JP2706933B2 - エンジンのノツキング制御装置 - Google Patents

エンジンのノツキング制御装置

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JP2706933B2
JP2706933B2 JP62084464A JP8446487A JP2706933B2 JP 2706933 B2 JP2706933 B2 JP 2706933B2 JP 62084464 A JP62084464 A JP 62084464A JP 8446487 A JP8446487 A JP 8446487A JP 2706933 B2 JP2706933 B2 JP 2706933B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンのノッキングの発生に対応してこ
のノッキングを解消するように点火時期等を制御するよ
うにしたエンジンのノッキング制御装置に関するもので
ある。 (従来の技術) 従来より、エンジンのノッキング制御装置として、ノ
ッキングの発生を検出すると点火時期その他の燃焼状態
を支配する制御量を制御してノッキングの発生を抑制す
る技術は知られている。また、ノッキングの発生を判定
するについては、例えば、特開昭58−28646号に見られ
るように、予めノッキングの発生していない状態でのノ
ッキングセンサ出力の平均値を求め、これに対応して各
エンジンおよび各ノッキングセンサにおいて一定のノッ
キング判定レベルを設定し、この判定レベルとノッキン
グセンサ出力とを比較し、センサ出力が判定レベルを越
えた場合をノッキング発生時と判定するものがある。 (発明が解決しようとする問題点) しかして、上記のようにエンジン振動をノッキングセ
ンサによって検出し、このノッキングセンサの検出値に
基づくノッキング判定に応じてエンジンの燃焼状態を制
御する場合に、ノッキングが発生していない状態でのノ
ッキングセンサ出力はエンジンの運転に伴って定常的に
発生するバルブの開閉音等の振動によるノイズを検出し
ているものであり、ノッキングが発生している場合には
上記バックグラウンドノイズにノッキング振動が重畳し
た状態で検出信号が出力される。そして、ノッキング判
定レベルは両者間に精度よく設定しないとノッキング検
出精度が低下し、ひいてはノッキング制御の制御精度が
低下することになるものである。 しかし、上記バックグラウンドノイズおよびノッキン
グ信号は個々のエンジンおよび経年変化、エンジン回転
数、雰囲気温度等の運転条件によっても異なり、さら
に、個々のノッキングセンサの検出誤差、経年変化によ
っても影響を受けて変化するものであり、前記のように
一定の値に判定レベルを設定すると、ノイズをノッキン
グの発生状態と判定したり、ノッキングの発生を正確に
判定できなかったりして、不必要にエンジン出力を抑制
するか、ノッキングの発生を抑制できずにエンジンの耐
久性に悪影響を与える恐れがあるものである。 そこで本発明は上記事情に鑑み、ノッキングセンサの
検出信号から正確なノッキング発生状態を判定しバック
グラウンドノイズ等に影響されることなく精度の高いノ
ッキング制御を行うようにしたエンジンのノッキング制
御装置を提供することを目的とするものである。 上記ノッキングセンサによるエンジン振動の検出で、
エンジン運転の少なくとも上死点近傍のノッキング発生
期間の振動における最大値Vpを所定回数検出すると、そ
の統計的処理における分布特性は、例えば第2図に示す
ようになり、ノッキングの発生していない状態での検出
信号すなわちバックグラウンドノイズは最大値Vpの大き
さに対する発生度数Miが実線のように略正規分布とな
り、一方、これにノッキングが発生すると破線で示すよ
うに検出出力のハイレベル領域での発生度数が増加し、
その分布特性が変化することが判明し、この特性に基づ
き制御精度を向上せんとするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明のノッキング制御装置は、エンジン振動をノッ
キングセンサによって検出し、このノッキングセンサの
検出値に基づくノッキング判定に応じてエンジンの燃焼
状態を制御するについて、エンジン1サイクル中の少な
くともノッキング発生期間におけるノッキングセンサの
検出信号の最大値を所定の複数サイクルにわたって求め
る最大値検出手段と、この複数の検出最大値の大きさに
対応し、この大きさ毎にその発生度数を求めると共に、
複数の検出最大値から発生度数の最大となる検出最大値
を演算する最大値演算手段と、該検出最大値に基づいて
ノッキング判定レベルを決定し、このノッキング判定レ
ベルにより上記燃焼状態を支配する制御手段のノッキン
グ制御量を設定する制御量設定手段とを備えたことを特
