結果を比較すれば良い。或は、ノックセ
ンサ３７に近い方の複数の気筒を選択して、それぞれ振
動式とイオン式のノッキング判定結果を比較し、それら
の比較結果からイオン式のノッキング判定結果が正常で
あるか否かを判断するようにしても良い。

【００４２】［実施形態（２）］本発明の実施形態
（２）では、図５に示すノッキング制御プログラムを実
行することで、各気筒毎にイオン式と振動式のノッキン
グ判定結果を比較して両者のノッキング判定結果の一致
率を算出し、各気筒間のノッキング判定結果の一致率の
ばらつきが所定値以上になった時に、イオン式から振動
式に切り換えてノッキング制御を行うようにしている。

【００４３】図５に示すノッキング制御プログラムは、
全気筒のノッキング判定毎に割込み処理により起動され
る。本プログラムが起動されると、まずステップ３０１
で、エンジン回転数が所定回転数以下、例えば３０００
ｒｐｍ以下であるか否かを判定し、３０００ｒｐｍより
高い回転領域であれば、以降の処理を行うことなく、本
プログラムを終了する。これは、高回転領域では、ノッ
クセンサ３７のＳ／Ｎ比が機械ノイズにより悪化してノ
ッキングの検出精度が悪くなるためである。

【００４４】一方、上記ステップ３０１で、エンジン回
転数が３０００ｒｐｍ以下の場合には、振動式によるノ
ッキング検出性が確保されていると判断して、ステップ
３０２に進み、図２のステップ１０１〜１０５と同じ処
理方法で、各気筒毎にイオン式と振動式のノッキング判
定結果の一致率Ｒ（＃ｎ）を算出する。この後、ステッ
プ３０３に進み、各気筒間のノッキング判定結果の一致
率Ｒ（＃ｎ）の偏差ΔＲ（ｎ）を算出する。例えば、４
気筒エンジンの場合、ノックセンサ３７に最も近い第３
気筒＃３の一致率Ｒ（＃３）を基準にして、各気筒間の
一致率Ｒ（＃ｎ）の偏差ΔＲ（ｎ）を次式により算出す
る。 ΔＲ（１）＝｜Ｒ（＃１）−Ｒ（＃３）｜ ΔＲ（２）＝｜Ｒ（＃２）−Ｒ（＃３）｜ ΔＲ（３）＝｜Ｒ（＃４）−Ｒ（＃３）｜

【００４５】次のステップ３０４で、各気筒間の一致率
Ｒ（＃ｎ）の偏差ΔＲ（ｎ）が所定値以上、例えば０．
３以上であるか否かを判定し、偏差ΔＲ（ｎ）が０．３
以上であれば、一部の気筒で、イオン式のノッキング判
定結果が異常であると判断して、ステップ３０５に進
み、振動式のノッキング判定結果に基づくノッキング制
御に切り換える。振動式でノッキング制御を行う場合
は、ノックセンサ３７から遠い気筒（本実施形態では第
１気筒＃１）がノッキング検出性が悪化することを考慮
して、この気筒の点火時期を遅角補正する。

【００４６】これに対し、上記ステップ３０４で、各気
筒間の一致率Ｒ（＃ｎ）の偏差ΔＲ（ｎ）が０．３より
も小さいと判定された場合には、全気筒のイオン式のノ
ッキング判定結果が正常であると判断して、ステップ３
０６に進み、イオン式のノッキング判定結果に基づくノ
ッキング制御に切り換える。イオン式でノッキング制御
を行う場合は、各気筒のノッキング検出性に差がないた
め、振動式のノッキング制御で実施したノッキング検出
性悪化気筒（第１気筒＃１）の遅角補正は解除する。

【００４７】以上説明した本実施形態（２）では、基準
となる第３気筒＃３のイオン式のノッキング判定結果が
正常であっても、他の気筒でイオン式のノッキング判定
結果が異常になれば、直ちに振動式のノッキング制御に
切り換えることができ、気筒間のイオン電流の発生状態
のばらつきや電気的なノイズ等にも対応できる。

【００４８】尚、本実施形態（２）では、イオン式と振
動式との切り換えにヒステリシスを持たせていないが、
前記実施形態（１）と同じようにヒステリシスを持たせ
るようにしても良い。

