JP2013164083A - 内燃機関ノッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関ノッキング制御における誤遅角時に点火時期を迅速に適切な状態に復帰させる。
【解決手段】誤遅角状態では（Ｓ１４４でＹＥＳ）誤遅角時マップＭａｐ２により周期毎の進角量θａを大きくすることで（Ｓ１４８）点火時期の進角速度を高めている。このことにより点火時期が何らかの原因で誤遅角状態となっても迅速に点火時期を適切な状態に復帰させることができる。復帰後には誤遅角状態が解消されて（Ｓ１４４でＮＯ）、通常時マップＭａｐ１により通常の大きさの進角量θａが用いられる（Ｓ１４６）。このことで通常の進角速度に戻り、安定したノッキング制御状態に戻る。尚、誤遅角状態では進角周期を短縮することで進角速度を高めても良い。更に進角量θａや進角周期は、内燃機関回転数や内燃機関負荷に応じて変更することでノッキング制御の安定性を高められる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動状態に基づいてノッキング状態を判定し、ノッキング状態であると判定された場合には点火時期を遅角し、ノッキング状態であると判定されない場合には点火時期を進角することにより点火時期のフィードバック制御処理を行う内燃機関ノッキング制御装置に関する。

内燃機関の点火時期を調節することによりノッキング状態を適切にコントロールするノックコントロールシステムが知られている（例えば特許文献１〜４参照）。
特許文献１では、燃料のオクタン価の違いによる内燃機関出力の低下を防止するために、点火時期補正量における非ノッキング時の復帰速度を、点火時期が第１の基準点火時期より遅れ側のときは速く、進み側のときは遅くさせる。このことにより、いかなる燃料でもノッキング抑制にとって不必要な遅角補正量を最小限にして内燃機関出力低下を防止して加速性を向上している。

特許文献２では、ノッキングに基づいて遅角した状態から進角方向に点火時期を戻す際に、進角するほど進角方向へのシフト割合を低減するものである。したがってノッキング限界に近づいた際には比較的緩慢に進角方向にシフトすることができ、ノッキング限界に近い点火時期での動作によりエネルギー効率の改善とノッキングの低減とが同時に達成される。

特許文献３では、ノッキング振動の周波数別に重み付けを用いてノック強度を算出し、このノック強度に応じてノック強度が大きいほど点火時期を大きく遅角補正する。このことにより大きなノッキングについては進角が復帰するまでの時間を長くして、エンジンの保護を図り、小さなノッキングについては復帰時間を短くして燃費向上を図っている。

特許文献４では、点火時期遅角からの復帰のために加速終了時に進角補正が実行されるときは、復帰進角速度を通常時のときよりも早い復帰速度とする。このことにより、加速中にノッキングが発生したときは点火時期の遅角補正を行ってノッキングの再発を防止しできると共に、加速終了後は、ノッキング用遅角補正量を進角補正する復帰速度を通常時よりも早い復帰速度としているので、内燃機関出力低下を防止して加速性を満足させることができる。加速時以外のときは通常の復帰速度であるのでのノッキング再発防止は可能としている。

特開平０６−１２９３３４号公報（第５頁、図１，６） 特開２００５−０３０３８４号公報（第４−５頁、図３） 特開平０５−０７９４４０号公報（第２−３頁、図２，４） 特開平１１−１１７８４４号公報（第３−４頁、図２−４）

内燃機関の点火時期制御においては、何らかの原因で点火時期の誤遅角を生じる場合がある。例えば燃料の種類が変更された場合、特にオクタン価の高い燃料に切り替わった場合には、今までに比較してノッキング発生頻度が低下することから一時的に誤遅角状態となり、内燃機関出力が低下する。

このような誤遅角状態については特許文献１では判断しておらず、基準点火時期を設定して、これよりも点火時期が遅角側にあるときには復帰速度を速め、進角側では遅くしているのみである。しかも、この基準点火時期は単に閾値として設定されているのみであり、誤遅角状態であるにも関わらず、基準点火時期よりも点火時期が進角してしまうと復帰速度は低下してしまい、適切なノックコントロール状態への復帰が遅延することになる。

更に燃料以外の何らかの原因で誤遅角状態が生じている場合には燃料の種類に対応して設定されている基準点火時期のみでは十分に対処できない。
特許文献２〜４についても誤遅角状態を判定して行う処理ではないので、誤遅角時もそうでない場合でも同一の制御が実行される。このため、誤遅角状態でない通常の遅角時においても実行されるものであり、誤遅角時と通常の遅角時とでの点火時期制御のバランスを考慮すると、誤遅角時において点火時期を迅速に復帰させることには限界がある。

