JP2507728B2

JP2507728B2 - 過給機付エンジンのノッキング制御装置

Info

Publication number: JP2507728B2
Application number: JP6317687A
Authority: JP
Inventors: 政道飯田; 浩二宮本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPS63227955A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、過給機付エンジンのノッキング制御装置に
関するものである。

（従来技術）一般に過給機付エンジンでは、過給圧が高い時程ノッ
キングが生じ易い。これは本来ノッキングそのものが、
点火後の火炎伝播よりも先にエンドガス（火炎伝播方向
末端側の未燃混合気）が自発火してエンジン燃焼室内に
高燃焼圧を招来し一時的に急激な燃焼を起こすことによ
るものである（火花点火式エンジンの場合）ことから、
エンジン燃焼室内の圧縮圧が高い高過給圧時には、より
自発火を生じ易く又それによって上記のようなデトネー
ションが生じ易くなることによる。従って、過給機付エ
ンジンにおける該ノッキングの抑制手段としては、一般
に先ずノックセンシによってノック強度を検出し、該検
出されたノック強度に応じて点火時期をリタードしてピ
ストン上死点付近での燃焼圧を所定量低下させ上記エン
ドガスの圧縮圧力の上昇を抑制するとともに、他方過給
圧制御手段を設け、上記ノッキングの検出時には過給機
の過給圧を低下させる構成が採用されている（例えば特
公昭61−9503号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、上記従来技術のようにノッキングの抑制手段
として点火時期のリタード制御と過給圧の低下制御とを
単に併用する制御システムでは、ノックセンサによりノ
ック状態が検出されている限り、自動的に点火時期のリ
タードとともに過給圧の低下制御を続けることになり、
仮に過給圧の方がそれ以上低下し得ないような制御不能
状態（例えばアクチュエータのデューティー比最大、ウ
エストゲートアクチュエータや排気ガスリリーフ通路の
スティックなどにより生じる）となっていても少なくと
も点火時期の補正制御はそのまま継続されることにな
る。従って、該状態では上記点火時期のリタードにより
一旦ノッキングが消失すると、それに対応して今度は点
火時期が略上記リタード量に対応して進角され本来の適
正な点火時期に補正される。

ところが、上記のように過給圧を低下させ得ない状態
で点火時期を上記リタード量に対応して進角補正するよ
うにすると、本来ノッキングが生じ易い状態に戻される
ことになり、新たに強度のノッキングが生じると、今度
は上記理由によって過給圧の低下制御そのものを行なう
ことはできないので上記点火時期のリタードのみでノッ
キングを抑制しなければならず、その時の過給圧値によ
っては点火時期のリタードのみでは実際にノッキングの
抑制を行うことが不可能となる場合を生じ、エンジンに
相当なダメージを与える問題がある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記の問題を解決することを目的としてな
されたもので、点火時期制御手段および過給圧制御手段
を備え、ノッキングが発生した場合には上記点火時期制
御手段によりエンジンの点火時期をリタードする一方、
当該ノッキングが消失した場合には正規の点火時期に進
角させるように点火時期を制御するとともに上記ノッキ
ングの発生時には上記過給圧制御手段により過給圧を低
下させるようにした過給機付エンジンにおいて、上記過
給圧制御手段による過給圧の低下制御が実質的に不可能
になったときには上記点火時期制御手段によるノッキン
グ消失後の点火時期の進角側への補正を制限する進角量
制限手段を設けてなるものである。

（作用）上記の手段によると、過給圧の低下制御を行い得ない
状態では、ノッキング消失後の点火時期の進角量が本来
の補正値よりも小さな値に制限されるから、当該進角後
のエンジン運転状態は本来ノッキングが生じにくい状態
或いは仮にノッキングが発生しても比較的ノッキングレ
ベルの低い運転状態となる。従って、上述のような過給
圧低下制御の不能時に運転を継続してもエンジンダメー
ジを生じる恐れはなくなる。

