JP2504036B2 - 内燃機関のノツキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の過渡加速時に複数の吸気通路の
少なくとも一つに設けられた吸気絞り弁を閉弁する吸気
制御装置を備えた内燃機関のノッキング制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、例えば特開昭61−87943号公報に記載のよ
うに、内燃機関のシリンダブロックに設けられたノッキ
ングセンサを用いて内燃機関のノッキングを検出し、ノ
ッキング発生時には内燃機関の点火時期を遅角制御して
ノッキングを抑制する、ノッキング制御装置が知られて
いる。

一方内燃機関には、例えば特開昭59−7776号公報に記
載のように、吸気の充填効率を向上するため、燃焼室に
連通される吸気通路を２つに分割し、一方の吸気通路に
吸気絞り弁を設け、該吸気絞り弁を内燃機関の負荷又は
回転数に応じて開閉するよう構成された吸気制御装置を
備えたものがある。またこの種の装置には、内燃機関の
加速時の吸気量を増加するため、吸気絞り弁が開弁され
ているとき内燃機関が加速されると、一時的に吸気絞り
弁を閉弁するように構成されたものもある。つまり内燃
機関の加速時に吸気絞り弁を閉弁することによって、吸
気慣性効果を利用して吸気絞り弁の開弁時より吸気量を
増加させることができるのである。

そしてこのような吸気制御装置と上記ノッキング制御
装置とを備えた内燃機関では、吸気制御装置によって内
燃機関の加速時に吸気絞り弁が閉じられ吸気量が増加す
ると、これにともないノッキングが発生するが、ノッキ
ング制御装置による点火時期の遅角制御制御によってノ
ッキングが抑制される。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが上記従来のノッキング制御では、第６図に実
線で示す如く、ノッキングセンサによるノッキング検出
時には点火時期の遅角量を漸増し、ノッキングの否検出
時には点火時期の遅角量を漸減する、といった手法で点
火時期の遅角量を算出し、この算出された遅角量を用い
て点火時期を遅角制御するよう構成されているので、上
記吸気制御装置の動作によって吸気制御弁が閉状態から
の開状態に切り替えられ、内燃機関がノッキングの発生
しない運転状態になっても点火時期が大きく遅角されて
しまう。このため従来では内燃機関の加速時に吸気絞り
弁が閉状態から開状態に変化すると、内燃機関のトルク
が大きく変化し、ブレーキをかけたような状態になっ
て、運転性が悪いといった問題があった。

そこで本発明は、上記のように吸気制御装置を備えた
内燃機関において、吸気絞り弁が閉状態から開状態に変
化しても内燃機関を安定して運転できる内燃機関のノッ
キング制御装置を提供することを目的としてなされた。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記問題点を解決するためになされた本発明の構
成は、第１図に例示する如く、 内燃機関M1の加速状態を検出し、内燃機関M1の過渡加
速時に、内燃機関M1の燃焼室に連通する複数の吸気通路
M2の少なくとも一つに設けられた吸気絞り弁M3を閉弁す
る吸気制御手段M4を備えた内燃機関M1に設けられ、該内
燃機関M1のノッキングを点火時期の遅角制御によって抑
制する内燃機関のノッキング制御装置であって、 内燃機関M1のノッキングを検出するノッキング検出手
段M5と、 該ノッキング検出手段M5からの検出信号を受け、上記
内燃機関M1のノッキング発生時には点火時期の遅角量を
漸増し、ノッキングの否発生時には点火時期の遅角量を
漸減して、点火時期の遅角量を算出する遅角量算出手段
M6と、 上記吸気制御手段M4により開閉される吸気絞り弁M3の
開閉状態を検出する開閉状態検出手段M7と、 該開閉状態検出手段M7からの検出信号を受け、上記吸
気絞り弁M3が開状態にある時上記遅角量算出手段M6で算
出される点火時期の遅角量を学習する遅角量学習手段M8
と、 上記開閉状態検出手段M7からの検出信号を受け、上記
吸気絞り弁M3が閉状態から開状態に切り替わった時、上
記遅角量算出手段M6で算出される点火時期の遅角量を上
記遅角量学習手段M8で学習された学習値に変更する遅角
量変更手段M9と、 を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装
置を要旨としている。