本発明は内燃機関ノッキング制御における誤遅角時に点火時期を迅速に適切な状態に復帰させることを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関ノッキング制御装置は、内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動状態に基づいてノッキング状態を判定し、ノッキング発生頻度が高いと判定された場合には点火時期を遅角し、ノッキング発生頻度が高いと判定されない場合には点火時期を進角することにより点火時期のフィードバック制御処理を行う内燃機関ノッキング制御装置であって、点火時期が誤遅角状態にあるか否かにより点火時期の進角速度を変更する進角速度調節手段を備え、前記進角速度調節手段は、点火時期の誤遅角状態を検出する誤遅角検出手段と、前記誤遅角検出手段にて誤遅角状態であると検出されている場合に前記点火時期の進角速度を上昇させる進角速度上昇手段とを備え、前記誤遅角検出手段は、前記フィードバック制御処理においてノッキング状態に応じて点火時期を調節する点火時期フィードバック補正値の変動抑制処理値が進角要求側に存在し、この変動抑制処理値と現在の前記点火時期フィードバック補正値との差が小さい場合に、点火時期が誤遅角状態にあると検出することを特徴とする。

このように進角速度調節手段は、点火時期が誤遅角状態にあるか否かにより点火時期の進角速度を変更することができるので、誤遅角時においては通常時よりも進角速度を速めるように進角速度に変更を加えることができる。このことにより点火時期が何らかの原因で誤遅角状態となっても迅速に点火時期を適切な状態に復帰させることができる。

また、進角速度上昇手段により、誤遅角時に点火時期の進角速度を上昇させることができ、迅速に点火時期を適切な状態に復帰させることができる。
点火時期が誤遅角状態か否かは、履歴も含めた点火時期フィードバック補正値の状態に現れる。このため誤遅角検出手段は、点火時期フィードバック補正値を利用して容易に点火時期の誤遅角状態の有無を検出できる。

しかも、このように特別な要素を用いず、点火時期フィードバック制御で算出されている通常の要素を用いているので、広く各種のノックコントロールに容易に適用できる。
さらに、点火時期フィードバック補正値の変動抑制処理値が進角要求側に存在する状態は、点火時期フィードバック補正値が継続して進角要求側に存在していた状態を示している。そしてこの変動抑制処理値と現在の点火時期フィードバック補正値との差が小さい状態は、現在もノックセンサの検出によるノッキング発生頻度が少ない状態に対応している。

したがって内燃機関の燃焼状態がノッキングをほとんど発生していないのに点火時期が過剰に遅角している状態、すなわち誤遅角状態にあることを示している。
このように誤遅角状態は点火時期フィードバック補正値に現れることから、誤遅角検出手段は、点火時期フィードバック補正値とその履歴とを利用して容易に点火時期の誤遅角状態の有無を検出できる。

請求項２に記載の内燃機関ノッキング制御装置では、請求項１に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、点火時期の進角は周期的に実行されると共に、前記進角速度上昇手段は、周期毎の進角量の増加と進角周期の短縮との一方又は両方にて前記点火時期の進角速度を上昇させることを特徴とする。

周期毎の進角量の調節によっても、進角周期の調節によっても、点火時期の進角速度を調節することができる。したがって周期毎の進角量の増加と進角周期の短縮との一方又は両方により、誤遅角時において容易に点火時期の進角速度を上昇させることができる。

請求項３に記載の内燃機関ノッキング制御装置では、請求項２に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、点火時期の進角周期と周期毎の進角量とのいずれか一方又は両方は、内燃機関の回転数と負荷との一方又は両方に基づいて調節されていることを特徴とする。

尚、内燃機関ノッキング制御装置においては、点火時期の進角周期と周期毎の進角量とのいずれか一方又は両方は、前述したごとく誤遅角時にて点火時期の進角速度上昇のために調節されると共に、本発明のごとく、更に内燃機関の回転数と負荷との一方又は両方に基づいて調節されるものとしても良い。

このことにより、誤遅角時に迅速に点火時期を適切な状態に復帰させることができることに加えて、通常時も誤遅角時も共に内燃機関運転状態を反映して安定したノッキング制御のための適切な点火時期調節が可能となる。

請求項４に記載の内燃機関ノッキング制御装置では、請求項３に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の負荷が高いほど点火時期の進角周期を長くすることを特徴とする。

内燃機関負荷が高いと、点火時期のわずかな進角変化でも急速にノッキング発生頻度が高まる傾向にある。このため内燃機関の負荷が高いほど点火時期の進角周期を長くすることにより、進角速度を緩慢にすることで安定したノッキング制御が可能となる。

請求項５に記載の内燃機関ノッキング制御装置では、請求項３又は４に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の負荷が高いほど周期毎の点火時期の進角量を小さくすることを特徴とする。

