JP2001355504A - 内燃機関のノック制御装置 - Google Patents
内燃機関のノック制御装置Info
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Abstract
X)に基づいてノック判定を行うことにより、ノック判
定精度を改善する。 【解決手段】 本発明に係るノック制御装置は、内燃機
関で発生するノックを、イオン電流に重畳する振動成分
を抽出して所定の閾値で波形整形し、パルス数でノック
強度を示すノックパルス列Kpを発生するノック検出手
段と、前記ノック検出手段から出力されるノックパルス
列Kpのパルス数Nをカウントし、このパルス数Nに基
づいてノックの有無を判定するエンジン制御ユニットと
を備え、前記エンジン制御ユニットは、前記パルス数を
α倍してピークホールドを行ってノック判定閾値(BG
L)を算出する。
Description
畳する振動成分をパルス化し、そのパルス数によって内
燃機関のノック制御を行うノック制御装置に関し、特
に、発生するパルス数が外的要因(燃料、プラグ汚損な
ど)によって変化しても安定したノック制御を行うこと
ができるノック制御装置に関する。
オンが発生することが知られている。そこで、機関の各
気筒内に高電圧を印加したプローブを設置することによ
り、このイオンをイオン電流として検出することができ
る。更に、このイオン電流には、ノックと同じ振動周波
数の振動成分が重畳することが知られており、この振動
成分を抽出してノック制御が行われている。
では、イグニッションコイルで発生する2次電圧を利用
してイオン電流を検出するための高電圧を生成させて、
点火のための放電終了後から点火プラグに前記高電圧を
印加してイオン電流を測定している。このイオン電流か
らバンドパスフィルター(BPF)によってノック周波
数帯の振動成分を抽出し、アンプによる信号増幅を行
い、検出閾値との比較によって波形整形してノックパル
スを生成している。図10は無ノック時のイオン電流波
形、増幅された振動成分、およびノックパルスを示して
いる。図11は同様にノック発生時の波形を示してお
り、これらの図からノックパルス数によってノック状態
の検出が可能であることが分かる。
に送られ、ノックが発生しているか判定を行い、この判
定結果に基づいて点火時期の制御、すなわちノック制御
が行われる。
ントされたノックパルス数(npn)の平均値(AV
E)と不感帯(OFS)から構成されていた。ノックパ
ルス数平均値(AVE)は各気筒毎のノックパルス数
(npn)の移動平均によって算出される学習値であ
り、次式により表される。 移動平均: AVE=AVE+(npn−AVE)×K
flt ここで、Kfltは補正係数で、0〜1の値である。一
方、不惑帯(OFS)はノックパルス数(npn)のば
らつきを吸収するための変数であり、内燃機関の回転数
・負荷をパラメーターとしたマップ値である。従って、
各気筒毎に下式によってバックグランドレベル(BG
L)を算出し、このバックグランドレベルを用いてノッ
ク判定を行っている。 BGL=AVE+OFS 図9は実際の内燃機関で得られた無ノック状態における
npn、AVEおよびBGLの推移である。図9に示さ
れるように大きなパルスは間欠的に発生するため、AV
EのみではBGLは非常に低い位置(値)を推移するこ
とになる。そのため、無ノック状態にもかかわらず、n
pn>BGLの場合には、不必要な遅角(ノイズリター
ド)が発生してしまい、その結果機関のパワーロスが発
生する。これを防止するためにOFSを設定するが、図
9のように、OFSがBGLを決定する支配的要因とな
ってしまう傾向がある。 ノック強度(np)は、次式 np=npn−BGL (ここで、np≧0 の制限
あり) で表され、npに応じて点火時期の遅角(リタード)量
が決定される。np≧1、すなわちノックが発生したと
判断された場合には、AVE算出のためのKfltを切
り替えて、BGLの不必要な上昇が抑えられている。更
に、np<1でも、npn≧AVEの場合と、npn<