［作用］ 以上のように構成された本発明の燃料供給量制御装置
では、開閉状態検出手段M7によって吸気絞り弁M3の開閉
状態が検出され、吸気絞り弁M3の開弁時には、遅角量学
習手段M8によって遅角量算出手段M6で算出される点火時
期の遅角量が学習される。そして吸気制御弁M3が一旦閉
弁され、その後再び開弁されると、遅角量算出手段M6で
算出される遅角量が遅角量学習手段M9で前回吸気絞り弁
M3が開状態にあったとき学習された学習値に変更され
る。このため内燃機関M1の過渡加速時に吸気制御手段M4
によって吸気絞り弁M3が閉じられ、ノッキングが発生し
て遅角量算出手段M6で算出される点火時期の遅角量が大
きくなっても、吸気絞り弁M3が開弁されると点火時期は
前回吸気絞り弁M3が開弁されていたときの点火時期に制
御されることとなり、従来のように吸気絞り弁M3開弁時
の点火時期を遅角し過ぎることはない。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は本実施例のノッキング制御装置が搭載さ
れた過給機付き内燃機関及びその周辺装置を現す概略構
成図である。

図において１は内燃機関本体を表し、この内燃機関１
には、排気の流速を利用して排気通路2aに設けられたタ
ービン4aを回し、吸気通路2bに設けられたコンプレッサ
4bによって吸気を過給する過給機４、吸気を冷却するた
め吸気通路2aに設けられたインタークーラ６、及び、過
給圧を調節するためタービン4aをバイパスするバイパス
通路７に設けられたウエストゲートバルブ８、が備えら
れている。ウエストゲートバルブ８は過給圧によって作
動するアクチュエータ12よって制御される。即ちアクチ
ュエータ10はそのダイアフラム10aが過給圧を受圧して
変位することにより駆動用の伝達機構10bを介してウエ
ストゲートバルブ８を調整するよう構成されており、こ
れによってウエストゲートバルブ８は過給圧を予め設定
された上限値以下に制限・保持することとなる。

一方本実施例では、内燃機関１の吸気通路2bがサージ
タンク12の下流側で二つに分割されており、一方の吸気
通路２b1には内燃機関１に燃料を供給するための燃料噴
射弁14が、他方の吸気通路２b2にはその通路を開閉する
吸気絞り弁16が、夫々設けられている。吸気絞り弁16は
従来技術の項で説明したように、内燃機関１の吸気の充
填効率を向上するため後述の吸気制御によって内燃機関
１の運転状態に応じて開閉される。尚本実施例では吸気
絞り弁16の弁軸16aが負圧ダイアフラム18に連結され、
負圧切り替え弁20をOFFして負圧タンク22に蓄積された
負圧を負圧ダイアフラム18に伝達することにより、吸気
絞り弁16を開弁できるように構成されている。

次に本実施例の内燃機関１には、その運転状態を検出
するため、冷却水温を検出する水温センサ24、内燃機関
１のノッキングを検出するノッキングセンサ26、排気中
の酸素濃度から内燃機関１に供給された燃料混合気の空
燃比を検出する空燃比センサ28、吸気温度を検出する吸
気温センサ30、吸気量を検出するエアフロメータ32、ス
ロットルバルブ34の開度を検出するスロットルセンサ3
6、ディストリビュータ38のロータ38aの回転から内燃機
関１の回転数を検出する回転数センサ40、及びディスト
リビュータ38の１回転に１回、即ち内燃機関１の２回転
に１回パルス信号を発生する気筒判別センサ42、が備え
られている。

尚ディストリビュータ38はイグナイタ44から出力され
る高電圧を内燃機関１のクランク角に同期して各気筒の
点火プラグ46に分配するためのもので、点火プラグ46の
点火タイミングはイグナイタ44からの高電圧出力タイミ
ングによって決定される。

次に上記各センサからの検出信号は電子制御回路50に
出力される。電子制御回路50は上記各センサからの検出
信号に基づき燃料噴射弁14やイグナイタ44、或は負圧切
り替え弁20を駆動制御して、内燃機関１への燃料供給量
や点火時期、或は吸気量を制御するためのもので、従来
より周知のように、マイクロコンピュータを中心とする
論理演算回路として構成されている。

即ち電子制御回路50は、予め設定された制御プログラ
ムに従って内燃機関１を制御のための各種演算処理を実
行するセントラルプロセシングユニット（CPU）52、CPU
52で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラム
や初期データが記録されたリードオンリメモリ（ROM）5
4、同じくCPU52で各種演算処理を実行するのに必要な各
種データが一時的に読み書きされるランダムアクセスメ
モリ（RAM）56、CPU52で各種演算処理を実行するのに必
要な制御タイミングを発生するクロック信号発生回路5
8、上記各センサからの検出信号を入力するための入力
ポート60、及び燃料噴射弁14やイグナイタ44或は負圧切
り替え弁20に駆動信号を出力する出力ポート62が備えら
れ、上記各部を内燃機関１の運転状態に応じて駆動制御
できるようにされている。

