JP2708255B2 - ノック制御された内燃機関の運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はノック制御された内燃機関の運転方法に関
し、特に外部点火式の内燃機関において欠陥のあるノッ
クセンサのための故障識別装置を設けて、少なくともノ
ックのおそれのある機関運転領域において、ノックセン
サの故障時に点火時期を遅れの方向へ変化させるノック
制御された内燃機関の運転方法に関する。

従来の技術 ノック制御された内燃機関においては、ノックセンサ
の動作能力が監視される。これはノックセンサの故障時
に、点火時点が進みの方向に調整され、このため機能の
低下と内燃機関の破壊にいたるおそれがあるためであ
る。過給可能な内燃機関の場合に、ノック制御によって
過給圧を調節する場合も状況は類似している。

内燃機関の破壊を招くおそれのあるこの種の運転を避
けるため、点火時期あるいは過給圧のような対応する運
転パラメータは、ノックがいかなる場合にも避けられる
ように所定の制御範囲内で調節される。この制御は、お
よそノックが生じる可能性のある領域で、すなわち負荷
が大きくなったりあるいは回転数が高くなったりした場
合に行われる。これによって内燃機関が最適にではな
く、そのノック限界の近くの状態で運転されることが避
けられず、したがってその出力も排気ガスも最適化され
ずに使用されることになる。ただし、そのかわりに内燃
機関の機能は維持される。

たとえば西ドイツ特許第3445177号から、ノックセン
サの故障時に、故障保護整流器によって点火時期を急激
に遅い方向へ調整して、ノックの発生を確実に防止する
ようにしたものが公知である。

また西ドイツ特許第3313036号から、点火時期を徐々
に変化させるものではあるが、たとえば加速時のように
突然に運転状態が変わるときには、より急速な制御定数
によって作動するノック制御装置を利用することが公知
となっている。

さらに西ドイツ特許第3545809号には、急速な変化に
対応した粗調整に、微調整が重ね合わされるようにした
ものが公知である。

発明が解決しようとする課題 しかしこのような従来公知の技術では、ノックの危険
のない領域からノックの危険のある領域へ運転状態が変
化する際において、点火時期が突然に変化し、このため
トルク変動が飛躍的に生じるという欠点がある。これ
は、たとえば低負荷領域または低回転数領域から内燃機
関が加速される場合に顕著となる。

いま一つの問題は、欠陥のあるノックセンサが突然再
び作動し始める場合である。このとき内燃機関は、ノッ
ク防止のために制御された点火時期から、やはり制御さ
れかつノック限界の近くで最適化された作動方式に切り
替わる。この場合も点火時期の突然の変化により、内燃
機関を搭載した自動車の運転者に主観的な不快と感じら
れる運転状態が生じる。

実際上は、ノックセンサを監視して、短時間でしかな
いことの多いノックセンサの故障時に点火時期を固定値
に調整すると、トルク変動が著しいものとなり、内燃機
関を搭載した自動車が運転不能となることもある。

そこで本発明はこのような問題を解決し、ノックセン
サが故障した場合であっても、トルクが飛躍的に変動す
るようなことがないようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、故障時の点火時期
の変化を徐々に行い、かつ、センサが故障のない状態に
戻ったときに、点火時期を、そのときの値から再び前も
って設定されたマップ値に向けて進む方向へ、徐々に変
化させるものである。

作用 このようにすると、点火時点の調整は、直ちに最大固
定値へ変化されるのではなく、徐々にそこへ至るように
されている。このため、ノックセンサが短時間に故障し
たに過ぎないときは、固定値への点火時期の極端な後退
と、続く再前進の際の飛躍的な移動とは行われず、段階
的な後退によって、はるかに穏やかな変化が行われる。
この段階的な後退は、ノックセンサが再び作動したとき
には、直ちに中断される。ノックセンサの故障を全くの
緊急状態とみなし、したがってそのような場合における
自動車の運転の快適性の低下を甘受できるものとした従
来の見解に反して、点火時期が徐々に遅い方向に変化さ
れれば、機関の障害は現れないことが明らかとなった。
本発明による解決手段がきわめて有利であることが証明
された事例は、特にノックセンサが短時間だけ故障し、
したがって遅い方向への調整と、ノックセンサが再度作
動した後における早い方向へとの調整が、前もって設定
されたマップ値へ向けて徐々に行われる場合である。