【００４９】［実施形態（３）］本発明の実施形態
（３）では、前記実施形態（１）又は（２）と同じ方法
で、イオン式と振動式とを切り換える際に、その切換条
件をエンジン回転数毎に負荷で学習し、その学習値（図
６参照）をマイクロコンピュータ３６（学習手段）のメ
モリに更新記憶する。この学習値は、イオン式のノッキ
ング判定結果が正常か否かを判定する際に、補助的な判
定条件として用いても良い。例えば、図２のステップ１
０６又は図５のステップ３０４と同じ方法で、イオン式
と振動式のノッキング判定結果の一致率に基づいて、イ
オン式のノッキング判定結果が正常か否かを判定し（１
回目の判定）、更に、現在の運転領域を図６の学習値と
比較してイオン式のノッキング判定結果が正常か否かを
判定する（２回目の判定）。１回目の判定と２回目の判
定が同じ結果になれば、その判定結果に従ってイオン式
／振動式のいずれかを選択するが、１回目の判定と２回
目の判定が異なる場合には、判定をやり直したり、或
は、１回目の判定結果に従ってイオン式／振動式を切り
換える際に、学習値に応じて設定したヒステリシスを持
たせて切り換えるようにしても良い。

【００５０】或は、エンジン運転条件等が所定の条件を
満たした時に、ノッキング判定結果の一致率に基づく判
定から、学習値に基づく判定に切り換え、現在の運転領
域を学習値と比較してイオン式のノッキング判定結果が
正常か否かを判定するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）における点火制御系と
ノッキング検出系の構成を示す回路図

【図２】イオン式正常／異常判別プログラムの処理の流
れを示すフローチャート

【図３】ノッキング制御プログラムの処理の流れを示す
フローチャート

【図４】イオン式と振動式との切換特性を示す図

【図５】本発明の実施形態（２）で用いるノッキング制
御プログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図６】本発明の実施形態（３）で用いる学習値のテー
ブルを示す図

【符号の説明】

１０…エンジン（内燃機関）、１１…点火コイル、１７
…点火プラグ、２１…イオン電流検出抵抗、２４…イオ
ン電流検出回路（イオン電流検出手段）、３３…バンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）、３４…ピークホールド回路、
３６…マイクロコンピュータ（イオン式ノッキング判定
手段，振動式ノッキング判定手段，ノッキング制御手
段，学習手段）、３７…ノックセンサ（振動検出手
段）、３８…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３９…ピ
ークホールド回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｄ ３６８Ｅ Ｆ０２Ｐ 5/152 Ｇ０１Ｈ 17/00 Ｂ 5/153 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ａ Ｇ０１Ｈ 17/00 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｄ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｆターム(参考） 2G064 AA14 AB01 AB02 AB08 AB24 AC02 AC03 AC22 AC40 AC41 AC56 AC60 CC02 CC41 CC54 DD29 2G087 AA14 BB12 CC15 CC35 FF04 FF06 FF22 FF23 3G019 AA05 CD06 DA08 DB07 DC00 DC06 GA14 LA05 3G022 CA09 DA02 EA02 EA10 GA13 GA14 3G084 DA01 DA04 DA20 DA23 DA38 EB17 FA25

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の各気筒の燃焼に伴って発生す
   るイオン電流を各気筒毎に検出するイオン電流検出手段
   と、 前記イオン電流検出手段の出力から各気筒毎にノッキン
   グの有無を判定するイオン式ノッキング判定手段と、 内燃機関のシリンダブロックの振動を検出する振動検出
   手段と、 前記振動検出手段の出力から各気筒毎にノッキングの有
   無を判定する振動式ノッキング判定手段と、 前記イオン式ノッキング判定手段の判定結果と前記振動
   式ノッキング判定手段の判定結果とを比較し、その比較
   結果に基づいて、前記イオン式ノッキング判定手段と前
   記振動式ノッキング判定手段とを切り換えてノッキング
   制御を行うノッキング制御手段とを備えていることを特
   徴とする内燃機関のノッキング制御装置。
2. 【請求項２】 前記ノッキング制御手段は、前記振動検
   出手段に近い特定の気筒について前記イオン式ノッキン
   グ判定手段の判定結果と前記振動式ノッキング判定手段
   の判定結果とを比較し、両者の判定結果の一致率が所定
   値以上の時に前記イオン式ノッキング判定手段の各気筒
   の判定結果に基づいて各気筒毎にノッキング制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のノッキン
   グ制御装置。
3. 【請求項３】 前記ノッキング制御手段は、各気筒毎に
   前記イオン式ノッキング判定手段の判定結果と前記振動
   式ノッキング判定手段の判定結果とを比較して両者の判
   定結果の一致率を算出し、各気筒間の判定結果の一致率
   のばらつきが所定値以上になった時に、前記振動式ノッ
   キング判定手段に切り換えてノッキング制御を行うこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のノッキ
   ング制御装置。
4. 【請求項４】 前記ノッキング制御手段は、前記イオン
   式ノッキング判定手段と前記振動式ノッキング判定手段
   とを切り換える際に、ヒステリシスを持たせて切り換え
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
   内燃機関のノッキング制御装置。
5. 【請求項５】 前記イオン式ノッキング判定手段と前記
   振動式ノッキング判定手段とを切り換える時の運転領域
   を学習する学習手段を備えていることを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関のノッキング制
   御装置。