以下上記電子制御回路50で実行される吸気制御処理及
びノッキング制御処理を第３図及び第４図に示すフロー
チャートに沿って夫々説明する。

まず第３図は上記電子制御回路40で所定時間（例えば
30msec.）毎に実行され、上記負圧切り替え弁20を駆動
して吸気絞り弁16を開閉制御する前記吸気制御手段M4と
しての吸気制御処理を表すフローチャートである。

図に示す如くこの処理が開始されるとまずステップ10
0を実行し、エアフロメータ32及び回転数センサ40から
の検出信号に基づき、現在内燃機関１が高負荷運転又は
高回転運転されており、吸気絞り弁16の開弁条件が成立
しているか否かを判断する。即ちこのステップ100はエ
アフロメータ32で検出される吸気量Ｑと回転数センサ40
で検出される回転数Ｎとにより機関負荷Q/Nを求め、機
関負荷Q/Nが予め設定された所定値以上か否かを判断
し、機関負荷Q/Nが所定値以上でなければ回転数Ｎが所
定値（例えば4000r.p.m.）以上か否かを判断するといっ
た手順で実行される。

ステップ100で吸気絞り弁16の開弁条件が成立してい
ると判断されるとステップ110に移行し、後述の加速制
御実行時にセットされるフラグＦがリセット状態にある
か否か、即ち吸気絞り弁16の加速制御が実行されている
か否かを判断する。そしてこのステップ110でフラグＦ
がリセット状態にあり、加速制御が実行されていないと
判断されると、続くステップ120に移行する。

上記加速制御は、内燃機関１の加速時に吸気絞り弁16
を一時的に閉弁し、吸気の慣性過給効果を利用して内燃
機関１に吸入される空気量を増加させるための制御で、
ステップ120では、内燃機関１の運転状態が、回転数セ
ンサ40により検出される回転数Ｎが所定値（例えば2000
r.p.m.）以下、スロットルセンサ36により検出されるス
ロットル開度TAが所定開度（例えば20゜）以上、後述の
ノッキング制御によって遅角制御される点火時期の遅角
量AKが所定クランク角度（例えば５℃Ａ）以下、といっ
た所定の加速制御実行条件を満足しているか否かを判断
する。そしてこのステップ120で加速制御実行条件が成
立していると判断されると、次ステップ130でフラグＦ
をセットした後、ステップ140に移行し、負圧切り替え
弁20をONして吸気絞り弁16を閉弁する。尚このステップ
140の処理は上記ステップ100で吸気絞り弁16の開弁条件
が成立していないと判断された場合にも実行される。

次に上記ステップ110でフラグＦがリセット状態でな
いと判断された場合、即ち加速制御によって吸気絞り弁
16が閉弁されている場合には、ステップ150が実行され
る。ステップ150では、加速制御が開始された後所定時
間（例えば5sec.）経過した、或は加速制御が開始され
た後所定時間（例えば0.5sec.）経過したにもかかわら
ず回転数Ｎが所定値（例えば2000r.p.m.）以上となって
ない、といった加速制御復帰条件が成立したか否かを判
断する。そしてこのステップ150で加速制御復帰条件が
成立していないと判断されると、上記ステップ140に移
行して吸気絞り弁16を閉弁し、加速制御復帰条件が成立
していると判断されると、ステップ160を実行してフラ
グＦをリセットした後、ステップ170に移行し、負圧切
り替え弁20をOFFして吸気絞り弁16を開弁する。尚この
ステップ170は上記ステップ120で加速制御実行条件が成
立していないと判断されたときにも実行される。

このように本実施例では吸気制御処理によって、内燃
機関１が高負荷運転されて吸気絞り弁16の開弁条件が成
立していても、内燃機関１の低回転時にスロットル開度
が大きくなって加速されたような場合には、加速制御実
行条件が成立したと判断されて、吸気絞り弁16が一時的
に閉弁される。このため吸気は吸気慣性効果によって急
速に内燃機関１に流入し、加速時に充分吸気が供給され
るようになる。

次に第４図は上記電子制御回路40で内燃機関１の点火
毎（即ち所定クランク角度毎）に実行され、上記ノッキ
ングセンサ26から検出信号に基づき点火時期の遅角量θ
knkを算出するノッキング制御処理を表すフローチャー
トである。