この方法の応用として、負荷要求と回転数要求とが低
すぎるためにノック制御が行われない領域から、通常は
ノック制御が行われる領域へ点火時期を調整する場合
が、好ましい例としてあげられる。通常はノック制御が
行われるこの領域では、比較的高負荷または高回転数の
場合に、上記の前提条件のもとでは遅い方向への点火時
点の制御のみが行われる。これはノックセンサが信頼性
確認の際に利用可能な数値をもたらさず、したがって、
いかなる場合も早期点火を避けるために、安全のため点
火時期が遅い方向へ変化するためである。

点火時期を変化させる前に、ノックを避けるためにノ
ック信号を継続的に監視しながら、一定の時間だけ待ち
動作を行うことができる。こうすれば、運転状態が追加
的に改善されるとともに、追加的に安全性が向上する。
これは、ノックセンサが実際に故障であると判断される
まで待つ、いわゆる監視時間帯によるものである。

ノックセンサが故障したことを記憶し、かつ、この記
憶内容を、総合判断方式の枠内で呼び出すことができ
る。こうすれば、ノックセンサの単に一時的に過ぎない
故障さえもが、必要に応じて車両内の対応電子メモリに
記憶され、総合判断の枠内でアウトプットされる。した
がってその結果、ノックセンサがその後再び動作するよ
うになった時ですら、次に自動車工場へ搬入されたとき
に点検が行われる。

実施例 以下本発明を図面を用いて説明する。第１図のａ〜ｄ
は、グラフの形で運転パラメータのタイムチャートを示
している。第１図ａでは時間軸（横軸）に沿って内燃機
関の回転数が記されており、ここでは回転数がある閾値
の周辺で変動することのみが重要である。この閾値の下
ではノック制御は行われない。これは回転数が極めて低
く、ノックが生じないためである。閾値よりも上方では
内燃機関のノックが現れる可能性があり、この領域では
ノック制御が行われる。

第１図のａでは例として回転数のみが掲げてあるが、
実際にはノックの恐れのある運転状態とノックのおそれ
のない運転状態とを区別するために、たとえば内燃機関
の吸気管の負荷センサによって、さらに負荷要求をも利
用しなければならないであろう。

第１図ｂにはノックセンサの信号が記入されており、
この場合はノックセンサが故障していることを前提とし
ている。領域Ｉでは、ノックセンサは評価できる信号を
発していない。領域IIではノックセンサがノック信号を
発しており、これにより点火時期の調節および（また
は）過給圧の調節のような対応する運転パラメータが制
御される。

第１図ｃにはノックセンサの故障識別信号が示されて
いる。回転数が閾値の下にある領域では、ノックセンサ
のための故障識別は不要である。これは、ノックセンサ
がその信号によって内燃機関の運転状態を制御すること
がないためである。しかし回転数が閾値より上にある領
域では、ノックセンサから評価できる信号を受け取らな
い場合に、故障識別装置が対応する信号を発する。

これに対応する運転パラメータの調節、すなわちこの
場合は点火時期の調節の様子を、第１図ｄに例示する。

例として示したこの運転状態では時間の経過とともに
次のような動作を行うこととなる。すなわち領域Ａでは
回転数が閾値の下にあり、閾値は、内燃機関にノックが
生じる恐れのある運転が開始されることを表示する。上
述のように、この場合は、同じことが負荷要求すなわち
負圧表示にも適用される。第１図ｂに示すように、ノッ
クセンサは領域Ａでは信号を発しないが、故障識別はな
されなていない。これは、いずれにせよこの領域ではノ
ックが生じることがあり得ず、したがってノックセンサ
の信号は必要がないためである。点火時期は、ノック制
御とは関係のない別の運転パラメータにもとづいて制御
される。

