JP2729328B2 - ノッキング制御装置 - Google Patents

ノッキング制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 エンジンのノック発生を検出して点火時期を制御する
ノッキング制御装置に関し、 ノック発生の有無を精度良く判定できるようにするこ
とを目的とし、 エンジンのノッキングを検出するノックセンサと、該
センサから得られるノッキング信号のピークを保持する
ピークホールド回路と、該ピークホールド回路の出力を
A/D変換するA/D変換器と、今回のA/D変換値との比較結
果で増減される第1のバックグランドを設定し、今回の
A/D変換値大のときは該第1のバックグランドを増加方
向に更新し、また今回のA/D変換値小のときは該第1の
バックグランドを減少方向に更新する第1のバックグラ
ンド計算手段と、今回のA/D変換値と前記第1のバック
グランドに所定値を掛けた値とを比較し、今回のA/D変
換値小のときは第2のバックグランドを該第1のバック
グランドと同方向に更新し、また今回のA/D変換値大の
ときは該第2のバックグランドを減少方向に更新する第
2のバックグランド計算手段と、前記第1のバックグラ
ンドと前記第2のバックグランドとの違いに応じてノッ
ク判定係数の値を可変するノック判定係数可変手段とを
備えるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エンジンのノック発生を検出して点火時期
を制御するノッキング制御装置に関する。
エンジンの点火時期を上死点より進角側に移すとトル
クを増大させることができるが、あまり進角側に移し過
ぎるとノック(ノッキング)が発生する。ノックは搭乗
フィーリングを悪化させるだけでなく、エンジン破損等
の原因にもなるので、点火進角はノック発生限界直前を
目標とするようにフィードバック制御するのが理想的で
ある。
〔従来の技術〕
エンジンのノッキングは圧電素子等のノックセンサを
エンジンブロックに取付けて検出する。このセンサはエ
ンジンに発生するノック以外の振動(ノイズ)等も検出
するため、ノック制御処理ではノックとノイズを識別す
る必要がある。
従来、ノックセンサの出力を平均化して定常的なバッ
クグランド(ノイズレベル)BGを求め、これに所定のノ
ック判定係数Kを掛けた値K*BGをノイズ判別レベルと
して使用する方法がある。この方法ではノックセンサの
瞬時またはピークホールド出力VPiをノイズ判別レベル
K*BGと比較し、その大小関係で点火進角を制御する。
例えばセンサ出力がノイズ判別レベルを越えたらノック
発生と判定し、点火進角を減少する(点火時期を遅くす
る)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来のBGは VPi>BGi-1のときBGi=BGi-1+1 VPi<BGi-1のときBGi=BGi-1−1 なる式で増減されるため、第7図(a)のようにノック
が無ければVP,BGの頻度分布の中心は一致するが、
(b)のようにノックが発生するとBGの頻度中心はVPの
中心より大きい方へ移動する。従って VPi>K*BGiでノック有り VPi<K*BGiでノック無し と判定する場合、第8図(a)でノック有りと判定でき
る範囲の一部が同図(b)ではノック無しと誤判定され
る欠点がある。ノック無しと判定すると遅角頻度が減少
するので、BGは益々大きい方へずれ、遂には全てノック
無しと誤判定する。
本発明はノック判定係数KにバックグランドBGの変化
を反映させることにより、上述した問題点を解決しよう
とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の構成図で、101はノックセンサ、102
はセンサ出力の中からノック信号だけを通過させる中心
周波数7KHz程度のバンドパスフィルタ(BPF)、103はノ
ック信号のピークを検出して保持するピークホールド回
路、104はピーク電圧VPをA/D変換するA/D変換器、105は
点火制御用のコンピュータである。
このコンピュータ105はプログラムにより構成された
演算処理手段、つまり今回のA/D変換値との比較結果で
増減される第1のバックグランドを設定し、今回のA/D
変換値大のときは該第1のバックグランドを増加方向に
更新し、また今回のA/D変換値小のときは該第1のバッ
クグランドを減少方向に更新する第1のバックグランド
計算手段と、今回のA/D変換値と前記第1のバックグラ
ンドに所定値を掛けた値とを比較し、今回のA/D変換値
小のときは第2のバックグランドを該第1のバックグラ
ンドと同方向に更新し、また今回のA/D変換値大のとき
は該第2のバックグランドを減少方向に更新する第2の
バックグランド計算手段と、前記第1のバックグランド
と前記第2のバックグランドとの違いに応じてノック判
定係数の値を可変するノック判定係数可能手段とを備え
る。
〔作用〕
第2図は動作波形図である。4気筒エンジンの場合、
#1→#3→#4→#2→#1の気筒順にTDC(上死
点)が到来する。トルクを増大するため点火はTDCより
進角側で行われる。ノックは一般にTDCより遅角側で発
生するので、コンピュータ105はピークホールド回路103
の出力VPが安定したタイミングでA/D変換器104のA/D値
を取込み、その直後に次の取込みに備えてピークホール
ド値をリセットする。
コンピュータ105内では2種類のバックグランドBG,BG
2を演算して点火時期の制御を行う。
第1のバックグランドBGは前述したようにA/D変換値V
Pの大きさに応じて変化するため、ノイズだけの場合に
は小さく、ノックが発生すると大きくなる。
第2のバックグランドBG2は、VPi<K2*BGiのときは
第1のバックグランドBGと同じ変化をするが、VPi>K2
*BGiのときは第1のバックグランドBGから離れるよう
に変化をする(例えば減少する)。所定値K2は例えば1.