図に示す如くこの処理が開始されるとまずステップ20
0を実行して、現在内燃機関１の運転状態がノッキング
制御実行条件を満足しているか否かを判断し、ノッキン
グ制御実行条件が成立していないと判断すると、ステッ
プ210でノッキング制御実行フラグFkcsをリセットし、
ステップ220で遅角量θknkを０に設定した後、本ルーチ
ンの処理を終了する。

一方ステップ200でノッキング制御実行条件が成立し
ている旨判断されると、ステップ230に移行して、今度
は上記ノッキング制御実行フラグFkcsがリセット状態で
あるか否か、即ち現在ノッキング制御実行条件が成立し
た直後であるか否かを判断する。そしてノッキング制御
実行フラグFkcsがリセット状態である場合には、ステッ
プ240に移行してノッキング制御実行フラグFkcsをセッ
トし、続くステップ250に移行する。

ステップ250では、現在設定されている遅角量θknkが
過去に算出された学習値θknkgから所定値α減算した値
より小さいか否かを判断し、（θknk＜θknkg−α）で
あればステップ260でノッキング制御開始直後の遅角量
θknkとして（θknkg−α）の値を設定する。即ちステ
ップ250は内燃機関１の運転状態がノッキング制御実行
条件を満足した直後に実行され、遅角量θknkは０に設
定されているので、ここでは（θknkg−α）が負の値に
ならなければその値が遅角量θknkとして設定される。

次に上記ステップ230でノッキング制御実行フラグFkc
sがセットされていると判断された場合、ステップ250で
（θknk≧θknkg−α）である旨判断された場合、或は
ステップ260が実行された場合には、ステップ270に移行
して、上述の吸気制御処理によって開閉される吸気絞り
弁16が開弁されているか否かを判断し、吸気絞り弁16が
閉弁されている場合にはステップ280でその旨を表すフ
ラグFvをセットした後、ステップ290に移行する。

一方ステップ270で吸気絞り弁16が開弁されている旨
判断されるとステップ300に移行して、今度は上記ステ
ップ280でセットされるフラグFvがリセット状態である
か否かを判断する。そしてこのフラグFvがリセット状態
でなければ現在吸気絞り弁16が開弁された直後であると
判断し、ステップ310に移行してフラグFvをリセット
し、ステップ320で遅角量θknkに学習値θknkgをそのま
ま設定してステップ290に移行する。また逆にステップ3
00でフラグFvがリセット状態であると判断されるとその
ままステップ290に移行する。

ステップ290では、現在ノッキングセンサ26により内
燃機関１のノッキングが検出されているか否かを判断
し、ノッキングが検出されていない場合には、ステップ
330で現在設定されている遅角量θknkから所定値γを減
算して遅角量θknkを更新した後、本ルーチンの処理を
終了する。

一方ステップ290でノッキングが検出されていると判
断されると、ステップ340に移行して当該ノッキング制
御系に異常が発生しているか否かを判断し、異常が発生
している場合にはステップ350で遅角量θknkとして予め
設定されている最大値θkmaxを設定した後、本ルーチン
の処理を終了する。

次に上記ステップ340で当該ノッキング制御系に異常
が生じていないと判断されるとステップ360を実行し、
遅角量θknkに所定値βを加算して遅角量θknk更新した
後ステップ370に移行する。ステップ370ではフラグFvが
リセットされているか否か、即ち現在吸気絞り弁16が開
弁されているか否かを判断する。そしてフラグFvがリセ
ット状態で吸気絞り弁16が開弁されている場合にはステ
ップ380で遅角量θknkが学習値θknkgより大きいか否か
を判断し、θknk＞θknkgであると判断されるとステッ
プ390で学習値θknkgに現在の遅角量θknkを設定して学
習値θknkgを更新した後、本ルーチンの処理を終了す
る。また上記ステップ370でフラグFvがリセットされて
いないと判断された場合、或はステップ380でθknk≦θ
knkgである旨判断された場合には、そのまま本ルーチン
の処理を終了する。

以上説明したように本実施例では、ステップ270で吸
気絞り弁16の開閉状態が検出され、吸気絞り弁16が閉状
態から開状態に切り替わると、第６図に点線で示す如
く、ステップ320の動作によって遅角量θknkに吸気絞り
弁16の開弁時に学習された学習値θknkgが設定される。
このため本実施例では吸気絞り弁16が閉状態から開状態
に切り替わり、内燃機関１がノッキングの発生し難い運
転状態に急変した場合でも、その運転状態に応じて点火
時期を制御することができ、内燃機関１を常時安定して
運転することが可能となる。