内燃機関負荷が高いと、点火時期のわずかな進角変化でも急速にノッキング発生頻度が高まる傾向にある。このため内燃機関の負荷が高いほど周期毎の進角量を小さくすることにより、進角速度を緩慢にすることで安定したノッキング制御が可能となる。

請求項６に記載の内燃機関ノッキング制御装置では、請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の回転数が小さいほど、周期毎の点火時期の進角量を小さくすることを特徴とする。

内燃機関回転数が小さい側ではノッキング発生頻度が高まる場合がある。このため内燃機関回転数が小さいほど、周期毎の点火時期の進角量を小さくすることで、少しずつ進角処理を繰り返すことにより、ノッキング増加を極力避けて進角させることにより、内燃機関出力低下を防止して加速性を向上できる。

請求項７に記載の内燃機関ノッキング制御装置では、請求項６に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の回転数が小さいほど、点火時期の進角周期を短くすることを特徴とする。

更に、内燃機関回転数が小さいほど、周期毎の点火時期の進角量を小さくすると共に、点火時期の進角周期を短くすることで、細かい進角処理を繰り返すことにしても良い。このことにより、ノッキング増加を極力避けて進角させることにより、内燃機関出力低下を防止して加速性を向上できる。

実施の形態１の内燃機関及びノッキング制御装置のブロック図。 実施の形態１のノックコントロール点火時期フィードバック処理のフローチャート。 実施の形態１の点火時期進角処理のフローチャート。 （ａ），（ｂ）実施の形態１の進角量マップの構成を表すグラフ。 実施の形態１の処理の一例を表すタイミングチャート。 実施の形態２の点火時期進角処理のフローチャート。 （ａ），（ｂ）実施の形態３の進角周期マップの構成を表すグラフ。

［実施の形態１］
図１のブロック図に内燃機関２及びそのノッキング制御装置を示す。内燃機関２は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）４により制御され、このＥＣＵ４が内燃機関ノッキング制御装置として、後述する図２，３の処理を実行する。

図１に示した内燃機関２は、車両駆動用に車両に搭載されたポート噴射火花点火式の直列４気筒ガソリンエンジンである。図１ではその１気筒を示している。尚、６気筒や８気筒などのその他の気筒数の内燃機関、あるいはＶ型内燃機関であっても良い。又、燃料噴射は気筒内に直接噴射する筒内噴射型でも良い。

内燃機関２の各燃焼室６には、サージタンク８ａ及び分岐管８ｂを含む吸気通路８を介して空気が供給され、気筒毎に設けられた燃料噴射弁１０から、吸気ポート８ｃの吸気流中に燃料が噴射されることで混合気を形成する。

このようにして燃焼室６内に形成された混合気に、点火タイミングにて点火プラグ１２のスパークによる点火が行われることにより混合気が燃焼し、ピストン１４が押し下げられて出力軸であるクランクシャフト１６を回転させる。そして燃焼後の混合気は排気として燃焼室６から排気ポート１８ａに排出され、排気浄化触媒やマフラーを有する排気通路１８を介して外部へ排出される。

ここで吸気ポート８ｃにて開閉弁動作する吸気バルブ２０と、排気ポート１８ａにて開閉弁動作する排気バルブ２２とは共に一定のバルブ作用角にて駆動されるものである。尚、吸気バルブ２０については、バルブタイミング可変機構を設けてバルブ作用角（あるいは最大バルブリフト量）を可変としたり、開閉弁タイミングを進遅角できるものであっても良い。排気バルブ２２についても開閉弁タイミングを進遅角できるものであっても良い。

吸気通路８から各気筒の燃焼室６に分配される吸入空気量は、ＥＣＵ４が、アクセルペダル２４の踏み込み量であるアクセル操作量ＡＣＣＰに応じてスロットルバルブ２６の開度を制御することにより調節される。尚、可変動弁機構により、吸気バルブ２０のバルブ作用角（あるいは最大バルブリフト量）を可変としている場合には、吸気バルブ２０のバルブ作用角（あるいは最大バルブリフト量）の調節により、各気筒の燃焼室６に分配される吸入空気量が調節される。この場合にはスロットルバルブ２６は、通常、全開に制御されて内燃機関２が運転される。

ＥＣＵ４は、上述したごとく内燃機関２の燃料噴射量、噴射時期、吸入空気量以外に、点火時期制御、その他の処理を実行している。これらの処理のためにＥＣＵ４は、機関回転数センサ２８、冷却水温センサ３０、スロットル開度センサ３２、吸入空気量センサ３４、アクセル操作量センサ３６、カムポジションセンサ３８、ノックセンサ４０などによる検出信号を入力している。