AVEの場合とで、Kfltの切り替えが行われる。ま
た、遅角量には内燃機関の回転数と負荷とをパラメータ
ーとした保持時間があり、この所定の保持時間内に新た
な遅角が発生しない場合には、遅角量は所定の速度で減
少していく。保持時間中に新たな遅角が発生した場合に
は、保持時間はその時点からの時間となる。
ットル開度の変化率や回転数の変化率で判定される。こ
れらの条件により急激な変化が発生した(過渡状態)と
ECUによって判断されると、所定の期間の間、OFS
マップが過渡用マップに切り替わる。これは、運転状態
の変化によって生じるノックパルス数の変化をノックと
誤判定しないため、または過渡時に発生するノックの検
出性を高めるために行われるものである。
は、AVEの追従性を最大にしてもAVEの最大値はn
pnであり、npnのばらつきによるノイズリタードを
回避するためには、npnのばらつき以上のOFSが必
要になる。しかしながら、燃料やプラグの種類、プラグ
汚損の影響または内燃機関の経時変化などにより、np
nの発生数が変化すると、当然ながら適正なOFSも変
化するため、この方式ではnpnの外的要因による変化
に対応できないという問題点があった。これらの要因に
より適正なOFSが設定値よりも大きくなると、すなわ
ちOFSが不足した場合、AVEの学習効果によってB
GLはほぼnpn相当となるが、ノックの判定条件が、
np≧1でKfltを切り替えるため、平均的なばらつ
き範囲であってもノックと判定し易く、ノックが発生し
ていない状態にもかかわらず遅角が発生し、遅角量が最
大値に達してしまうという問題点があった。
従性を向上しても、AVEの最大値はnpnでありノッ
クパルス数のばらつきによるノイズリタードを防止する
ためには、このばらつき以上のOFSを必要とするが、
このばらつきは各種の条件によって様々に変化してしま
う。
でOFSを設定することになると、ノックパルス数の少
ない場合やノックパルス数の少ない気筒があると、ノッ
クが発生していても検出不能に陥ってしまうという問題
点がある。そこで本発明は、ノックパルス数(npn)
の最大値(MAX)に基づいてノック判定を行うことに
より、前述した問題点を解決することを目的とするもの
である。
め、本発明に係るノック制御装置は、内燃機関で発生す
るノックを、イオン電流に重畳する振動成分を抽出して
所定の閾値で波形整形し、パルス数でノック強度を示す
ノックパルス列Kpを発生するノック検出手段と、前記
ノック検出手段から出力されるノックパルス列Kpのノ
ックパルス数npnをカウントし、このノックパルス数
npnに基づいてノックの有無を判定するエンジン制御
ユニットとを備え、前記エンジン制御ユニットは、前記
パルス数をα倍してピークホールドを行ってノック判定
閾値(BGL)を算出するものである。また、ノック判
定閾値(BGL)は、次式 BGL=α×MAX+β α:定数 β:定数 で計算され、MAXは燃焼サイクル毎に更新されていく
が、発生したノックパルス数(npn)が現在のMAX
値以上であれば、次式 MAX=MAX×ε1+(npn−MAX)×ε2 ここで、ε1およびε2は補正係数、で更新され、ノッ
クパルス数npnがMAX値以下であるサイクルが続く
場合、所定期間MAX値をホールドし、更に前記所定期
間以降は所定の速度(γ)で前記MAX値が減算されて
いくことが好ましい。さらに、記エンジン制御ユニット
は、前記ノックパルス数(npn)とノックの判定閾値
(BGL)で示されるS/N比(npn/BGL)が所
定値(δ)以上か、それ未満かによって前記補正係数の
少なくとも一方を切り替えることが好ましい。さらにま
た、前記エンジン制御ユニットは、前記ノックパルス数
(npn)が前記ノックの判定閾値(BGL)より大き
い(npn>BGL)時に、ノックを検出して遅角量を
発生させることが好ましい。また、前記エンジン制御ユ
ニットは、ノック強度npを、次式 np=npn/MAX、又は np=npn/BGL により算出し、算出されたノック強度npに応じた遅角