徴とするものである。 第1図は本発明の構成を明示するための全体構成図で
ある。 エンジン1は、例えば点火プラグ3に対する点火時期
制御により、その燃焼状態を変更制御してノッキング抑
制を行う燃焼状態制御手段2を備えている。上記燃焼状
態制御手段2は、点火時期制御のほか、空燃比制御、EG
R制御、ノッキング抑制剤の供給制御等の制御手段によ
って構成するようにしてもよい。 また、エンジン1にはエンジンの振動を検出するノッ
キングセンサ4を設置し、その検出信号は最大値検出手
段5に出力される。この最大値検出手段5は、少なくと
も上死点近傍のノッキング発生期間におけるノッキング
センサ4の検出信号の最大値を所定回数求めるものであ
る。この最大値検出手段5で求めた所定の複数サイクル
の最大値は最大値演算手段6に出力される。この最大値
演算手段6は、統計処理により上記複数の検出最大値の
大きさに対応し、この大きさ毎にその発生度数すなわち
分布特性を求めると共に、発生度数の最大となる検出最
大値を求める。この発生度数の最大となる検出最大値は
制御量設定手段7に出力され、この制御量設定手段7で
発生度数の最大となる検出最大値に基づいてノッキング
判定レベルを決定し、このノッキング判定レベルにより
ノッキング制御量を設定し、前記燃焼状態制御手段2に
信号を出力して、ノッキング発生時には例えば点火時期
を遅角してノッキングを抑制する方向に燃焼状態を移行
するとともに、ノッキングが発生していないときには例
えば点火時期を進角してエンジン出力等の面で好ましい
燃焼状態に移行する信号を出力するノッキング制御を行
う。 (作用) 上記のようなノッキング制御装置では、エンジン振動
を検出するノッキングセンサの検出信号の最大値を複数
サイクルにわたって求め、この複数の検出最大値の大き
さ毎にその発生度数を求めると共に発生度数の最大とな
る検出最大値を演算し、この検出最大値に基づいて決定
したノッキング判定レベルに基づいてノッキング抑制の
ための制御量を設定して制御を行うものであり、個々の
ノッキングセンサの誤差、個々のエンジンもしくは運転
状態、経年変化等に応じてバックグラウンドノイズおよ
びノッキング信号が変化しても、ノイズは略正規分布と
なりノッキング信号はそのハイレベル側に発生する特性
は変らないことから、その正規分布特性の変化に対応し
て変化する発生度数の最大となる検出最大値に対してノ
ッキング制御の制御量を設定し、ノッキングの発生状態
を正確に捕らえ、これにともなって精度の高いノッキン
グ制御を行うようにしている。 なお、従来技術として、特開昭61−201882号公報およ
び特開昭60−243369号公報には、ノッキングセンサの最
大値の分布特性を求め、この分布特性から中央値と平均
値との差に基づいてノッキング制御量を決定する技術が
開示されている。この技術では、ノッキングが発生した
とき平均値が大きくなり、中央値との差が広がることを
利用してノッキングの判定を行うものであるが、この場
合確率50%となる中央値も同時に大きくなることから両
者の差があまり現れずノッキング制御精度が十分とは言
えないという問題を有している。 これに対し本発明では、ノッキング発生の有無にかか
わらずその値の変化しない最大度数値を示す検出最大値
をノッキング判定の基準としていることから、例えば、
小さなノッキングレベルであっても変化がない最大度数
値に基づくノッキング判定レベルにより精度の高い制御
が行えるものである。 (実施例) 以下、図面に沿って本発明の各実施態様を詳細に説明
する。 実施例1 第3図は具体例の全体構成図である。この実施例は、
エンジンの点火時期の制御によってノッキング制御を行
う例について示す。 エンジン1の気筒の燃焼室11に臨んで点火プラグ3が
配設され、この点火プラグ3にはディストリビュータ12
を介してイグニションコイル13からの放電電圧が印加さ
れ、該イグニションコイル13にはコントロールユニット
14からの点火信号が出力された点火時期が調整制御され
る。 一方、エンジン1の燃焼室11に吸気弁16の開閉に対応
して吸気を供給する吸気通路17には、上流側から吸入空
気量を検出する吸気量センサ18、吸気量を制御するスロ
ットル弁19、インジェクタ20が順に介装されている。ま
た、燃焼室11からの排気ガスが排気弁21の開閉によって
排出される排気通路22には、触媒装置23が介装されてい
る。また、エンジン1にはエンジン振動を検出するノッ
キングセンサ4が配設され、さらに、前記ディストリビ
ュータ12には所定クランク角(上死点後60〜90゜)で信
号を出力する第1クランク角センサ25および他の所定ク
ランク角(上死点前30〜0゜)で信号を出力する第2ク
ランク角センサ26が設置され、これらの各種センサから
の検出信号が前記コントロールユニット14に入力され