機関回転数センサ２８はクランクシャフト１６の回転に対応した内燃機関回転数ＮＥを、冷却水温センサ３０は内燃機関温度としての冷却水温度ＴＨＷを、スロットル開度センサ３２はスロットルバルブ開度ＴＡを、吸入空気量センサ３４は吸入空気量ＧＡを、アクセル操作量センサ３６はアクセル操作量ＡＣＣＰを検出している。更にカムポジションセンサ３８は吸気バルブ２０を駆動する吸気カムのカム角を、ノックセンサ４０は内燃機関２のシリンダブロックに取り付けられ、各気筒の燃焼行程時に生じる振動をノック信号（ここでは電圧信号：Ｖ）として検出している。

ＥＣＵ４は、これらの信号、内部メモリに記憶しているデータ、自身の演算結果などに基づいて各種制御を実行する。すなわち点火プラグ１２による点火時期、燃料噴射弁１０の開弁制御による燃料噴射量や噴射時期、前述したスロットルバルブ２６の開度調節（可変動弁機構を採用している場合には吸気バルブ２０のバルブ作用角あるいは最大バルブリフト量調節、開閉弁タイミング）などの制御を実行する。

ＥＣＵ４が実行するノックコントロール点火時期フィードバック処理を図２のフローチャートに、点火時期進角処理を図３のフローチャートに示す。
ノックコントロール点火時期フィードバック処理（図２）は一定の時間周期あるいは一定のクランク角周期にて繰り返し実行される処理である。点火時期進角処理（図３）は一定の時間周期にて繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

ノックコントロール点火時期フィードバック処理（図２）が開始されると、まずノッキング状態検出内容が読み込まれる（Ｓ１０２）。このノッキング状態検出は、ノックセンサ４０の検出値に基づいて、ＥＣＵ４により別途なされているノッキング有無判定処理の内容が読み込まれる。

このノッキング有無判定処理は、ノックセンサ４０の検出により得られるノッキング発生頻度の高さを判定するものである。例えば、各気筒に対応する所定クランク角領域でのノックセンサ４０の検出値からノック強度Ｎを算出し、このノック強度Ｎが判定値よりも大きければ、ノッキング発生頻度が高いものとして、「ノッキング有」、小さければ「ノッキング無」と判定する。

又は、ノック強度Ｎの大きさの判定に加えて、振動波形解析によりノックセンサ４０の検出値から得られるノック振動強度波形とノック振動強度波形モデルとの相関関係を求めて判定しても良い。すなわちノック強度Ｎが判定値よりも大きく、かつ相関関係も強ければ、ノッキング発生頻度が高いものとして、「ノッキング有」と判定し、それ以外は「ノッキング無」と判定する。

次に、このようなノッキング有無判定処理の内容が判定される（Ｓ１０４）。検出結果からノッキング発生頻度が高く、「ノッキング有」と判定された場合には、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓを遅角側に補正する（Ｓ１０６）。この点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓは実際の点火時期である要求点火時期（°ＣＡ：ＣＡはクランク角を表す）に対して遅角量を設定するものである。したがって、この点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの値を、予めノックコントロール用として設定されている遅角量にて増加補正することにより、要求点火時期に対して「ノッキング有」に対応した遅角を実行することができる。

尚、このノックコントロール用遅角量は、一定値でも良く、あるいはノッキング状態、内燃機関２の運転状態に応じて調節した遅角量を用いても良い。
このステップＳ１０６の次に、あるいはステップＳ１０４にて「ノッキング無」と判定された後に、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓのなまし値ａｋｃｓｓｍが算出される（Ｓ１０８）。

このなまし値ａｋｃｓｓｍは、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの変動抑制処理値である。すなわち点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの変動を抑制する処理を行って算出した値である。このような変動抑制処理は、例えば一次遅れ処理や移動平均処理などによりなされるが、ステップＳ１０８では、過去の所定周期分の点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓと今回の点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓとの移動平均処理により平均値を算出して、この平均値を、なまし値ａｋｃｓｓｍとしている。

次に、なまし値ａｋｃｓｓｍが学習領域にあるか否かが判定される（Ｓ１１０）。
ここで、なまし値ａｋｃｓｓｍが進角学習領域にある場合は、ノックコントロール学習値ａｇｋｎｋを進角側に所定量変化させて、進角側への学習を行う（Ｓ１１２）。

なまし値ａｋｃｓｓｍが遅角学習領域にある場合は、ノックコントロール学習値ａｇｋｎｋを遅角側に所定量変化させて遅角側への学習を行う（Ｓ１１４）。いずれの学習領域にも該当しない場合には、ノックコントロール学習値ａｇｋｎｋは変化させない。