量を発生することが好ましい。さらに、前記エンジン制
御ユニットは、前記ノックパルス数npnの上限を設け
ることが好ましい。さらにまた、前記エンジン制御ユニ
ットは、前記ノックパルス数npnの上限値で制限がか
かった場合には、前記MAX値を更新せずに現在の値を
維持し、更に所定点火サイクル間に所定回数以上の異常
サイクル(npnが制限値以上)が発生した場合にはノ
ック制御を禁止することが好ましい。また、前記エンジ
ン制御ユニットは、ノックパルスのS/N比によって切
り替えられる前記補正係数ε1およびε2の値を、発生
している点火時期の遅角量によっても変更することが好
ましい。さらに、前記エンジン制御ユニットは、機関の
運転条件が急激に変化していると判断した場合には、前
記補正係数ε1およびε2、前記MAX値の減少速度
(γ)および前記係数αのうちの少なくとも一つを所定
の期間に亘って減少または増加させることが好ましい。
さらにまた、前記エンジン制御ユニットは、機関の運転
条件が過渡状態と判定した場合には、ノックパルス数が
増加する方向、又は減少する方向に運転条件が変化して
いるのかを判定して、所定期間に亘ってBGLの上昇、
減少速度を決めるパラメーターを切り替えることが好ま
しい。
いて添付図面を参照して説明する。
制御装置を概略的に示す構成図であり、各気筒の点火プ
ラグに対してディストリビュータを介した高圧配電を行
う場合を示している。図2は図1の各信号の動作波形を
示すタイミングチャートであり、イオン電流iにノック
信号波形が重畳している状態を示している。
ランク軸にはクランク角センサ1が設けられており、ク
ランク角センサ1は、エンジン回転数に応じたパルスか
らなるクランク角信号SGTを出力する。
は、内燃機関の各気筒(図示せず)のクランク角基準位
置を示しており、クランク角信号SGTは、マイクロコ
ンピュータからなるECU2に入力されて種々の制御演
算に用いられる。
述する波形処理手段から入力されるノックパルス列Kp
のパルス数Nをカウントするカウンタ21と、パルス数
Nに基づいてノックの有無を判定するための中央演算処
理装置(CPU)22とを含む。
らのクランク角信号SGTを取り込むとともに、各種セ
ンサ(図示せず)からの運転情報を取り込み、運転状態
に応じた種々の演算を行い、点火コイル4等を含む各種
アクチュエータに対して駆動信号を出力する。
火信号Pは、点火コイル4の一次巻線4aに接続された
パワートランジスタTRのベースに印加され、パワート
ランジスタTRをオンオフ制御して一次電流i1を通電
遮断する。一次電流i1の遮断により一次電圧V1が上
昇し、点火コイル4の二次巻線4bは、さらに昇圧され
た二次電圧V2を点火用高電圧(数10kV)として発
生する。
ストリビュータ7は、内燃機関の回転に同期して、二次
電圧V2を各気筒内の点火プラグ8a〜8dに順次分配
して印加することにより、点火制御気筒の燃焼室内に放
電火花を発生させて混合気を燃焼させる。
オードD1、電流制限用の抵抗器R、電圧制限用のツェ
ナーダイオードDZに並列接続されたコンデンサ9およ
び整流ダイオードD2からなる直列回路は、一次巻線4
aの一端からグランドに接続され、コンデンサ9(イオ
ン電流検出用のバイアス電源)に対する充電電流を流す
経路を構成している。
続されたコンデンサ9は、一次電圧V1による充電電流
により所定のバイアス電圧VBi(数100V)に充電
されて、イオン電流iを検出するためのバイアス電源と
して機能し、点火プラグ8a〜8dのうちの点火制御直
後の点火プラグを介して放電することによりイオン電流
iを流す。
た高圧ダイオード11a〜11dは、点火極性と同極性
となるように各点火プラグ8a〜8dの一端にカソード
が接続されている。コンデンサ9の他端に接続されたイ
オン電流検出用の抵抗器12は、イオン電流iを電圧変
換してイオン電流検出信号Eiとして出力する。
ラグ8a〜8dの他端に接続されており、コンデンサ9
および高圧ダイオード11a〜11dとともに、イオン
電流iの流れる経路を形成している。