る。 そして、上記コントロールユニット14は各種センサの
検出信号に応じて、エンジン回転数と負荷(充填量)と
から基本的な点火時期設定を行うとともに、学習値によ
るノック判定レベルに対応してノッキングセンサ4の検
出信号を判定し、ノッキング発生時には点火時期を遅角
してノッキングの発生を抑制し、ノッキングが発生して
いない場合には徐々に点火時期を進角するようにフィー
ドバック補正値を設定してフィードバック制御を行う。
また、上死点近傍のノッキング発生期間におけるノッキ
ングセンサ4出力の最大値(ピーク電圧)を所定回数入
力し、その平均値を求め、この平均値に所定の係数を掛
けてノック判定レベルの学習値を更新するように制御す
る。実際の点火時期の設定においては、基本的な点火時
期とフィードバック補正値とによって最終点火時期の設
定を行い、この点火時期に点火信号を出力して点火時期
制御を行う。 第4図は上記コントロールユニット14の内部構造を示
し、このコントロールユニット14はCPU28、演算プログ
ラムを記憶したROM29、学習値等を記憶するRAM30、フリ
ーランニングカウンタ31、CPU28によって時間の設定を
行う3つのPTM32〜34(プログラムタイマ)を備えると
ともに、波形整形回路35を介して第1および第2クラン
ク角センサ25,26のクランク角信号が割り込み信号とし
て入力され、さらに、アナログバッファ36およびA/Dコ
ンバータ37を介して吸気量センサ18の吸入空気量信号お
よびノッキングセンサ4の検出信号が入力される。 上記ノッキングセンサ4の検出信号は、アナログバッ
ファ36のノック検出回路38(第5図に詳細を図示)によ
って、第1および第2PTM32,33からのゲート信号GA、D/A
コンバータ39からのノック判定レベル信号Vre、出力ポ
ート40からのリセット信号R1,R2およびゲインコントロ
ール信号G1,G2に基づいて処理され、ノッキング発生期
間の最大値信号Vp(ピーク電圧)および判定レベルとの
比較結果としてのノック強度信号Ik(積分電圧)がCPU2
8に入力される。また、CPU28の演算結果としての点火時
期が第3PTM34に設定されて第1クランク角センサ25のト
リガ信号で作動し、この第3PTM34の出力信号を出力イン
ターフェイス41を介して点火信号として前記イグニショ
ンコイル13に出力するように構成されている。 前記ノック検出回路38は、第5図に示すように、ノッ
キングセンシャ4の信号を受けるBPF45(バンドパスフ
ィルタ)はノッキング周波数成分を取り出すものであ
り、この信号は入力AMP46で増幅され、前記ゲート信号G
Aに伴うアナログスイッチ47のゲート開閉作動でノッキ
ング発生期間(上死点後10〜50゜)の信号のみピークホ
ールド回路48および比較器49に入力させる。ピークホー
ルド回路48はゲート開期間のピーク値の保持により最大
値Vpを求め、リセット信号R1によってリセットされる。
一方、比較器49にはノック判定レベル信号Vreが入力さ
れ、この判定レベルより高いレベルの信号が積分器50に
入力され、ゲート開期間の積分値Ik(ノック強度信号)
を求め、リセット信号R2によってリセットされるもので
ある。 また、前記ノッキングセンサ4の出力は、エンジン回
転数に応じて変化することから、入力AMP46の出力を所
定範囲内に安定化させるように、並列配列されたゲイン
調整用抵抗に対して設けられたアナログスイッチ51,52
を開閉するゲインコントロール信号G1,G2がエンジン回
転数に応じて入力され、アナログスイッチ51,52の開閉
によって入力AMP46のゲイン調整を行うように構成され
ている。 上記コントロールユニット14の作動を、第6図ないし
第8図のフローチャートに基づいて説明する。第6図は
メインルーチンで、スタート後、ステップS1で初期化を
行い、クランク角信号に基づくTDC周期T0からエンジン
回転数Neを計算し(S2)、吸気量センサ18の出力から吸
入空気量Qaを読み込む(S3)。そして、ステップS4で上
記エンジン回転数Neと吸入空気量Qaとから負荷に相当す
る充填量Ceを計算し、ステップS5でエンジン回転数Neと
充填量Ceとの基本マップから基本点火時期Abを計算す
る。 ステップS6は運転状態がノックゾーンにあるか否かを
前記充填量Ceの値によって判定し、ノックゾーンにある
YES時には、ステップS7でノックコントロールフラグFk
を1にセットした後、エンジン回転数Neと充填量Ceのゾ
ーンマップから現在の学習ソーンZjkを求める(S8)。
そして、ステップS9でこの現学習ゾーンZjkに対応する
学習マップから学習値Ljkを読み込み、ステップS10でこ
の学習値Ljkをノック判定レベルとして電圧Vreに変換し
てD/Aコンバータ39に出力する。上記ゾーンマップはエ
ンジン回転数Neと充填量Ceを各区分に分割して縦横のゾ