尚、ノックコントロール学習値ａｇｋｎｋを上述のごとく変化させた場合には、これを相殺するように、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの値を変化させる。
このようにステップＳ１１２あるいはステップＳ１１４の処理後、あるいは学習領域ではない場合に、次に要求点火時期の設定が、基準点火時期（例えば最遅角点火時期）、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓ、及びノックコントロール学習値ａｇｋｎｋに基づいてなされる（Ｓ１１６）。

そして一旦、本処理を出て、以後、周期的に上述した処理を繰り返す。
次に点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓを周期的に進角させる点火時期進角処理（図３）について説明する。

本処理が開始されると、まず、進角タイミングが否かが判定される（Ｓ１４２）。点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの進角は一定時間周期で行うため、ここでは前回の本処理実行から予め進角周期として設定されている時間Ａ（ｍｓ）が経過しているか否か、すなわち進角タイミングか否かが判定される。

進角タイミングでなければ（Ｓ１４２でＮＯ）、このまま本処理を出て、実質的な処理はなされない。
進角タイミングであれば（Ｓ１４２でＹＥＳ）、次に誤遅角状態か否かが判定される（Ｓ１４４）。この誤遅角状態か否かは次の条件１，２を共に満足しているか否かにより判定される。

条件１：なまし値ａｋｃｓｓｍが進角学習領域に存在する。（このことは点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓが継続して進角要求側に存在していたことを示している。）
条件２：なまし値ａｋｃｓｓｍと点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓとが近接している。（例えば｜ａｋｃｓｓｍ−ａｋｃｓ｜≦近接基準値Ｂである状態）
この条件１，２を満足する場合には、現在の点火時期の設定状態が安定した状態ではなく、継続してノッキング発生頻度が低い状態であって、かつ現在もノッキング発生頻度が低いため、点火時期が進角側への移行を継続している状態を示している。すなわち、何らかの原因で誤遅角している状態を示している。

この条件１，２のいずれか一方又は両方が満足されていない場合には（Ｓ１４４でＮＯ）、通常時マップＭａｐ１により、内燃機関回転数ＮＥに基づいて進角量θａを算出する（Ｓ１４６）。

前記条件１，２の両方が満足されている場合には（Ｓ１４４でＹＥＳ）、誤遅角時マップＭａｐ２により、内燃機関回転数ＮＥに基づいて進角量θａを算出する（Ｓ１４８）。
ここで通常時マップＭａｐ１及び誤遅角時マップＭａｐ２の一例を、図４の（ａ）、（ｂ）に示す。

各マップＭａｐ１，Ｍａｐ２は、内燃機関回転数ＮＥ（ｒｐｍ）を３つの領域に分割して進角量θａを設定している。ここで図４の（ａ）に示す通常時マップＭａｐ１においても、図４の（ｂ）に示す誤遅角時マップＭａｐ２においても、内燃機関回転数ＮＥが大きくなるほど進角量θａを大きくしている。

すなわち通常時マップＭａｐ１では、ＮＥ＝１５００ｒｐｍ未満にて進角量θａ＝θ１１、ＮＥ＝１５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍ未満にて進角量θａ＝θ１２、ＮＥ＝３０００ｒｐｍ以上にて進角量θａ＝θ１３であり、θ１１＜θ１２＜θ１３の関係にある。

誤遅角時マップＭａｐ２では、ＮＥ＝１５００ｒｐｍ未満にて進角量θａ＝θ２１、ＮＥ＝１５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍ未満にて進角量θａ＝θ２２、ＮＥ＝３０００ｒｐｍ以上にて進角量θａ＝θ２３であり、θ２１＜θ２２＜θ２３の関係にある。

そして誤遅角時マップＭａｐ２では、通常時マップＭａｐ１に比較して、ＮＥ＝１５００ｒｐｍ未満の回転数領域ではθ２１＞θ１１であり、ＮＥ＝１５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍ未満の回転数領域では、θ２２＞θ１２である。尚、ＮＥ＝３０００ｒｐｍ以上では、θ２３＝θ１３である。

このようにステップＳ１４６又はステップＳ１４８にて進角量θａが算出された後に、この進角量θａ分、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓが進角補正される（Ｓ１５０）。

したがってＮＥ＜３０００ｒｐｍの領域では、誤遅角状態においては、進角量θａは通常時よりも大きくされる。すなわち点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓは進角側へ変化する速度が高まり、なまし値ａｋｃｓｓｍも進角側に学習される頻度が高まり、点火時期は通常時よりも迅速に進角側に変化できるようになる。

