JP2698885B2 - ノック制御方法 - Google Patents

ノック制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 専用のCPUでセンサ信号を高速処理するノック制御方
法に関し、 センサ信号処理用のCPUからノック制御用のCPUへのノ
ック情報の送信を1つのポートだけで実施可能にすると
共に、リアルタイムのノック制御を可能にすことを目的
とし、 センサ信号処理用の第1CPUからノック制御用の第2CPU
にノック情報を送信するノック制御方法において、前記
第1CPUはノックセンサから受信したノック信号のピーク
信号レベルを所定の弁別レベルと比較し、そして該信号
レベルが該弁別レベルを越えたときにノック情報を送信
する出力ポートを第1レベル側に反転し、また該信号レ
ベルが該弁別レベルに達しなくなったときに該ポートを
第2レベル側に反転し、前記第2CPUは前記ノック情報を
受信する入力ポートが前記第1レベル側に反転していた
時間長からノック強度を判定し、また該入力ポートが第
2レベル側に反転するノック終了のタイミングで遅角制
御を行うよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、専用のCPUでセンサ信号を高速処理するノ
ック制御方法に関する。
トルクを最大にするエンジンの最適点火タイミングは
上死点(TDC)より進角側にあるが、過度に進角側にな
るとノックが発生するため、ノック制御システム(KC
S)ではノックセンサでノックを検出すると、点火タイ
ミングをノックが発生しない程度に遅角側に戻す制御を
行う。
このノックセンサ信号の処理をノック制御用のCPUで
行うには信号処理速度に限界があるため、センサ信号処
理用のCPUを専用に設けて高速処理することがある。こ
の場合、ノック情報はセンサ信号処理用のCPU(以下、
第1CPUと呼ぶ)からノック制御用のCPU(以下、第2CPU
と呼ぶ)へ送信する必要が生ずる。
〔従来の技術〕
従来の第1CPUは第6図のようにセンサから受信したノ
ック信号を所定の弁別レベルと比較し、該弁別レベルを
越えたノック信号の山(ピーク)の数から表1を使って
ノック強度を判定し、それを2つのノック強度ポート
の2値レベルの組合せで第2CPUに送信している。
一方、第2CPUによるノック強度の取込みは所定の判定
区間(後述する)終了後に行う必要があるが、これを確
実にするため従来は第7図のようにTDCのタイミング
(立下りエッジ)でポートのレベルを取込んでい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
第6図の方式では、表1のようにノック強度を4通り
に分類するとしても2つのポートを必要とし、更に
詳細にノック強度を分類しようとすれば、より多くのポ
ートが必要になる。
また、第7図の方式ではTDCの立下りエッジで取込ん
だノックポートのレベル(ノック強度)が次のTDC
を越えた2回後の点火まで待たなければ反映されないた
め、遅角制御が1点火遅れ、制御が不正確になる。特
に、ノックのない部分に1点火余分な遅角制御を行う不
都合がある。
本発明は、これらの点を改善しようとするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、センサ信号処理用の第1CPUからノック制御
用の第2CPUにノック情報を送信するノック制御方法にお
いて、前記第1CPUはノックセンサから受信したノック信
号のピーク信号レベルを所定の弁別レベルと比較し、そ
して該信号レベルが該弁別レベルを越えたときにノック
情報を送信する出力ポートを第1レベル側に反転し、ま
た該信号レベルが該弁別レベルに達しなくなったときに
該ポートを第2レベル側に反転し、前記第2CPUは前記ノ
ック情報を受信する入力ポートが前記第1レベル側に反
転していた時間長からノック強度を判定し、また該入力
ポートが第2レベル側に反転するノック終了のタイミン
グで遅角制御を行うことを特徴とする。
〔作用〕
第1図は本発明の原理説明図で、(a)は第1CPU側、
(b)は第2CPU側である。
センサからのノック信号を受信した第1CPUは第1図
(a)のように該信号のゼロクロス点から一定時間τ後
のレベルを所定の弁別レベルと比較する。ノックセンサ
の共振数波数より、ノック信号の山(ピーク)の位置を
ゼロクロス点から予想でき、従ってτの値を適宜設定す