ーンZjkに設定し、学習マップは第9図に示すようにゾ
ーンマップに対応する各ゾーンにノック判定レベルの学
習値Ljkを記憶するものである。 そして、ステップS11で今回充填量Ceと前回充填量Cb
の差から加速検出用の充填量変化率Dcを計算し、前回充
填量Cbの更新を行い(S12)、ステップS13で上記充填量
変化率Dcが所定値Dco以上の加速時か否かを判定する。
このステップS13の判定がYESで加速時には、ステップS1
4で最大値平均回数Naを小さな値(30回)に設定して応
答性を高くする一方、NO判定で非加速時には、ステップ
S15で最大値平均回数Naを大きな値(100回)に設定して
制御安定性を高めるものである。 ステップS16からS20は、エンジン回転数Neに応じて入
力AMP46のゲイン調整を行うもので、ステップS16でエン
ジン回転数Neが4500rpm以上の高回転域か否かを判定す
るとともに、ステップS17でエンジン回転数Neが2000rpm
以上の中回転域か否かを判定する。このステップS16,S1
7の判定により、高回転域の場合にはステップS18で入力
AMP46のゲインが小値となるよう両ゲート信号G1,G2をハ
イレベルにしてアナログスイッチ51,52を閉じ、中回転
域の場合にはステップS19で入力AMP46のゲインが中値と
なるよう一方のゲート信号G1をハイレベルにして片方を
アナログスイッチ51を閉じ、さらに、低回転域の場合に
はステップS20で入力AMP46のゲインが大値になるよう両
ゲート信号G1,G2をローレベルにしてアナログスイッチ5
1,52を開くものである。 また、前記ステップS6の判定がNOでノックゾーンにな
い場合には、ステップS21に進んでノックコントロール
フラグFkを0にクリアする。 次に、第7図はインターラプトルーチンであり、上死
点後60゜毎に入力される信号によってスタートし、ステ
ップS22で割り込み時刻T1をフリーランニングカウンタ3
1から読み込み、前回の時刻T2とからクランク角が180゜
回転するTDC周期T0の計算を行い(S23)、前回の割り込
み時刻T2を更新する(S24)。 ステップS25は前記メインルーチンのノックコントロ
ールフラグFkからノックゾーンか否かを判定するもので
あり、ノックゾーンにあるYES時にはステップS26でノッ
ク強度Ikをノック検出回路38から読み込み、ステップS2
7でノック強度Ikをリセットするように積分器50にロー
レベルのリセット信号R2を出力する。一方、ノックゾー
ンにないステップS25のNO判定時には、ステップS28でフ
ィードバック補正値Afbを0にクリアする。 ステップS29はノック強度Ikの検出があるか否かによ
ってノッキング発生の有無を判定するものであり、ノッ
キングが発生したYES時にはステップS30でフィードバッ
ク補正値Afbをノック強度Ikに応じて遅角修正(Crは係
数)する。一方、前記ステップS29の判定がNOでノッキ
ングが発生していない場合には、ステップS31に進んで
フィードバック補正値Afbを所定値進角修正する。 上記のようにフィードバック補正値Afbを修正した
後、ステップS32で前記ピークホールド回路48から最大
値Vp(ピーク電圧)を入力し、この最大値Vpをリセット
するようにピークホールド回路48にローレベルのリセッ
ト信号R1を出力する(S33)。そして、ステップS34で最
大値Vpの累計値Vtを求め、加算回数Ncを計算する(S3
5)。 次に、ステップS36で学習完了か否かを加算回数Ncが
前記所定値Na(30もしくは100)に達したか否かによっ
て判定し、この判定がYESとなると、ステップS37で現学
習ゾーンZjkに対応する判定レベル作成倍率Cjをマップ
から読込む。上記倍率Cjを設定したマップは、第10図に
示すように前記学習マップの区分に対応してエンジン回
転数Neと充填量Ceで区画した各ゾーンに、エンジン回転
数が上昇するのにしたがって小さな値が、また充填量が
増加するのにしたがって大きな値となるように倍率Cjが
予め設定されている。すなわち、この倍率Cjは平均値か
らノイズの分布幅に相当するレベルを求めるためのもの
であり、エンジン回転数Neが高いほど分布幅が狭く、充
填量Ceが多いほど分布幅が広くなる傾向にあることに対
応して設定されている。 そして、最大値Vpの平均値(累計値Vt/加算回数Nc)
と倍率Cjにより、ステップS38で現学習ゾーンZjkの学習
値Ljkを更新し、学習用レジスタNc,Vtをクリアする(S3
9)。この学習値Ljkの更新は、平均値Vt/Ncの5%に倍
率(1+Cj)を掛けて前回の学習値の95%に加算して急
激な変動を避けるようにして反映させるものである。 前記のようにして求めた基本点火時期Abとフィードバ
ック補正値Afbに基づき、ステップS40で最終点火時期As