（実施例）第２図〜第４図は、本発明の実施例に係る過給機付エ
ンジンのノッキング制御装置を示している。

先ず第２図は、上記実施例装置の制御システムの概略
図であり、図中符号１はターボ過給機６を備えたエンジ
ンを示している。

上記ターボ過給機６は、コンプレッサホイール6aおよ
びタービンホイール6bを備え、これら各ホイールを回転
軸７によって相互に連結して構成されている。

そして、上記エンジン本体１の各気筒の吸気マニホー
ルド31〜34に連通する吸気通路２には、その吸気上流側
から吸気下流側にかけて順次エアクリーナ３、エアフロ
メータ４、上記ターボ過給機６のコンプレッサホイール
6a、サージタンク５がそれぞれ設けられている。

そして、上記エアクリーナ３で吸入された吸入空気は
エアフロメータ４で計量された後に上記コンプレッサホ
イール6aによって圧縮加圧されエンジンに供給される。

また、上記エンジン１の排気通路９の途中には上記タ
ーボ過給機６のタービンホイール6bが設けられており、
排気ガスエネルギーによる該タービンホイール6bの回転
によって上記コンプレッサホイール6aを駆動して上記吸
気の過給を行うようになっている。また、上記排気通路
９は、当該タービンホイール6bのタービンハウジング部
分でそのインレット側8Aからアウトレット側8Bにかけて
Ｕ状に湾曲され、該湾曲部の上記インレット側8Aとアウ
トレット側8Bとは上記タービンハウジングをバイパスし
て排気ガスのリリーフ通路10が設けられており、該リリ
ーフ通路10のアウトレット8B側端部にウエストゲートバ
ルブ11が設置されている。該ウエストゲートバルブ11
は、リンクレバー12を介してダイヤフラムよりなるウエ
ストゲートアクチュエータ13の作動軸に連結されてお
り、当該ウエストゲートアクチュエータ13によりその開
弁状態が作動制御される。またウエストゲートアクチュ
エータ13は、電気的に制御される三方ソレノイドバルブ
15を介して上記吸気通路２の上記コンプレッサホイール
6aの下流側と上流側に各々吸気圧導入通路14および吸気
リリーフ通路16を介して連通せしめられており、後述す
るエンジンコントロールユニット24からの過給圧制御信
号Sp（第５図ｃ）によってその開弁時間を制御される当
該三方ソレノイドバルブ15の開弁時間（デューティー
比）に応じて上記ウエストゲートバルブ11の開弁期間、
すなわち排気ガスのリリーフ量を加減して上記吸気通路
側コンプレッサホイール6aによる吸気の過給圧をコント
ロールする。

一方、符号22はエンジン回転数および点火時期ピック
アップを備えたディストリビュータであり、図示しない
イグナイタからの高圧二次電流をエンジン側各気筒の点
火プラグ20,20・・に所定の点火タイミングで印加す
る。該ディストリビュータ22のエンジン回転数ピックア
ップ並びに点火時期ピックアップによって各々検出され
た実際のエンジン回転数N_E並びに点火時期Ｇは、それぞ
れエンジンコントロールユニット24に入力される。エン
ジンコントロールユニット24は、マイクロコンピュータ
により構成されており、上記の検出信号とともにノック
センサ21によって検出されたノッキング検出信号Vf、上
記エアフロメータ４により検出された吸入空気量Ｑ、ア
イドル接点のON信号、O₂センサの出力Vo、エンジンブー
スト圧Ｂ、スロットル開度信号TVO、エンジン冷却水温T
wなどのエンジンの空燃比、点火時期、ノッキング抑制
制御等各種の制御に必要な制御パラメータが入力される
ようになっている。