こうして一旦、本処理を出る。以後、ステップＳ１４２にて判定される進角タイミングの周期毎に、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓは、ステップＳ１４６又はステップＳ１４８にて求められた進角量θａ分の進角が繰り返される。

図５は本実施の形態による点火時期制御の一例を示すタイミングチャートである。タイミングｔ０前においては、実線にて示すごとく、ノック限界である点火時期ｋ１付近にて点火時期が適切に制御されている。

タイミングｔ０にて、燃料種類の変更などによる何らかの原因でノック限界が点火時期ｋ１から点火時期ｋ２に変化したものとする。したがってノッキング頻度が低下する。
このためタイミングｔ０以後は、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの遅角処理（Ｓ１０６）はなされなくなり、点火時期進角処理（図３）による進角のみが繰り返されることになる。

当初は前述した条件１，２の一方又は両方が満足されておらず（Ｓ１４４でＮＯ）、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓに対しては、通常時マップＭａｐ１から得られる進角量θａによる進角（Ｓ１４６，Ｓ１５０）が繰り返される（ｔ０〜）。

しかしこのような進角のみが点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓに繰り返されることにより、前記条件１，２の両方が満足される状態となる（ｔ１）。
このことにより誤遅角状態である判定されて（Ｓ１４４でＹＥＳ）、誤遅角時マップＭａｐ２から得られる進角量θａによる進角（Ｓ１４８，Ｓ１５０）が繰り返されるようになる（ｔ１〜）。

したがって実線で示すごとく点火時期は急速に進角して点火時期ｋ２に近づき、短時間後に点火時期ｋ２に到達する（ｔ２）。そしてこの直後に、ノッキング頻度の上昇により、最初に前記条件２が満足されなくなり、更にそれ以後、前記条件１についても満足されなくなる状態が生じる。このことにより前記条件１，２が共に満足される状態が生じなくなる（Ｓ１４４でＮＯ）。

このことによりタイミングｔ２直後に、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓに対しては、通常時マップＭａｐ１から得られる進角量θａによる進角（Ｓ１４６，Ｓ１５０）が繰り返される通常制御状態に戻る。

比較例として、誤遅角状態を判断せず、このために誤遅角状態となっても進角量θａの算出のためのマップとして通常時マップＭａｐ１を継続使用した場合を考える。この場合には、図５に一点鎖線で示したごとく点火時期の進角速度は変化しないので点火時期ｋ２への到達タイミング（ｔ３）は遅れる。このためノック限界に近い点火時期での点火がなされない不適切な遅角状態（ｔ２〜ｔ３）が長く継続することになる。

これに比較して、本実施の形態の点火時期制御では、不適切な遅角状態が短縮されている。
上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ４が内燃機関ノッキング制御装置及び進角速度調節手段に相当する。点火時期進角処理（図３）が進角速度調節手段、誤遅角検出手段、及び進角速度上昇手段としての処理に相当し、ステップＳ１４４における誤遅角状態か否かを判定する処理が誤遅角検出手段としての処理に、ステップＳ１４８が進角速度上昇手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（１）点火時期進角処理（図３）により、誤遅角状態では誤遅角時マップＭａｐ２により周期毎の点火時期の進角量θａを大きくすることで、進角速度を高めている。このことにより点火時期が何らかの原因で誤遅角状態となっても迅速に点火時期を適切な状態に復帰させることができる。

そして復帰後には、誤遅角状態が解消されて（Ｓ１４４でＮＯ）、通常時マップＭａｐ１により通常の大きさの進角量θａを用いることで、通常の進角速度に戻ることになる。このことにより安定したノックコントロール状態に戻ることができる。

（２）誤遅角状態は、ステップＳ１４４の条件１，２による判断である。すなわち点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓ、及びなまし値ａｋｃｓｓｍの状態のみで誤遅角状態を判断している。

なまし値ａｋｃｓｓｍは、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの履歴から算出されている。このように点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓに基づいて、点火時期の誤遅角状態を検出していることから、容易に誤遅角状態を検出できる。

しかもこの点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓは、ノックコントロール点火時期フィードバック処理において主要な要素であり特別な要素ではないことから、広く各種のノックコントロールに容易に適用できる。

（３）通常時マップＭａｐ１も誤遅角時マップＭａｐ２も、いずれも内燃機関回転数ＮＥに応じて進角量θａが調節されており、内燃機関回転数ＮＥが小さい側で進角量θａを小さくしている。

内燃機関回転数ＮＥが小さい側ではノッキング発生の頻度が高まる場合がある。このため内燃機関回転数ＮＥが小さいほど、周期毎の点火時期の進角量θａを小さくすることで、少しずつ点火時期の進角処理を繰り返すことになる。このことにより、ノッキング増加を極力避けて点火時期を進角させることができ、通常時も誤遅角時も共に安定したノッキング制御が可能となる。したがって内燃機関出力低下を防止して加速性を向上できる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、前記点火時期進角処理（図３）の代わりに図６に示す点火時期進角処理を周期的に実行する点が、前記実施の形態１と異なる。他の構成については前記実施の形態１と同じである。