(上死点前進角度)を計算し、ステップS41で第1クラ
ンク角センサ25の信号がローレベルとなる上死点前90゜
から上記最終点火時期Asとなるまでの時間Tc(通電時
間)を計算し、この通電時間Tcを第3PTM34に設定し(S4
2)、上死点前90゜におけるクランク角信号をトリガー
として第3PTM34が作動し、設定時間Tc後に点火信号を出
力するように制御するものである。 第8図は第2のインターラプトルーチンであり、上死
点前30゜毎にスタートする。前記ノック検出回路38のア
ナログスイッチ47に対するゲート信号GAを設定出力する
ためのものである。すなわち、ステップS43で上死点か
ら10゜にアナログスイッチ47を開くまでの時間Tgoを計
算するとともに、上死点後50゜にアナログスイッチ47が
閉じるまでの開時間Tgcを計算する(S44)。そして、ス
テップS45で上記時間Tgo,Tgcを第1および第2PTM32,32
に出力し、上死点後に時間Tgo経過時にアナログスイッ
チ47を開き、その後、時間Tgc経過後にアナログスイッ
チ47を閉じて吸気弁の閉作動音をピークホールド回路48
および比較器49に入力させないように開閉作動する。ま
た、上記PTM32,33への時間設定と同時に、前記ステップ
S27およびS33でリセット状態となっている積分器50およ
びピークホールド回路48にハイレベルのリセット信号
R2,R1を出力して動作可能とする(S46,S47)。 上記のような実施例では、ノッキングセンサ4の検出
信号からノッキングが発生する所定期間におれる最大値
Vpを求め、所定回数検出した最大値Vpを統計的処理によ
って平均値を求め、この平均値が略バックグラウンドノ
イズの正規分布の中心位置に相当し、エンジン回転数と
充填量に対して予め設定した倍率Cjを掛けて求めたノッ
ク判定レベルを学習マップに記憶し、運転状態に対応し
て読み出して比較器49に出力してノッキングセンサ4出
力と比較し、ノッキング発生時にはハイレベル信号の増
加により比較器49から積分器50にノッキングの大きさに
応じた出力があり、この信号に応じて点火時期のフィー
ドバック制御を行ってノッキングの発生を略ノッキング
発生限界に制御するものである。 実施例2 この実施例は、ノッキングセンサ4からの最大値Vpを
複数回検出し、その統計的処理により最大値Vpの大きさ
に対する発生度数の分布特性における最大度数値Vpmを
求め、この最大度数値から低レベル側の分布幅に基づい
てノック判定レベルを設定するようにした例である。そ
の基本的構成は前例と同様であり、コントロールユニッ
ト14の処理を第11図ないし第13図のフローチャートに基
づいて説明する。このフローチャートにおいては、入力
AMP46のゲイン調整、検出期間設定用アナログスイッチ4
7に対するゲート制御等については省略している。な
お、この例においては、ノック検出回路38には比較器4
9、積分器50がなく、最大値Vpからノッキングの発生を
検出するようにしている。 第11図はメインルーチンを示し、スタートして初期化
(S49)の後、吸入空気量Qaを読み込み(S50)、この吸
入空気量Qaとエンジン回転数Neより基本点火時期Ab(点
火進角)を算出する(S51)。そして、ステップS52で充
填量Ceが所定値Ceo以上のノックゾーンか否かを判定
し、この判定がYESでノックゾーンにある場合には、ス
テップS53でノックコントロールフラグFkを1にセット
するとともに、充填量Ceとエンジン回転数Neとから運転
ゾーンZjkを算出する(S54)。一方、前記ステップS52
の判定がNOで非ノックゾーンの場合には、ステップS55
でノックコントロールフラグFkを0にクリアする。 第12図はインタラプトルーチンであり、割り込みスタ
ート後、ステップS56で割り込み周期Toからエンジン回
転数Neを算出し、シリンダセンサ等から気筒識別信号に
基づいて次回の点火気筒番号の気筒フラグFcyにセット
する(S57)。そして、ステップS58でノックゾーンをノ
ックコントロールフラグFkが1にセットされているか否
かにより判定し、ノックゾーンにあるYES時にはステッ
プS59で基本点火時期Abを後述のインタラプトルーチン
で求めたフィードバック補正値Afbでノック遅角補正し
最終点火時期Asを求める一方、非ノックゾーンにあるNO
時にはステップ60でフィードバック補正(ノック遅角補
正)することなく基本点火時期Abにより最終点火時期As
を求める。また、この最終点火時期Asを点火時間に換算
しPTM34に点火セットし(S61)、ステップS62でピーク
ホールドリセットの解除を行う。 さらに、第13図は第2のインターラプトルーチンであ
り、割り込みスタート後、ステップS63でノッキングセ
ンサ4出力のノッキング発生期間の最大値Vpを読み込
む。ステップS64でノックゾーンをノックコントロール