信号Eiは、波形整形回路13を介して波形整形信号F
iとなり、続いて、バンドパスフィルタ14を介してノ
ック信号Kiのみが抽出され、さらに、比較回路15を
介してノックパルス列Kpに変換された後、ECU2内
のカウンタ21に入力される。
4および比較回路15は、イオン電流検出信号Eiから
ノックパルス列Kpを抽出するための波形処理手段を構
成している。ノックパルス列Kpは、ECU2内におい
てパルス数Nがカウントされ、パルス数Nは、前述のよ
うにノックの有無の判定に用いられる。
たノックパルス列からノックを判定するものであり、あ
る特定の気筒の処理を例に挙げて説明する。まず、内燃
機関の特定気筒において燃焼サイクル毎にノック検出手
段から出力される各ノックパルス列Kpのノックパルス
数(npn)からMAX値が抽出される。MAX値の抽
出方法は、前回のMAX値(MAX[p])とノックパ
ルス数の今回検出値(npn[c])とを比較し、 MAX[p]≧npn[c] の場合には、今回のMAX値(MAX[c])として前
回のMAX値をホールドし、ホールド期間が終わってい
る場合は、所定の速度γで減少させる。すなわち、 MAX[c]=MAX[p]−γ 一方、 MAX[p]<npn[c] の場合には、MAX[c]を下式にて更新する。 MAX[c]=MAX[p]×ε1+(npn[c]−
MAX[p])×ε2 ここで、ε1及びε2は、補正係数である。MAX値の
更新の様子を図4に示す。図4の例では、MAX値のホ
ールド期間を0点火としてノック検出性を上げる設定と
しているが、ノックのS/N比が十分に得られている場
合には、ホールド期間を設けた方がノイズリタードの発
生を抑えられ有利である。また、ホールド期間終了後の
MAX値の減少速度γも、前述したホールド期間と同様
の理由(ノック検出性とノイズリタードの抑制のバラン
ス)によって決定されるものである。この減少速度γは
内燃機関の運転条件によって決まるマップ値でもよい
し、BGL、MAX値、npnの関数としてもよい。例
えば、減少速度を次式により求めてもよい。 減少速度: γ=(npn−MAX)×係数
2、β=1としているが、α、βは内燃機関の運転条件
によって決まるマップ値でもよい。正規分布を持つデー
タでは、MAX≒平均値+3σ(σ:標本標準偏差)で
あることが知られているが、係数αは「平均+3σ」の
3を4、5、...相当としていく変数であり、βは常
にノイズがBGLを越えることでMAX値を更新する
(ノイズリタードしながらMAX値を更新する)ことを
防止するものである。このように、β(従来例のOF
S)を小さく設定することにより、BGLの追従性が向
上して、ノックパルスの状態が変化しても安定してノッ
クを検出することが可能である。
すると、BGLはMAX値(すなわちnpn)に追従し
て変化していくので、1発目のノックを検出するとBG
Lが上昇してしまい、BGLが減少する間のノック検出
性が悪化してしまう。そこで、ノックを検出した場合に
は、MAX値の更新に補正を行う。判定条件は npn/BGL≧δ ここで、δは定数である。δはノックパルスのS/N比
であり、1.5〜1.2として内燃機関の運転条件で決
まるマップ値としている。この判定を満たした場合、ε
2=0.3としてMAX値(BGL)の上昇を抑えるこ
とにより、ノック検出性を向上させている。(本実施の
形態ではδによらず、ε1=1としており、判定条件を
満足しない場合には、ε2=1としている。) また、図5に示すように、遅角量が発生すると、ノック
が発生しなくなりノックパルス数が減少するが、ノック
パルス数が減らない、すなわちノイズパルスが発生して
いる場合には、BGLは次第に上昇してほぼMAXのα
倍で安定するので、β(OFS)に頼らずにノイズによ
る遅角量の発生を回避することが可能である。尚、図5
のグラフの実線および破線はそれぞれ本発明および従来
例による計算の結果である。図3は以上の制御動作を示
すフローチャートである。次に、この図3を参照して、
上記制御動作を簡潔に説明する。まず、内燃機関の特定