点火時期進角処理（図６）について説明する。本処理が開始されると、まず、誤遅角状態か否かが判定される（Ｓ２４０）。この誤遅角状態か否かは、前記実施の形態１に説明した条件１，２を共に満足しているか否かにより判定される。

前記条件１，２のいずれか一方又は両方が満足されていない場合には（Ｓ２４０でＮＯ）、進角周期が通常時周期に設定される（Ｓ２４２）。すなわち次のステップＳ２４６にて判定される進角タイミングの間隔が、通常の間隔に設定されることになる。

前記条件１，２の両方が満足されている場合には（Ｓ２４０でＹＥＳ）、進角周期が短時間周期に設定される（Ｓ２４４）。すなわち次のステップＳ２４６にて判定される進角タイミングの間隔が、通常の間隔よりも短い間隔に設定されることになる。

ステップＳ２４２又はステップＳ２４４にて進角周期が設定されると、次に進角タイミングが否かが判定される（Ｓ２４６）。すなわちステップＳ２４２又はステップＳ２４４にて設定された進角周期での進角タイミングか否かが判定される。

進角タイミングでなければ（Ｓ２４６でＮＯ）、このまま本処理を出て、実質的な処理はなされない。
進角タイミングであれば（Ｓ２４６でＹＥＳ）、通常時マップＭａｐ１により、内燃機関回転数ＮＥに基づいて進角量θａを算出する（Ｓ２４８）。この通常時マップＭａｐ１は前記図４の（ａ）にて示したごとくである。

次に、この進角量θａ分、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓが進角補正される（Ｓ２５０）。こうして一旦、本処理を出る。
以後、ステップＳ２４６にて判定される進角タイミングの周期毎に、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓは進角量θａ分の進角が繰り返される。そしてこの進角タイミングの周期が誤遅角時には通常時よりも短くされることにより、誤遅角時には、点火時期フィードバック補正値ａｋｃｓの進角は、通常時よりも急速な進角速度となる。

このことにより、進角量θａを設定するために用いるマップは、通常時マップＭａｐ１が１つであるが、前記図５に示した状態と同様に、本実施の形態にても誤遅角時には点火時期を迅速に進角側に変化させることができる。

上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ４が内燃機関ノッキング制御装置及び進角速度調節手段に相当する。点火時期進角処理（図６）が進角速度調節手段、誤遅角検出手段、及び進角速度上昇手段としての処理に相当し、ステップＳ２４０における誤遅角状態か否かを判定する処理が誤遅角検出手段としての処理に、ステップＳ２４４が進角速度上昇手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、誤遅角時に、通常時マップＭａｐ１を継続して使用しても、進角周期を短くすることで、前記実施の形態１と同様な効果を生じさせることができる。

［実施の形態３］
前記実施の形態１で用いた、通常時マップＭａｐ１及び誤遅角時マップＭａｐ２は、いずれも内燃機関回転数ＮＥに応じて進角量θａが変化する構成であったが、これらのマップＭａｐ１，Ｍａｐ２に加えて、図７の（ａ）に示す進角周期マップも適用しても良い。このことにより、内燃機関回転数ＮＥに応じて進角量θａと進角周期との両方が変化する構成とすることができる。

前記実施の形態２については、図７の（ａ）と（ｂ）との進角周期マップを切り換えて用いても良い。すなわち前記点火時期進角処理（図６）において、通常時には（Ｓ２４０でＮＯ）、ステップＳ２４２にて図７の（ａ）の通常時進角周期マップを用いる。そして誤遅角状態では（Ｓ２４０でＹＥＳ）、ステップＳ２４４にて図７の（ｂ）の誤遅角時進角周期マップを用いる。図７の（ａ）、（ｂ）のマップの関係は、周期Ｔ２１＜Ｔ１１、Ｔ２２＜Ｔ１２、Ｔ２３＜Ｔ１３であり、通常時進角周期マップに比較して誤遅角時進角周期マップの方が進角周期が短縮されている。

このことで誤遅角時には通常時よりも進角周期を短くして点火時期の進角速度を高くすることができる。
以上説明した本実施の形態３によれば、前記実施の形態１又は２の効果を生じる。

そして、このことと共に、図７の（ａ），（ｂ）のマップでは、いずれも内燃機関回転数ＮＥが小さいほど、点火時期の進角周期を短くしている。このため、内燃機関回転数ＮＥが小さい側では、細かい進角処理を繰り返すことができるので、ノッキング増加を極力避けて進角させることができる。