フラグFkが1にセットされているか否かにより判定し、
ノックゾーンにあるYES時には、現運転ゾーンZjkが既学
習状態か否かを判定し(S65)、既学習状態のYES時に
は、ステップS66で現在の気筒番号Fcyのノック判定レベ
ルLjkを学習マップから読み出し、一方、未学習状態でN
O判定時には、ステップS67で現在の気筒番号Fcyのノッ
ク判定レベルLjkを初期値マップから読み出す。 そして、ステップS68で最大値Vpがノック判定レベルL
jkより大きいか否かを判定し、この判定がYESでノッキ
ング発生時には、ステップS69でフィードバック補正値A
fbをノック判定レベルLjkを越えた最大値Vpの大きさに
所定係数αを掛けた値の加算によって遅角修正し、ステ
ップS70で上記計算によるフィードバック補正値Afbが上
限値Amax以下か否かを判定し、越えている場合にはフィ
ードバック補正値Afbをこの上限値Amaxに規制する(S7
1)。また、ステップS68の判定がNOでノッキングが発生
していない時には、ステップS72でフィードバック補正
値Afbを所定値Aad減算して進角修正し、ステップS73で
上記計算によるフィードバック補正値Afbが下限値0以
上か否かを判定し、以下の場合にはフィードバック補正
値Afbを0に規制する(S74)。 ステップS75は現運転ゾーンZjkが前回と同一ゾーンか
否かを判定するものであり、同一ゾーンで定常状態にあ
るYES時にはステップS76で、最大値Vpの分布を計算する
ために、分布計算用メモリに対し入力した現最大値Vpの
出力レベルに対応する番号iのメモリ値Miをインクリメ
ントし、該当出力レベルの発生度数を求め、全体の加算
回数Ncを計算する(S77)。 次にステップS78で学習完了か否かを加算回数Ncが所
定値Noに達したか否かによって判定し、この判定がYES
となると、ステップS79で発生度数Miの最大点Mmにおけ
る最大値Vpmを前記分布計算用メモリから検索する。こ
の検索は、例えば、メモリ値Miを順次比較し、メモリ値
が最大のメモリ番号を順次更新し、全部のメモリ値を比
較して最終の最大メモリ値Mmのメモリ番号に相当する出
力レベルを最大度数値Vpmとするものである。 そして、上記検索により求めた最大度数値Vpmに基づ
き、ステップS80で最大値分布(第14図参照)における
最大度数値Vpmより低レベル側の分布をこの最大度数値V
pmを中心として高レベル側に対称に折り返した分布の標
準偏差σすなわちバックグラウンドノイズの分布を求
め、ステップS81で各気筒毎にノック判定レベルLjkiを
計算する。このノック判定レベルLjkiの計算は、上記標
準偏差σに気筒係数Kiを掛けたものを最大度数値Vpmに
加算して求めるものである。 上記のようにして求めた各気筒のノック判定レベルLj
kiは、ステップS82でそれぞれの気筒のノック判定レベ
ル学習マップの所定ゾーンZjkに書き込んで学習値を更
新する。そして、分布演算用のレジスタMi、Ncをクリア
し(S83)、前回ゾーンZjkの更新を行い(S84)、ステ
ップS85でピークホールド回路48のリセットを行うもの
である。 また、途中で非ノックゾーンに移行してステップS64
の判定がNOとなったとき、また、ノックゾーンにあって
も運転ゾーンが変化してステップS75の判定がNOとなっ
た場合には、ステップS83に進んでノック判定レベルの
学習を中止する。 この実施例においては、ノッキングセンサ4からの最
大値Vpの統計的特性値として、ノッキングの発生の有無
に殆ど影響を受けない最大度数値Vpmを求め、この最大
度数値Vpmに対応してノック判定レベルLjkを気筒毎に設
定するようにしてさらにノッキング検出精度を向上し、
ノッキング制御の精度を高めるようにしている。 実施例3 この実施例は、ノッキングセンサ4からの最大値Vpを
複数回検出し、その統計的処理により最大値Vpの平均値
と発生度数の分布特性における最大度数Mmとを求め、両
者に基づいてノック判定レベルLjkを設定するようにし
た例であり、その基本的構成は前例と同様であり、コン
トロールユニット14の処理を第15図ないし第17図のフロ
ーチャートに基づいて説明する。 第15図はメインルーチンを示し、スタートして初期化
(S100)の後、ステップS101でノック判定レベルの学習
値反映許可フラグFreを1にセットする。この反映許可
フラグFreは、ある学習ゾーンZjkでエンジン始動後、始
めて学習したときに学習値Ljkが所定値以上に変化した
場合に1回だけ他の学習ゾーンに対してもその変化を反
映するためのものである。 ステップS102で吸入空気量Qaを読み込み、この吸入空
気量Qaとエンジン回転数Neより基本点火時期Abを算出す
る(S103)。そして、ステップS104で充填量Ceが所定値