次に、上記エンジンコントロールユニット24による上
記エンジンの点火時期制御動作について第３図のフロー
チャートを参照して詳細に説明する。

先ずステップS₁で制御開始トリガー信号としてのイグ
ニッションスイッチIGSWのON信号を入力してそのON状態
がOFF状態からのものであるか否かを判断する。

その結果、YESの場合、すなわちエンジン始動時に
は、先ずエンジンコントロールユニット24内のRAM中の
それまでの点火時期のリタード量並びにノック発生記憶
値（ノック強度）をそれぞれ順次リセットする（ステッ
プS₂,S₃）。そして、次にステップS₄に進んで新たに吸
入空気量Ｑ、エンジン回転数N_Eを読み込み、ステップS₅
でそれらの値に応じてその時のエンジン運転状態に対応
した点火時期の基本進角値を演算する。この基本進角値
の演算は、もちろん上記エンジンに対する使用燃料（ガ
ソリン）のオクタン価を考慮してなされる。

次に、ステップS₆で上記ノックセンサ21の出力（第５
図ａ）Vfを読み込み、ステップS₇に進んでノック発生の
有無を判定する。

そして、ノックが発生している場合（YES）には、さ
らにステップS₈に進んで今度は上記過給機６の過給圧を
制御する為の過給圧制御手段である上記三方ソレノイド
バルブ15に対する過給圧制御信号（第５図ｃ）のデュー
ティー比の値から過給圧が飽和（第５図ｄ参照）してい
るか否かを判定する。

その結果、YESの場合にはステップS₉に進んで、その
前のノック発生事実の記憶があるか否かを判断した上で
ノック発生事実の記憶がない場合（NO）には更にステッ
プS₁₀に進んで今回のノック発生値を記憶する。

そして、次のステップS₁₁でその時の当該ノック強度
に応じた点火時期のリタード量を演算した後、さらにス
テップS₁₂に進んでその演算値（リタード量）を記憶す
る。続いて、ステップS₁₃では、その時のエンジン運転
状態によって定まる上記基本進角値から上記演算値を差
引くことによって実際の点火進角値を演算（補正）し、
最終的にステップS₁₄でそれに対応した点火時期信号
（第５図ｂ）Igcを出力する。

一方、上記ステップS₇の判断において、現時点ではノ
ック発生なしと判定された場合（NO）には、新たな点火
時期のリタードは必要ないから、先ずステップS₁₅に移
ってその時の点火時期のリタード量（基準値SLに対して
の遅角量）が０であるか否かを判断し、先に点火時期が
所定値リタードされているNOの場合には、そのままステ
ップS₁₆に進んで上記ステップS₈の場合と同様に過給圧
（第５図ｄ）の飽和状態（また以上過給圧を低下し得な
い制御不可能状態、故障による場合をも含む）を判断す
る。そして、実質的に過給圧の低下制御が不可能な過給
圧飽和状態の場合（YES）には、次のステップS₁₇で前回
のノック発生の有無を判断した上で前回もノックが発生
していなかった場合（NO）には、ノック消失と判断して
更にステップS₁₈に進んで現在の運転状態に応じた適正
な点火時期のリタード量を演算する。この点火時期のリ
タード量の演算は上記の場合には一応ノッキングの発生
がない（ノックが消失した）ことからそれに対応して本
来点火時期の進角を行うが、この進角は現在の点火時期
リタード量から単に１サイクル分の積分値である所定の
減衰量を差引くことのみによって行ない実質的な進角補
正を停止する（第５図ｂ参照）。その上で、上記ステッ
プS₁₂に進む。

一方、上記ステップS₁₅の判断において、現時点での
点火時期のリタード量が０であるYESの場合には、その
まま上述のステップS₁₂に進む。また、上記ステップS₁₆
で過給圧が飽和していないNOの場合には、そのままステ
ップS₁₈に進む一方、上記ステップS₁₇で前回ノックが発
生していたYESの場合には未だノッキング抑制途中であ
ると認めてステップS₁₉でその時の点火時期リタード量
をそのままホールドした後に上述のステップS₁₂に進
む。

次に、上記点火時期制御に対応して行われる過給圧制
御動作について第４図のフローチャートを参照して詳細
に説明する。

先ず最初に、ステップS₁でイグニッションスイッチIG
SWがOFFからONになったか否かを判断し、YESの場合には
続いてステップS₂に進んで上記三方ソレノイドバルブ15
に供給される過給圧制御信号を先ずリセットする（イニ
シャルセット）。