ることで山のレベルを弁別レベルと比較できる。そし
て、ノック信号が最初に弁別レベルを越えたタイミング
t0でノック検出ポートを第1レベル(図の例ではH)側
に反転し、以後各弁別タイミングで同じ判定結果となる
間は該ポートのレベルをそのままにしておく。そして、
信号レベルが遂に弁別レベルを越えることができなくな
ったら、そのタイミングt1でノック検出ポートを第2レ
ベル(図の例ではL)側に反転する。以上が第1CPU側の
センサ信号処理で、ノック検出ポートが第1レベル
(H)である時間長(t1−t0)が従来の山の数と同様に
ノック強度を示している。
これに対し第2CPU側では、第1図(b)のようにTDC
信号の立下りエッジを基準に次の点火タイミングを次の
TDCより進角側で決定する点火制御を行い、これと併行
してノックポートのレベルをエッジ割込みで監視する。
第1CPU側でノック信号を検出していると、該信号の継続
時間に応じた時間長(第1図(a)のt1−t0)だけノッ
クポートがHになる。第2CPUはこの時間長を判別して遅
角制御を行う。このタイミングをノックポートのレベル
が第1レベル(H)から第2レベル(L)へ反転するエ
ッジとすれば、リアルタイムのKCS制御が可能になり、
従来のような1点火遅れや1点火余分な制御が回避され
る。
〔実施例〕
第2図は本発明の一実施例を示すエンジン制御システ
ムの構成図、第3図はエンジン周辺の構成図である。こ
れらの図において、1はエンジンで、その付近にスパー
クプラグ2とインジェクタ3が配置される。このエンジ
ン1の吸気系から排気系にかけて吸気温センサ4、スロ
ットルポジションセンサ5、バキュームセンサ6、クラ
ンク角センサ7、水温センサ8、O2センサ9、排気温セ
ンサ10等が配置される。
11はスパークプラグ2の点火制御とインジェクタ3の
噴射制御を行うエンジン・コントロール・コンピュータ
(第2CPU)で、その入力には上述したセンサ4〜10の他
に車速センサ12、ノックセンサ13、エアコン(A/C)1
4、スタータ15、バッテリ16等がある。但し、ノックセ
ンサ13から得られるノック強度は第1CPU40から基板50上
のパターン51を介して通信される。
この第2CPU11はイグナイタ17を通してスパークプラグ
2を制御する。この他に排気温が異常に上昇したら排気
温警告ランプ18を点灯し、またアイドル回転数を安定さ
せるために、スロットル19を迂回するアイドル回転数制
御用バルブ20の開度を制御する。燃料ポンプを駆動する
ためにサーキット・オープニング・リレー22に通電する
のも制御内容の1つである。
第2CPU11はMPU31を中心にアナログ入力用のインタフ
ェイス32とデジタル入力用のインタフェイス33を備え、
インタフェイス32で取り込んだ信号はA/Dコンバータ34
でデジタル化してMPU31に入力する。
MPU31はメモリ35を備え、定電圧電源36で動作する。3
7は排気温センサ10の出力から排気温が異常値に上昇し
たか否かを検出する回路、38は該異常値に達したとき排
気温ランプ18を点灯させる駆動回路、39はインジェクタ
3、リレー22、バルブ20、イグナイタ17を制御する各信
号の出力インタフェイスである。インジェクタ3の数は
気筒数に対応し、6気筒では#1〜#6の6本である。
第1CPU40はデジタル信号入力用の入力インタフェイス
41、アナログ信号入力用のA/Dコンバータ42、信号処理
用のMPU43、出力用のインタフェイス44を備え、ノック
センサ13からの信号はA/Dコンバータ42でA/D変換してMP
U43に入力する。出力インタフェイス44はノック強度を
第2CPU11に送信するノック強度ポートの他に、モニタ用
のポート(端子)も備える。
第4図は第1CPU側のセンサ信号処理の説明図で、
(a)はタイマ割込みルーチン、(b)〜(e)は各処
理の動作波形図である。(a)のルーチンはTDCから一
定時間後に起動される。そして、先ずステップS1で判定
区間か否かを判別する。これはノック信号が発生する区
間がTDCから所定時間後の一定の時間域内に限られるの
で、(b)のように時間ゲート(判定区間)を設けて該
時間域外のノイズを除去することを目的としている。こ
こで判定区間であると判別されたらステップS2でノック
信号のゼロクロス点を検出する。これは(c)のように
ノック信号の中心値VREFと一致するタイミングである。
このゼロクロス点が検出されたら次にステップS3でA/D
タイミングを決定する。これは前述の待ち時間τの判定