また上記実施例では、学習値θknkが所定値α以上で
ある時、ノッキング制御実行条件が成立すると、点火時
期θknkの初期値として学習値θknkから所定値αを減算
した値を設定するよう構成されているので、ノッキング
制御開始後、点火時期θknkを内燃機関１のノッキング
の発生状態に応じた値に速やかに制御することができ、
ノッキング制御の応答性を向上することもできる。

尚本実施例において、ノッキングセンサ26及びステッ
プ290の処理がノッキング検出手段M5に、ステップ340乃
至ステップ360の処理が遅角量算出手段M6に、ステップ2
70の処理が開閉状態検出手段M7に、ステップ370乃至ス
テップ390の処理が遅角量学習手段M8に、ステップ300乃
至ステップ320の処理が遅角量変更手段M9に夫々相当す
る。

ここで上記実施例では、吸気絞り弁16が閉状態から開
状態に変化した時遅角量θknkを学習値θknkgに変更
し、その後遅角量θknkを減衰させる際には通常用いら
れる所定値γを使用するよう構成したが、吸気絞り弁16
が開状態になるとノッキングは発生し難く、遅角量θkn
kを速やかに戻すことが望ましいので、遅角量θknkに学
習値θknkgを設定した後更新される遅角量の減衰率が通
常より大きくなるよう、所定値γの値を変更するよう構
成してもよい。

即ち第５図に示すように、上記実施例のステップ290
とステップ330との間に、吸気絞り弁16が閉状態から開
状態に変化した時ステップ310でリセットされるフラグF
vがリセットされているか否かを判断する判断処理（ス
テップ400）を設け、フラグFvがリセットされている場
合には、ステップ410を実行して、ステップ330で用いら
れるγの値より大きい値γ１を用いて遅角量θknkを更
新するよう構成すれば、第６図に一点鎖線で示すよう
に、吸気絞り弁16が閉状態から開状態に変化したときの
遅角量θknkを速やかに減衰させることができ、ノッキ
ング制御をより良好に実行することが可能となる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明のノッキング制御装置で
は、吸気制御手段の動作によって吸気絞り弁が閉状態か
ら開状態に切り替えられると、ノッキング制御のための
遅角量が前回吸気絞り弁が開弁されていた時学習された
学習値に変更される。このため吸気絞り弁の開弁によっ
て内燃機関がノッキングの発生し難い運転状態になると
これに応じて遅角量が速やかに減少されることとなり、
従来のように点火時期を遅角し過ぎることはなく、内燃
機関を安定して運転することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表すブロック図、第２図は実施
例の内燃機関及びその周辺装置全体の構成を表す概略構
成図、第３図は電子制御回路で実行される吸気制御処理
を表すフローチャート、第４図は電子制御回路で実行さ
れるノッキング制御処理を表すフローチャート、第５図
はノッキング制御処理の他の例を表す説明図、第６図は
従来の問題点及び実施例の動作を説明する線図、であ
る。 M1、１……内燃機関 M2、2b……吸気通路 M3、16……吸気絞り弁 M4……吸気制御手段 M5……ノッキング検出手段 M6……遅角量検出手段 M7……開閉状態検出手段 M8……遅角量学習手段 M9……遅角量変更手段 26……ノッキングセンサ 50……電子制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の加速状態を検出し、内燃機関の
   過渡加速時に、内燃機関の燃焼室に連通する複数の吸気
   通路の少なくとも一つに設けられた吸気絞り弁を閉弁す
   る吸気制御手段を備えた内燃機関に設けられ、該内燃機
   関のノッキングを点火時期の遅角制御によって抑制す
   る、内燃機関のノッキング制御装置であって、 内燃機関のノッキングを検出するノッキング検出手段
   と、 該ノッキング検出手段からの検出信号を受け、上記内燃
   機関のノッキング発生時には点火時期の遅角量を漸増
   し、ノッキングの否発生時には点火時期の遅角量を漸減
   して、点火時期の遅角量を算出する遅角量算出手段と、 上記吸気制御手段により開閉される吸気絞り弁の開閉状
   態を検出する開閉状態検出手段と、 該開閉状態検出手段からの検出信号を受け、上記吸気絞
   り弁が開状態にある時上記遅角量算出手段で算出される
   点火時期の遅角量を学習する遅角量学習手段と、 上記開閉状態検出手段からの検出信号を受け、上記吸気
   絞り弁が閉状態から開状態に切り替わった時、上記遅角
   量算出手段で算出される点火時期の遅角量を上記遅角量
   学習手段で学習された学習値に変更する遅角量変更手段
   と、 を備えたことを特徴とする内燃機関のノッキング制御装
   置。