気筒において燃焼サイクル毎にノック検出手段から出力
されるノックパルス列Kpのノックパルス数(npn
[c])と所定値η(npnが理論的にとりうる最大
値)とを比較し(ステップS1)、npn[c]>ηで
あれば、npn[c]=0として(ステップS2)、ス
テップS3に進み、一方、ステップS1でnpn[c]
≦ηであれば、直接ステップS3に進む。ステップS3
では、npn[c]と前回のnpnの最大値Max
[p]とを比較し、Max[p]≧npn[c]であれ
ば、ステップS4へ進んで、現在のMAX値をホールド
し、所定のホールド期間以降は、所定の速度で減少させ
る。すなわち、Max[c]を次式により求める。 Max[c]=Max[p]−γ ここで、γは所定値(MAX値減少速度)である。ま
た、ステップS3で、Max[p]<npn[c]であ
れば、ステップS5に進んで、npn[c]/BGL
[p]と所定値δとを比較する。npn[c]/BGL
[p]<δであれば、ステップS6でMAX[c]をn
pn[c]として、ステップS8へ進む。ステップS5
で、npn[c]/BGL[p]≧δであれば、ステッ
プS7に進んで、MAX[c]を次式により更新する。 MAX[c]=MAX[p]×ε1+(npn[c]−
MAX[p])×ε2 ステップS8では、BGL[c]を次式により更新す
る。 BGL[c]=α×MAX[c]+β 次に、ステップS9で、BGL[c]と所定値χとを比
較し、BGL[c]≧χであれば、処理を終了し、BG
L[c]<χであれば、ステップS10へ進んでBGL
[c]=χとして処理を終了する。本実施の形態1で
は、ノックの判定条件をnpn/BGLとしたが、np
n/MAXを用いても同等の結果が得られる。また、割
り算の分母を零にしないために、BGL(又はMAX)
には下限値を設けている。この下限値は回転数と負荷の
マップにしてもよい。
れ、点火時期の制御が行われる。この遅角量には、所定
のホールド時間があり、ホールド後は所定速度で減少す
る。
き算によってノック強度(np)を計算しているので、
S/N比が同じであってもパルス数が多いと遅角量も多
く発生する。逆に、パルス数が少ない条件下では、同等
のS/N比を持っていても遅角発生量は少なくなってし
まうことになる。これを解消するため、ノックの判定だ
けを次式、 np=npn−BGL で行い、 np>0 の場合に、下式のS/N比でノック強度を判断すること
により、ノック制御性を向上させることができる。 ノック強度(np)=npn/MAX、 又は npn/BGL
イズなどの影響によってノックパルスに異常が発生した
場合、すなわちパルス割れなどによって通常ではあり得
ない数のnpnがカウントされると、BGLが異常に上
昇することになる。そこで、本実施の形態3において
は、npnに上限値を設け、この上限値を用いてMAX
値の更新を行うものである。これによって、ノイズなど
によってBGLが異常に上昇するのを防止することがで
き、BGLが適正な値に戻るまでの時間を短縮すること
によって、ノック検出性が低下することを防止すること
ができる。
nに上限値を設け、上限値で制限がかかった場合には、
異常が発生したと見なしてMAX値の更新をせず、現在
の値を維持するものである。また、異常(npnが上限
値を越える)の頻度(回数)が所定値を越えた場合に
は、ノック制御を禁止する。これによって、突発的なノ
イズの直後でもノックを検出することが可能であり、更
に瞬間的な異常ではないと判断するとノック制御を禁止
するので、より安全に機関を運転することができる。
/N比(npn/BGL)によって補正を行っている
が、図6に示すように、この補正係数ε2を小さくする
とノック検出性は向上するが、ノイズ回避性は低下す
る。図6中、bord.は切替ポイント値、al-mag.は切替後
のε2である。また逆に、図7に示すように、補正係数
を大きくすると、ノイズは回避してもノック発生時に十
分な遅角量が得られないという問題が発生する。そこ
で、遅角量が所定値以下の場合には、ノック検出性を重