このことにより通常時も誤遅角時も共に、安定したノッキング制御が可能となる。したがって内燃機関出力低下を防止して加速性を向上できる。
［その他の実施の形態］
・前記各実施の形態において、通常時から誤遅角状態に変化した際には、誤遅角時における点火時期の進角量の増加と進角周期の短縮との両方を実行しても良い。

・前記各実施の形態では、内燃機関回転数ＮＥに応じて進角量θａや進角周期を変更していたが、内燃機関の負荷に応じて進角量θａや進角周期を変更しても良い。例えば、内燃機関負荷率ｋｌが高ければ進角量θａを小さくしたり、進角周期を長くしたりする。

ここで内燃機関負荷率ｋｌは、内燃機関の負荷を表す指標の１つであり、内燃機関１回転当たりの基準最大吸入空気量に対する実際の１回転当たりの吸入空気量（ＧＡ／ＮＥ）の割合（％）である。このような負荷としては、内燃機関負荷率ｋｌ以外に、サージタンク内の吸気圧を測定して、この吸気圧を用いても良い。又、内燃機関回転数ＮＥと内燃機関の負荷との両者に応じて進角量θａや進角周期を変更しても良い。

内燃機関負荷率ｋｌが高い場合は適切なノックレベルが得られる点火時期の領域が狭くなることから、内燃機関負荷率ｋｌが高い状態では点火時期のわずかな進角変化でも急速にノッキング発生頻度が高まる傾向にある。このため内燃機関負荷率ｋｌが高いほど周期毎の進角量θａを小さくすることにより、進角速度を緩慢にすることで安定したノッキング制御が可能となる。あるいは内燃機関負荷率ｋｌが高いほど点火時期の進角周期を長くすることにより、進角速度を緩慢にすることで安定したノッキング制御が可能となる。

・図４及び図７に示した各マップは内燃機関回転数ＮＥに応じて段階的に進角量θａや進角周期を変更していたが、連続的に変更しても良い。上述したごとく内燃機関の負荷に応じて進角量θａや進角周期を変更する場合も同じである。

２…内燃機関、４…ＥＣＵ、６…燃焼室、８…吸気通路、８ａ…サージタンク、８ｂ…分岐管、８ｃ…吸気ポート、１０…燃料噴射弁、１２…点火プラグ、１４…ピストン、１６…クランクシャフト、１８…排気通路、１８ａ…排気ポート、２０…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２４…アクセルペダル、２６…スロットルバルブ、２８…機関回転数センサ、３０…冷却水温センサ、３２…スロットル開度センサ、３４…吸入空気量センサ、３６…アクセル操作量センサ、３８…カムポジションセンサ、４０…ノックセンサ。

Claims (7)

1. 内燃機関に設けたノックセンサにより検出される振動状態に基づいてノッキング状態を判定し、ノッキング発生頻度が高いと判定された場合には点火時期を遅角し、ノッキング発生頻度が高いと判定されない場合には点火時期を進角することにより点火時期のフィードバック制御処理を行う内燃機関ノッキング制御装置であって、
   点火時期が誤遅角状態にあるか否かにより点火時期の進角速度を変更する進角速度調節手段を備え、
   前記進角速度調節手段は、点火時期の誤遅角状態を検出する誤遅角検出手段と、前記誤遅角検出手段にて誤遅角状態であると検出されている場合に前記点火時期の進角速度を上昇させる進角速度上昇手段とを備え、
   前記誤遅角検出手段は、前記フィードバック制御処理においてノッキング状態に応じて点火時期を調節する点火時期フィードバック補正値の変動抑制処理値が進角要求側に存在し、この変動抑制処理値と現在の前記点火時期フィードバック補正値との差が小さい場合に、点火時期が誤遅角状態にあると検出することを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、点火時期の進角は周期的に実行されると共に、前記進角速度上昇手段は、周期毎の進角量の増加と進角周期の短縮との一方又は両方にて前記点火時期の進角速度を上昇させることを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、点火時期の進角周期と周期毎の進角量とのいずれか一方又は両方は、内燃機関の回転数と負荷との一方又は両方に基づいて調節されていることを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の負荷が高いほど点火時期の進角周期を長くすることを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。
5. 請求項３又は４に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の負荷が高いほど周期毎の点火時期の進角量を小さくすることを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。
6. 請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の回転数が小さいほど、周期毎の点火時期の進角量を小さくすることを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関ノッキング制御装置において、内燃機関の回転数が小さいほど、点火時期の進角周期を短くすることを特徴とする内燃機関ノッキング制御装置。