5である。
第3図はVP,BG,BG2の各値と発生頻度との関係を示し
ている。同図(a)に示すように、ノックなしの場合VP
は正規分布となる。これに対しノック有りの場合VPは分
布中心が右側(VP大の方向)へずれ、同図(b)に示す
ように正規分布ではなくなる。
第1のバックグランドGBはいずれの場合でもVPの分布
中心となる。これに対し、VPi>K2*BGのときに第2の
バックグランドBG2を第1のバックグランドBGとは逆に
減少させるようにすると、ノック有りのVPの分布特性右
端(K2*BGより大きい部分)があたかも左端にあるよう
に扱われる。一例として VPi>1.5*BGiのときBG2i=BG2i-1−1 1.5BGi≧VPi>BGiのときBG2i=BG2i-1+1 VP1≦BGiのときBG2i=BG2i-1−1 とする。
このようにすると、ノック無しの場合は第3図(a)
のようにBGとBG2は頻度分布的に互いに概略同じ範囲内
(分布中心付近)で一致しているが、ノック有りの場合
は同図(b)のようにBGとBG2は頻度分布的に互いに逆
の方向に動くため、両者に差が生ずる。そこでこの差を
ノック判定係数Kに反映させることにより、ノック判定
レベルK*BGは可変値となり、K値の変化方向を適正化
すれば確実にノック発生を防止できる。尚、「頻度分布
的に」とは、BG,BG2の値を1点1点見るとノック無しで
も計算式によっては一時的に離れることもあるが、全体
として巨視的(頻度分布的)に見れば同じ範囲内で分布
点が集中している、ノック有りの場合はその分布点が互
いに離れる、という意味を指す。
〔実施例〕
第4図はエンジンシステムの一例を示している。図
中、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
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、ニュートラル・スタート・スイッチ(A/T車の場
合)13、エアコン(A/C)14、スタータ15、バッテリ16
等がある。
このコンピュータ11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21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。
このシステムにノックセンサ101を追加し、コンピュ
ータ11は前述したノック制御を行う。
第5図は第4図のエンジン制御系をブロック化して示
したものである。コンピュータ11はCPU31を中心にアナ
ログ入力用のインタフェース32とデジタル入力用のイン
タフェース33を備え、インタフェース32で取り込んだ信
号A/Dコンバータ34でデジタル化してCPU31に入力する。
CPU31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ースである。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1図のコンピュータ105はエンジンコントロール・
コンピュータ11と考えることができ、この場合はA/D変
換器104は内蔵のもの(34)を使用できる。
第6図は本発明の処理を示すフローチャートで、
(a)はBG,BG2計算A,B、(b)はK値計算C、(c)
はノック判定Dの各処理である。(a)の処理はピーク
ホールド値VPのA/Dタイミング毎に起動され、BG計算
A、BG2計算Bの順に実行される。
BG計算AはステップS1〜S3からなる。ステップS1は今
回A/D変換したピーク値VPiを前回までのバックグランド
(平均値)BGi-1と比較する処理である。ここでVPi>BG
i-1と判定されたらステップS2でBGiをインクリメント
し、VPi<BGi-1と判定されたらステップS3でBGiをデク
リメントする。
BG2計算BはステップS4〜S7からなる。ステップS4で
は今回のピーク値VPiを、今回の第1のバックグランドB
Gに所定値K2(例えば1.5)を乗じた値(K2*BGi)と比
較し、VPiが大きければ、ステップS7で第2のバックグ
ランドBG2iをデクリメントする。ステップS4でVPiが小
さいと判定されたらステップS5でBGiと比較し、VPi大で
あればBG2iをインクリメントする。しかし、ステップS5
でVPiを小であればステップS7でBG2iをデクリメントす
る。このステップS5からステップS6またはS7への流れは
BGと同じである。BG2特有の処理はステップS4からステ
ップS7への流れである。これらのフローによれば、ノッ
クがほとんどない場合、BGとBG2の求め方は同じ要領で