領域Ｂでは回転数が閾値を越え、ここではノックセン
サの反応が期待され、ノックセンサの信号は、ノック状
態か否かを判断するために処理される筈である。しかし
第１図ｂに示すように、ノックセンサからの評価できる
信号がなく、このときは故障識別装置は第１図ｃのよう
に反応し、その旨の信号を発する。

したがって、いかなる場合にも内燃機関のノック運転
を避けるために、点火時期は遅い方向に調整される。し
かしこの場合は、内燃機関が最適に運転されないことに
なる。このような遅くなる方向への点火時期の調節は、
故障識別の信号が現れると直ちに行われるのではなく、
ある程度の数の点火がなされた後に漸く始められるので
ある。このための時間をｔで表している。運転状態の急
激な変化がないように、点火時期は飛躍的に遅い値に調
整されるのでなく、到達すべき遅い値へと徐々に変化す
るため、運転状態の飛躍的な変化が避けられる。領域Ｃ
で回転数が再び閾値以下に低下するまで、すなわちノッ
クセンサ信号が考慮されなくなって故障識別装置がもは
や信号を発しなくなるまで、この予備調節した遅い値に
点火時期が維持される。領域Ｃでは、点火時期は、ノッ
ク制御と無関係に別の運転パラメータに基づいて得られ
る値へと再び変化する。しかしこの変化は急激に行われ
るのでなく、これも通常のデジタル技術でなされるよう
に徐々に調節される。

たとえば領域Ｄにおいて、回転数が再び閾値を越えて
上昇すると、ノックセンサ故障時の点火時期は再び直ち
に遅い値へと調整される。この領域でノックセンサの故
障が突然に直って対応する出力信号が生じると、予備調
節した遅い値への制御から、再びノック制御による制御
へと移行し、領域Ｅでは点火時期はノック制御にもとづ
いて決定される。このような予備調節した値からノック
制御した値への移行も、滑らかに行われる。領域Ｆで示
したように、この運転の間にノックセンサが改めて故障
すると、ノックセンサの点検が幾度も反覆される一定時
間ｔの経過後、安全のための遅い領域への点火時期の調
節が行われる。

最後にＧは、回転数が再び閾値の下へ低下し、従って
ノック制御が点火時期のような運転パラメータには再び
影響しなくなる領域を表している。

発明の効果 以上述べたように本発明によると、ノックセンサが故
障したときの、走行快適性を損なう点火時期の急激な変
化を避けることが可能となる。また、ノックセンサが再
び動作するようになると、ある運転段階の後に直ちにノ
ック制御運転を開始することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における運転パラメータを示
すタイムチャートである。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部点火式の内燃機関において欠陥のある
   ノックセンサのための故障識別装置を設けて、少なくと
   もノックのおそれのある機関運転領域において、ノック
   センサの故障時に点火時期を遅れの方向へ変化させるに
   際し、故障時の点火時期の変化を徐々に行い、かつ、 ノックセンサが故障のない状態に戻ったことをノックセ
   ンサの故障識別信号で認識したときに、点火時期を、そ
   のときの値から、再び前もって設定されたマップ値に向
   けて進む方向へ、徐々に変化させることを特徴とするノ
   ック制御された内燃機関の運転方法。
2. 【請求項２】点火時期を変化させる前に、ノックを避け
   るためにノック信号を継続的に監視しながら、一定の時
   間だけ待ち動作を行うことを特徴とする請求項１記載の
   ノック制御された内燃機関の運転方法。
3. 【請求項３】ノックセンサが故障したことを記憶し、か
   つ、この記憶内容を、総合判断方式の枠内で呼び出すこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のノック制御され
   た内燃機関の運転方法。