Ceo以上のノックゾーンか否かを判定し、この判定がYES
でノックゾーンにある場合には、ステップS105でノック
コントロールフラグFkを1にセットするとともに、充填
量Ceとエンジン回転数Neとから運転ゾーンZjkを算出す
る(S106)。一方、前記ステップS104の判定がNOで非ノ
ックゾーンの場合には、ステップS107でノックコントロ
ールフラグFkを0にクリアする。 第16図はインタラプトルーチンであり、割り込みスタ
ート後、ステップS108で割り込み周期Toからエンジン回
転数Neを算出し、ステップS109でノックゾーンをノック
コントロールフラグFkが1にセットされているか否かに
より判定し、ノックゾーンにあるYES時にはステップS11
0で基本点火時期Abを後述のインタラプトルーチンで求
めたフィードバック補正値Afbでノック遅角補正し最終
点火時期Asを求める一方、非ノックゾーンにあるNO時に
はステップS111でフィードバック補正することなく基本
点火時期Abにより最終点火時期As求める。この最終点火
時期Asの値に基づいて点火セットし(S112)、ステップ
S113でピークホールドリセットの解除を行う。 さらに、第17図は第2のインターラプトルーチンであ
り、割り込みスタート後、ステップS114でノッキングセ
ンサ4出力のノッキング発生期間の最大値Vpを読み込
む。ステップS115でノックゾーンをノックコントロール
フラグFk1にがセットされているか否かにより判定し、
ノックゾーンにあるYES時には、現運転ゾーンZjkが既学
習状態か否かを判定し(116)、既学習状態のYES時に
は、ステップS117で現運転ゾーンZjkのノック判定レベ
ルLjkを学習マップから読み出し、一方、未学習状態でN
O判定時には、ステップS118で現運転ゾーンZjkのノック
判定レベルLjkを初期値マップから読み出す。 そして、ステップS119で最大値Vpがノック判定レベル
Ljkより大きいか否かを判定し、この判定がYESでノッキ
ング発生時には、ステップS120でフィードバック補正値
Afbを、ノック判定レベルLjkを越えた最大値Vpの大きさ
に所定係数αを掛けた値の加算によって遅角修正し、ス
テップS121で上記計算によるフィードバック補正値Afb
が上限値Amax以下か否かを判定し、越えている場合には
フィードバック補正値Afbを上限値Amaxに規制する(S12
2)。また、ステップS119の判定がNOでノッキングが発
生していない時には、ステップS123でフィードバック補
正値Afbを所定値Aad減算して進角修正し、ステップS124
で上記計算によるフィードバック補正値Afbが下限値0
以上か否かを判定し、以下の場合にはフィードバック補
正値Afbを0に規制する(S125)。 ステップS126は現運転ゾーンZjkが前回と同一ゾーン
か否かを判定するものであり、同一ゾーンで定常状態に
あるYES時にはステップS127で、検出最大値Vpと判定レ
ベルLjkの差が所定値Skn以上か否かを判定する。この判
定は、検出した最大値Vpが所定値以上に大きい場合には
平均計算から除外して、過大なノッキングまたはノイズ
によるノック判定レベルの誤差を低減するために行う。 そして、上記ステップS127の判定がNOの場合には、ス
テップS128で最大値Vpの分布を計算するために、分布計
算用メモリに対し現最大値Vpの出力レベルに対応る番号
iのメモリ値Miをインクリメントし、当該出力レベルの
発生度数を求め、ステップS129で全体の加算回数Ncを計
算する。 次にステップS130で学習完了か否かを加算回数Ncが所
定値Noに達したか否かによって判定し、この判定がYES
となると、ステップS131で上記最大値Vpの平均値AVpを
最大値Vpの累計Vtから計算する。また、ステップS132で
発生度数のメモリMiから最大度数Mmを求め、その値Mmに
応じてノック判定レベル算出用の倍率Kを計算する。こ
の倍率Kは、最大度数Mmが大きいほど分布が集中しその
ばらつき(標準偏差)が小さくなる傾向にあることか
ら、最大度数Mmが大きいほど小さな値となるように設定
される。そして、ステップS133で前記平均値AVpと倍率
Kによりノック判定レベルLjkを計算する。 すなわち、第18図に示すように平均値AVpに略対応す
る最大度数Mmが大きくなるとばらつき(分布幅)が狭く
なり、一方、最大度数Mmが小さくなるとばらつき(分布
幅)は広く、これに対応して倍率Kが最大度数Mmと反比
例する関係を設定し、この倍率Kを平均値AVpに掛ける
ことによって分布特性に対応してノック判定レベルLjk
を設定するものである。 次にステップS134〜S139は初期学習値の他ゾーンへの
反映処理を行うものであり、ステップS134で現運転ゾー
ンZjkは既学習か否かを判定し、既学習のYES時には、学