視した補正係数を設定し、遅角量が十分得られた時点で
補正係数を切り替えてノイズ回避を行う。この切り替え
を行う遅角量にヒステリシスを持たせるとより、安定し
た動作が得られる。これによって、ノック検出性とノイ
ズ回避の両方を両立させることが可能となる。図8で
は、遅角量が6゜未満では、 S/N比≧δで、ε2=0.1 S/N比<δで、ε2=1 また、遅角量が6゜以上では、 S/N比≧δで、ε2=0.3 S/N比<δで、ε2=1 として、遅角量でも補正係数の切り替えを行っている。
また、遅角量が6゜以上では補正係数がε2=0.3と
なり、遅角量が5゜未満ではε2=0.1に戻るという
ヒステリシスが設けられている。
転条件が緩やかに変化する場合について述べたが、次に
運転条件が急激に変化する状態(過渡状態)について説
明する。過渡状態とは、通常はスロットルの変化率が所
定値以上、或いは回転数の変化率が所定値以上の場合で
ある。ノックパルスの発生数は内燃機関の運転状態に応
じて変化する。例えば、低回転ではパルス数は少なく、
高回転になるとパルス数は増加する。従って、過渡状態
では、ノック発生とは関係なくノックパルス数が大きく
変化する。そこで、過渡状態と判断してから所定の期間
(又は点火回数)に亘ってS/N比≧δの状態で、補正
係数ε2を大きくするとBGLの上昇が早くなり、過渡
時に不必要な遅角量が発生してパワーロスが発生するの
を防止することができる。この際、MAX値減少速度
(γ)を小さくしたり、αやδを大きくしてBGL上昇
を早くしても同じような効果が得られる。
渡状態と判定してからの所定期間に亘って、S/N比≧
δにおける補正係数ε2を大きくしたが、過渡状態はノ
ックの発生し易い状態でもある。そこで本実施の形態7
では、過渡状態と判断してから所定の期間(又は点火回
数)に亘ってS/N比≧δの状態で、補正係数ε2を小
さくすることでBGLの上昇を遅くしており、これによ
ってノックの発生を極力抑えることが可能である。この
際、MAX値減少速度(γ)を大きくしたり、αやδを
小さくしてBGL上昇を遅くしても同じような効果が得
られる。
状態と判定された場合、機関の運転条件がノックパルス
数が増える方向に変化しているのか、又はノックパルス
数が減る方向に変化しているのかをECU2が判断し
て、BGLを上がり易くするか下がり易くするかを所定
期間に亘って切り替えるものである。これにより、パル
ス数が増加する傾向にあると判断された場合には、上記
実施の形態6と同様に、パラメーターの設定を変更して
BGLの上昇を早くすることによりノイズリタードを防
止することができ、更にパルス数が減少する傾向にある
場合には、上記実施の形態7と同様に、パラメーターを
変更してBGLの減少を早くしてノックの検出性を向上
させることができる。
装置は、内燃機関で発生するノックを、イオン電流に重
畳する振動成分を抽出して所定の閾値で波形整形し、パ
ルス数でノック強度を示すノックパルス列Kpを発生す
るノック検出手段と、前記ノック検出手段から出力され
るノックパルス列Kpのパルス数Nをカウントし、この
パルス数Nに基づいてノックの有無を判定するエンジン
制御ユニットとを備え、前記エンジン制御ユニットは、
前記パルス数をα倍してピークホールドを行ってノック
判定閾値(BGL)を算出するので、パルス数の平均値
のみならず、ばらつき状態が変化してノックパルス数
(npn)が大きくなっても、安定してノックを検出す
ることができる。また、ノック判定閾値(BGL)は、
次式 BGL=α×MAX+β α:定数 β:定数 で計算され、MAXは燃焼サイクル毎に更新されていく
が、発生したノックパルス数(npn)が現在のMAX
値以上であれば、次式 MAX=MAX×ε1+(npn−MAX)×ε2 ここで、ε1およびε2は補正係数、で更新され、ノッ
クパルス数npnがMAX値以下であるサイクルが続く
場合、所定期間MAX値をホールドし、更に前記所定期
間以降は所定の速度(γ)で前記MAX値が減算されて
いくので、β(従来のOFS)を1としても十分動作可