であり、(d)のようにゼロクロスからτ経過したらA/
D変換する。A/D変換に要する時間を考慮するとA/Dタイ
ミングはノック信号の山を中心とした一定の範囲が広が
り、概ねその範囲内のレベルがステップS4でA/D変換さ
れる。そして、このA/D変換されたノックレベルをステ
ップS5で所定の弁別レベルと比較し、前者が大きければ
ステップS6でノックポートPORTをセットし、前者が小さ
ければステップS7で該ポートをリセットする。(e)は
このステップS5〜S7の動作波形図である。
第5図は第2CPU側の処理を示すフローチャートで、
(a)はエッジ割込み処理、(b)はノック強度判定処
理である。(a)の処理ではノックポートPORTのレベル
変化(エッジ)を検出する毎にステップS11で該ポート
のレベルを判定する。最初は立上りなのでエッジ直後の
ポートは(=H)になっている。このときはステップS1
2でエッジ検出時刻レジスタASRの内容(第1図のt0)を
立上り時刻レジスタZKNKにコピーする。次にステップS1
4でASRを再設定し、次は立下り時刻を捉えるようにす
る。やがて次のエッジ割込みが起こるとステップS11の
判定でポートは0(=L)になっているので、このとき
はステップS13でノック発生時間長TKNKを求める。これ
は立上がり時刻t0を記憶しているZKNKから今回の立下り
時刻t1を記憶したASRを減算し、その絶対値をとる処理
である。ここで得られたTKNKを(b)のノック強度判定
で使用する。尚、ステップS14では次に立上りを検出す
るようにASRを再設定し直しておく。
一方、(b)のノック強度判定処理ではノック発生時
間長TKNKを3種類のノック強度判定レベルT1,T2,T3
比較する(T1<T2<T3)。先ずステップS21でTKNKをノ
ックレベルT1と比較する。ここでT1>TKNKと判定された
らステップS22でノック無しに設定する。しかしT1≦TKN
KのときはステップS23でTKNKを次に大きいノック中レベ
ルT2と比較する。ここでT2>TKNKと判定されたらステッ
プS24でノック小に設定するが、T2≦TKNKと判定された
らステップS25でTKNKを最も大きいノック大レベルT3
比較する。ここでT3>TKNKと判定されたらステップS26
でノック中に設定するが、T3≦TKNKと判定されたらステ
ップS27でノック大に設定して終了する。
第2CPUによる点火制御では各種の条件から決定された
点火進角値をノックの大きさに応じて遅角側に補正し、
ノックが生じない最も進角側の角度で点火する。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、ノック強度を通信
するポートが1つで済むためシステム構成上有利であ
る。特にノック強度の判定を細かく行う場合でもポート
数を増加させずに済む。またリアルタイムなKCS制御が
可能となるため遅角遅れや過遅角がなくなり、ドライバ
ビリティや燃費の向上に役立つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の一実施例を示すエンジン制御システム
の構成図、 第3図はエンジン周辺の構成図、 第4図は第1CPU側の処理の説明図、 第5図は第2CPU側の処理のフローチャート、 第6図は従来のノック信号処理方法の説明図、 第7図は従来のノック制御の説明図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センサ信号処理用の第1CPU(40)からノッ
    ク制御用の第2CPU(11)にノック情報を送信するノック
    制御方法において、 前記第1CPU(40)はノックセンサ(13)から受信したノ
    ック信号のピーク信号レベルを所定の弁別レベルと比較
    し、そして該信号レベルが該弁別レベルを越えたときに
    ノック情報を送信する出力ポートを第1レベル側に反転
    し、また該信号レベルが該弁別レベルに達しなくなった
    ときに該ポートを第2レベル側に反転し、 前記第2CPU(11)は前記ノック情報を受信する入力ポー
    トが前記第1レベル側に反転していた時間長からノック
    強度を判定し、また該入力ポートが第2レベル側に反転
    するノック終了のタイミングで遅角制御を行うことを特
    徴とするノック制御方法。
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