習値反映フラグFreが1にセットされているか否かを判
定し(S135)、セットされているYES時には、ステップS
136で今回求めた判定レベルLjkと学習マップに記憶され
ている判定レベルLjkmの比が所定値Ra以上か否かを判定
するとともに、ステップS147で上記比Ljk/Ljkmが所定値
Rb以下か否かを判定し、両判定がYESの場合すなわち所
定値RaとRbの範囲を越えて上下に大きく変化した場合に
は、ステップS138で現運転ゾーン以外の全学習判定レベ
ルLjkmを上記比Ljk/Ljkmを係数として反映修正し、反映
許可フラグFreをクリアして(S139)、初期学習値の他
ゾーンへの反映処理を終了する。 上記のようにして求めたノック判定レベルLjkは、ス
テップS140でそれぞれの気筒のノック判定レベル学習マ
ップの所定ゾーンZjkに書き込んで学習値を更新する。
そして、分布演算用のレジスタMi、Ncをクリアし(S14
1)、前回ゾーンZjkの更新を行い(S142)、ステップS1
43でピークホールド回路48のリセットを行うものであ
る。 この実施例においては、ノッキングセンサ4からの最
大値Vpの統計的特性値として、平均値AVpと最大度数Mm
とを求め、分布のばらつきと相関関係のある最大度数Mm
によって平均値AVpの倍率Kを設定してノック判定レベ
ルLjkを設定するようにして、さらにノッキング検出精
度を向上してノッキング制御の精度を高めるようにして
いる。 (発明の効果) 上記のような本発明によれば、エンジン振動を検出す
るノッキングセンサの検出信号の最大値を複数サイクル
にわたって求め、この複数の検出最大値の大きさ毎にそ
の発生度数を求めると共に発生度数の最大となる検出最
大値を演算し、この検出最大値に基づいて決定したノッ
キング判定によりノッキング抑制のための制御量を設定
してエンジン制御を行うようにしたことにより、個々の
ノッキングセンサの誤差、個々のエンジンもしくは運転
状態、経年変化等に応じてバックグラウンドノイズおよ
びノッキング信号が変化しても、その発生度数の最大と
なる検出最大値に対応してノッキング制御の制御量が変
動し、ノッキングの発生状態を正確に捕らえて精度の高
いノッキング制御が行えるものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第2図はノッキングセンサの検出信号から求めた最大値
の分布特性の例を示す説明図、 第3図ないし第10図は本発明の第1の実施例を示し第3
図は全体構成図、 第4図はコントロールユニットの内部構成を示すブロッ
ク図、 第5図はノック検出回路のブロック図、 第6図はメインルーチンを示すフローチャート図、 第7図および第8図はインターラプトルーチンを示すフ
ローチャート図、 第9図は学習マップの設定例を示すマップ図、 第10図はノック判定レベル作成用倍率の設定例を示すマ
ップ図、 第11図ないし第13図は本発明の第2の実施例におけるフ
ローチャート図、 第14図は第2実施例における分布特性に対する判定レベ
ルの設定特性を説明する説明図、 第15図ないし第17図は本発明の第3の実施例におけるフ
ローチャート図、 第18図は第3実施例における分布特性に対する判定レベ
ルの設定特性を説明する説明図である。 1……エンジン、2……燃焼状態制御手段、4……ノッ
キングセンサ、5……最大値検出手段、6……最大値演
算手段、7……制御量設定手段、14……コントロールユ
ニット、38……ノック検出回路、47……アナログスイッ
チ、48……ピークホールド回路。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.エンジン振動を検出するノッキングセンサと、この
    ノッキングセンサの検出値に基づいてノッキング発生状
    態を判別すると共に、このノッキング発生状態に応じて
    エンジンの燃焼状態を支配する制御手段をノッキング抑
    制方向に制御するエンジンのノッキング制御装置であっ
    て、 エンジン1サイクル中の少なくともノッキング発生期間
    におけるノッキングセンサの検出信号の最大値を所定の
    複数サイクルにわたって求める最大値検出手段と、 この複数の検出最大値の大きさに対応し、この大きさ毎
    にその発生度数を求めると共に、複数の検出最大値から
    発生度数の最大となる検出最大値を演算する最大値演算
    手段と、 該発生度数の最大となる検出最大値に基づいてノッキン
    グ判定レベルを決定し、このノッキング判定レベルによ
    り上記燃焼状態を支配する制御手段のノッキング制御量
    を設定する制御量設定手段とを備えたことを特徴とする
    エンジンのノッキング制御装置。
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