能であり、パルス数が小さくなっても安定してノックを
検出することができる。また、ノック、無ノック状態で
npnのS/N比が十分大きければMAX値にホールド
期間を設けることにより、ノイズリタードを防止するこ
とができる。さらに、ホールド期間を零にすればMAX
値のnpnに対する追従性が向上するので、ノック検出
性を向上することができる。さらに、記エンジン制御ユ
ニットは、前記ノックパルス数(npn)とノックの判
定閾値(BGL)で示されるS/N比(npn/BG
L)が所定値(δ)以上か、それ未満かによって前記補
正係数(ε1、ε2)の少なくとも一方を切り替えるの
で、ノックと判定したサイクルでは、MAX値の更新に
補正を行うことにより、良好なノック検出性を維持しな
がらノイズを回避することができる。また、この補正
(補正係数の切り替え)はS/N比に基づいて行われる
ので、ノックパルス数に影響されずに安定した判定を行
うことができる。さらに、従来例では、OFSマップを
切り替えたが、本発明では係数を切り替えるだけであ
り、プログラムの簡略化が可能である。さらにまた、前
記ノックパルス数(npn)が前記ノックの判定閾値
(BGL)より大きい(npn>BGL)時に、ノック
を検出して遅角量を発生させ、また、ノック強度np
を、次式 np=npn/MAX、又は np=npn/BGL により算出し、算出されたノック強度npに応じた遅角
量を発生することにより、ノックパルス数が少ない運転
条件では、遅角量が少なくなるのを防止し、ノックパル
ス数が多い運転条件では、遅角量が過剰に発生するのを
防止することができる。さらに、上記計算方式では、ノ
イズなどによりnpnが異常に増加した場合にはBGL
も上昇してしまうため、ノック検出性が低下するが、本
発明では、前記ノックパルス数npnに上限を設けるこ
とにより、BGLの異常な上昇を防止してBGLが適正
な値に落ち着くまでの時間を短縮し、ノック検出性低下
を防止することができる。さらにまた、前記ノックパル
ス数npnの上限値で制限がかかった場合には、前記M
AX値を更新せずに現在の値を維持し、更に所定点火サ
イクル間に所定回数以上の異常サイクル(npnが制限
値以上)が発生した場合にはノック制御を禁止するの
で、npnが異常に増加した場合すなわち上限値以上の
npnが入力された場合を異常事態と判断して、MAX
値の更新を禁止することにより、BGLの異常な上昇を
防止することができ、これにより、ノイズなどの異常発
生の直後でもノックを検出することが可能である。さら
に、異常の発生頻度が所定の値を越えた場合にはノック
制御を禁止することにより、機関をより安全に運転する
ことができる。また、ノックパルスのS/N比によって
切り替えられる前記補正係数ε1およびε2の値を、発
生している点火時期の遅角量によっても変更することに
より、ノック検出性を確保しつつ、ノイズを回避するこ
とが可能である。すなわち、遅角量の立ち上がり時期に
はBGLの上昇を遅くし、ある程度以上の遅角が発生し
たらBGLの上昇速度を早くすることにより、ノック検
出性とノイズ回避性能とを両立させることができる。さ
らに、機関の運転条件が急激に変化していると判断され
た場合には、前記補正係数ε1およびε2、前記MAX
値の減少速度(γ)および前記係数αのうちの少なくと
も一つを所定の期間に亘って減少させることにより、B
GLの上昇を遅くしてノック検出性を高めて、ノックの
発生を抑えることができ、或いはまた、前記補正係数ε
1およびε2、前記MAX値の減少速度(γ)および前
記係数αのうちの少なくとも一つを所定の期間に亘って
増加させることにより、BGLの上昇を早くしてノイズ
リタードの発生を抑えて、機関のパワーロスを防止する
ことができる。さらにまた、機関の運転条件が過渡状態
と判定された場合には、ノックパルス数が増加する方
向、又は減少する方向に運転条件が変化しているのかを
判定して、所定期間に亘ってBGLの上昇、減少速度を
決めるパラメーターを切り替えることによって、常に適
切な遅角量を得ることができる。
構成図である。