そして、さらにステップS₃に進み、上記第３図のフロ
ーにおける点火時期のリタード量を読み込んだ上、次の
ステップS₄で当該リタード量が所定の基準値Ａ以上とな
っているか否か、つまり上述したノッキングの発生レベ
ルが点火時期のリタードのみでは抑制し得ない程に大き
いものであるか否かを判定する。

その結果、YESの場合には過給圧の低下制御が必要で
あると認めて次のステップS₅に進み、上記点火時期のリ
タード量（換言するとノック発生強度）に対応した適正
過給圧値（低下させるべき目標値）を演算する。その
後、先ず現在過給圧の低下制御が果たして可能であるか
否か、すなわち過給圧の飽和状態を判定し、YESの場合
にはステップS₇に進んでその状態（飽和状態）を記憶し
た後ステップS₈に進む一方、NOの場合にはそのままステ
ップS₈に進んで上記三方ソレノイドバルブ15に上記演算
値に応じた過給圧制御信号を出力し、過給圧の低下制御
を行ってノッキングを抑制する。

他方、上記ステップS₄,S₆で各々NOの場合には、その
まま上記ステップS₈に進む。そして、ノッキング制御と
は別の通常の過給圧制御を行なう。尚、本実施例におい
ては、過給圧低下制御が抑制された時（不能時）、点火
時期の進角を禁止したが、小さな制御利得、つまり、徐
々に点火時期を進角するようにしても良い。

（発明の効果）本発明は、以上に説明したように、点火時期制御手段
および過給圧制御手段を備え、ノッキングが発生した場
合には上記点火時期制御手段によりエンジンの点火時期
をリタードする一方、当該ノッキングが消失した場合に
は正規の点火時期に進角させるように点火時期を制御す
るとともに上記ノッキングの発生時には上記過給圧制御
手段により過給圧を低下させるようにした過給機付エン
ジンにおいて、上記過給圧制御手段による過給圧の低下
制御が実質的に不可能になったときには上記点火時期制
御手段によるノッキング消失後の点火時期の進角側への
補正を制限する進角量制限手段を設けたことを特徴とす
るものである。

すなわち、本発明によると、過給圧の低下制御を行い
得ない状態では、ノッキング消失後の点火時期の進角量
が本来の補正値よりも小さな値に制限されるから、当該
進角後のエンジンに運転状態は本来ノッキングが生じに
くい状態或いは仮にノッキングが発生しても比較的ノッ
キングレベルの低い運転状態となる。従って、上述のよ
うな過給圧低下制御の不能時に運転を継続してもエンジ
ンダメージを生じる恐れはなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係る過給機付エンジンのノッキング制御装置
の制御システム図、第３図は、同装置の点火時期制御動
作を示すフローチャート、第４図は、同装置の過給圧制
御動作を示すフローチャート、第５図は、同装置の上記
制御動作における各部の信号波形を示すタイムチャート
である。１……エンジン２……吸気通路６……ターボ過給機９……排気通路 10……排気ガスリリーフ通路 11……ウエストゲートバルブ 13……ウエストゲートアクチュエータ 15……三方ソレノイドバルブ 20……点火プラグ 21……ノックセンサ 22……ディストリビュータ 24……エンジンコントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｐ 5/153

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】点火時期制御手段および過給圧制御手段を
備え、ノッキングが発生した場合には上記点火時期制御
手段によりエンジンの点火時期をリタードする一方、当
該ノッキングが消失した場合には正規の点火時期に進角
させるように点火時期を制御するとともに上記ノッキン
グの発生時には上記過給圧制御手段により過給圧を低下
させるようにした過給機付エンジンにおいて、上記過給
圧制御手段による過給圧の低下制御が実質的に不可能に
なったときには上記点火時期制御手段によるノッキング
消失後の点火時期の進角側への補正を制限する進角量制
限手段を設けたことを特徴とする過給機付エンジンのノ
ッキング制御装置。