あるため、同じ範囲に位置する、例えばノックがほとん
どなく、VPiがBGの前後で微動作している場合はBGも同
じように追従する。BG2もBGと同様で、両者共分布中心
付近に位置する。ところが大きいノックが発生し、VPi
がK2*BGiよりも大きいとBGは右方向に、GB2は左方向に
移動する。以上の説明はBG,BG2の値1つ1つではなく、
頻度分布としての動きを示したものである。
尚、K2の値を1.5としているが、これは車両実験によ
り、ノックが発生している時のVPiの値に基づくもの
で、車両の種類によってはこれに限るものではない。
(b)のK値計算CはステップS8,S9からなる。ステ
ップS8はベースK値の計算である。これは回転数NEから
マップ計算するのが一般的である。ステップS9は最終K
値の計算である。
ここではBG,BG2の比を用いてK値を計算する。
上式の右辺第2項はBGとBG2の差であってもよい。
ノック判定DはステップS10だけの簡単な処理であ
る。この処理ではステップS9で計算されたK値をBGi
掛けてノック判定レベルとし、それをVPiと比較してノ
ックの有無を判定する。ここでノック有りと判定された
ら点火タイミングを遅角させ、またノック無しと判定さ
れたら進角させるが、これは別の進角値計算処理で行
う。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、ノック発生時に差
が広がる2種類のバックグランドを用いてノック判定係
数を修正するので、従来のようにノック判定係数を固定
的に設定する方法より判別精度が高く、誤動作の少ない
ノック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、 第2図は第1図の動作波形図、 第3図は本発明の動作説明図、 第4図はエンジンシステムの構成図、 第5図はエンジン制御系のブロック図、 第6図は本発明の実施例のフローチャート、 第7図は従来のバックグランドの説明図、 第8図は従来のノック判定方法の説明図である。 図中、101はノックセンサ、103はピークホールド回路、
104はA/D変換器、105はマイクロコンピュータ、Aは第
1のバックグランド計算手段、Bは第2のバックグラン
ド計算手段、Cはノック判定係数可変手段、Dはノック
判定手段である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンのノッキングを検出するノックセ
    ンサ(101)と、 該センサから得られるノッキング信号のピークを保持す
    るピークホールド回路(103)と、 該ピークホールド回路の出力をA/D変換するA/D変換器
    (104)と、 今回のA/D変換値(VPi)との比較結果で増減される第1
    のバックグランド(BG)を設定し、今回のA/D変換値大
    (VPi>BGi-1)のときは該第1のバックグランド(B
    Gi)を増加方向に更新し、また今回のA/D変換値小(VPi
    <BGi-1)のときは該第1のバックグランドを減少方向
    に更新する第1のバックグランド計算手段(A)と、 今回のA/D変換値(VPi)と、前記第1のバックグランド
    (BGi)に所定値(K2)を掛けた値(K2・BGi)及び前記
    第1のバックグランド(BGi)とを比較し、今回のA/D変
    換値小(VPi>K2・BGi)であって且つA/D変換値(VPi
    が前記第1のバックグランド(BGi)よりも大きいと
    き、第2のバックグランド(BG2i)を増加方向に更新
    し、また今回のA/D変換値小(VPi<K2・BGi)であって
    且つA/D変換値(VPi)が前記第1のバックグランド(BG
    i)よりも小さいとき及び今回のA/D変換値大(VPi>K2
    ・GBi)のときは該第2のバックグランドを減少方向に
    更新する第2のバックグランド計算手段(B)と、 前記第1のバックグランドと前記第2のバックグランド
    との違いに応じてノック判定係数(K)の値を可変する
    ノック判定係数可変手段(C)とを備えてなることを特
    徴とするノッキング制御装置。
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JP3668497B2 (ja) * 1992-09-30 2005-07-06 株式会社日立製作所 内燃機関のノッキング検出方法及び点火時期制御方法

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