ャートである。
チャートである。
る。
大のとき)を表す図である。
小のとき)を表す図である。
切り替えるとき)を表す図である。
およびBGLの推移を表す図である。
ある。
である。
回路(ノック検出手段)、14 バンドパスフィルタ
(ノック検出手段)、15 比較回路(ノック検出手
段)。
Claims (10)
- 【請求項1】 内燃機関で発生するノックを、イオン電
流に重畳する振動成分を抽出して所定の閾値で波形整形
し、パルス数でノック強度を示すノックパルス列Kpを
発生するノック検出手段と、 前記ノック検出手段から出力されるノックパルス列Kp
のノックパルス数npnをカウントし、このノックパル
ス数npnに基づいてノックの有無を判定するエンジン
制御ユニットと、 を備え、 前記エンジン制御ユニットは、前記パルス数をα倍して
ピークホールドを行ってノック判定閾値(BGL)を算
出することを特徴とするノック制御装置。 - 【請求項2】 ノック判定閾値(BGL)は、次式 BGL=α×MAX+β α:定数 β:定数 で計算され、 MAXは燃焼サイクル毎に更新されていくが、発生した
ノックパルス数(npn)が現在のMAX値以上であれ
ば、次式 MAX=MAX×ε1+(npn−MAX)×ε2 ここで、ε1およびε2は補正係数、で更新され、 ノックパルス数npnがMAX値以下であるサイクルが
続く場合、所定期間MAX値をホールドし、更に前記所
定期間以降は所定の速度(γ)で前記MAX値を減算し
ていくことを特徴とする請求項1記載のノック制御装
置。 - 【請求項3】 前記エンジン制御ユニットは、前記ノッ
クパルス数(npn)とノックの判定閾値(BGL)で
示されるS/N比(npn/BGL)が所定値(δ)以
上か、それ未満かによって前記補正係数の少なくとも一
方を切り替えることを特徴とする請求項2記載のノック
制御装置。 - 【請求項4】 前記エンジン制御ユニットは、前記ノッ
クパルス数(npn)が前記ノックの判定閾値(BG
L)より大きい(npn>BGL)時に、ノックを検出
して遅角量を発生させることを特徴とする請求項2記載
のノック制御装置。 - 【請求項5】 前記エンジン制御ユニットは、ノック強
度npを、次式np=npn/MAX、又は np=npn/BGL により算出し、算出されたノック強度npに応じた遅角
量を発生することを特徴とする請求項4記載のノック制
御装置。 - 【請求項6】 前記エンジン制御ユニットは、前記ノッ
クパルス数npnの上限を設けることを特徴とする請求
項1乃至5の何れかに記載のノック検出装置。 - 【請求項7】 前記エンジン制御ユニットは、前記ノッ
クパルス数npnの上限値で制限がかかった場合には、
前記MAX値を更新せずに現在の値を維持し、更に所定
点火サイクル間に所定回数以上の異常サイクル(npn
が制限値以上)が発生した場合にはノック制御を禁止す
ることを特徴とする請求項6記載のノック検出装置。 - 【請求項8】 前記エンジン制御ユニットは、ノックパ
ルスのS/N比によって切り替えられる前記補正係数ε
1およびε2の値を、発生している点火時期の遅角量に
よっても変更することを特徴とする請求項3、6および
7の何れかに記載のノック制御装置。 - 【請求項9】 前記エンジン制御ユニットは、機関の運
転条件が急激に変化していると判断した場合には、前記
補正係数ε1およびε2、前記MAX値の減少速度
(γ)および前記係数αのうちの少なくとも一つを所定
の期間に亘って減少または増加させることを特徴とする
請求項2乃至8の何れかに記載のノック制御装置。 - 【請求項10】 前記エンジン制御ユニットは、機関の
運転条件が過渡状態と判定した場合には、ノックパルス
数が増加する方向、又は減少する方向に運転条件が変化
しているのかを判定して、所定期間に亘ってBGLの上
昇、減少速度を決めるパラメーターを切り替えることを
特徴とする請求項2乃至8の何れかに記載のノック制御
装置。
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