JP2785396B2

JP2785396B2 - 内燃機関のノック制御装置

Info

Publication number: JP2785396B2
Application number: JP31403489A
Authority: JP
Inventors: 中山　　昌昭; 榊原　　浩二
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH03175153A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、内燃機関のノック制御装置に関する。

［従来の技術］従来の内燃機関のノック制御装置では、ノックセンサ
から出力されるノックセンサ信号と、所定の作成方式で
作成したノック判定レベルとを比較してノック判定を行
い、ノック有りと判定した場合には点火時期を遅角さ
せ、ノック無しと判定した場合には点火時期を進角させ
て、エンジン燃焼を最適状態に保っている。

したがって、ノック判定レベルの作成はノック制御に
おいて重要な意味をもち、従来より例えば以下のような
各種作成方式が提案されている。

まず、ノックセンサ信号を積分したり平均化したりし
てノックセンサ信号の基本成分（以下、平均化信号とい
う）を求め、この平均化信号に連動してノック判定信号
を作成する方式が知られている（例えば、特開昭60−25
6539号公報）。

一方、特開昭60−243369号公報は、各気筒の所定区間
におけるノックセンサ信号の最大値をそれぞれ求め、各
最大値の分布の所定点（例えば、中央点）に位置する最
大値（以下、この最大値を、気筒別累積％値という）を
気筒別に求め、この気筒別累積％値に基づいてノック判
定レベルを決定するノック制御装置を提案している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、平均化信号を用いてノック判定レベル
を作成する前者のノック制御装置では、正確なノックセ
ンサ信号の平均値（積分値）の算出が必要であり、その
ために記憶領域及び計算処理が余分に必要となり、その
結果、装置構成が複雑化しまた、高速演算処理が必要と
なり、コスト的に問題があった。また、この様な複雑な
装置構成及び高速演算処理を用いないと実際にノックが
生じた場合上記平均値（積分値）が大きく変動して、ノ
ック判定レベルが大きく変動してしまうという問題もあ
った。

一方、気筒別累積％値に基づいてノック判定レベルを
決定するノック制御装置では、例えば、気筒別累積％値
を50％とすると、出現確率が50％である最大値、すなわ
ち気筒別累積50％値に基づいてノック判定レベルを決定
しているので、実際にノックが生じて異常に大きな最大
値が出現しても気筒別累積％値及びノック判定レベルが
大きく変動してしまうという問題は相当、解消される。
すなわち、気筒別累積50％値が実際のノック発生に影響
されることは希れである。また、このノック制御装置で
は、所定区間内の最大値はピークホールドすればよく、
上記複雑な装置構成、または高速演算処理は不必要とな
る。

しかしながら、こうした気筒別の累積％値に基づいて
ノック判定レベルを決定する上記従来のノック制御装置
では、ノック判定レベルが気筒別には１サイクル期間ご
とにしか更新されないので、例えばレーシング時の如
く、急激にエンジンの運転条件が変動する場合などにお
いて、この急激なエンジンの運転条件の変動に対しノッ
ク判定レベルの追従が遅れるという問題が生じた。

本発明は上記した問題点に鑑み、気筒別累積％値に基
づいてノック判定レベルを決定する場合において、エン
ジン運転条件の変動に対して優れた追従が可能なノック
制御装置を提供することを、その解決すべき課題として
いる。

［課題を解決するための手段］本発明のノック制御装置は第１図に示すように、内燃
機関のノックを検出してノックセンサ信号を出力するノ
ックセンサと、該ノックセンサ信号に基づいてノック判
定を行なうノック判定手段と、該ノック判定手段のノッ
ク判定結果に基づいてノック制御要素を調整するノック
調整手段とを備える内燃機関のノック制御装置におい
て、前記ノック判定手段は、各所定区間内毎に気筒別に
ノックセンサ信号の最大値を検出する最大値検出手段
と、上記最大値に基づいて気筒の区別なく前記最大値セ
ンサ信号の全気筒平均値を算出する全気筒平均値算出手
段と、該全気筒平均値を気筒別に補正するための気筒別
補正値を前記最大値との大小比較結果に基づいて算出す
る気筒別補正値算出手段と、前記全気筒平均値と前記気
筒別補正値とを加算して気筒別にノックセンサ信号の所
定の気筒別累積％値を算出する気筒別累積％値算出手段
と、前記気筒別累積％値に基づいてノック判定レベルを
決定し、前記ノックセンサ信号の最大値と前記ノック判
定レベルとを気筒別に比較してノックの有無を判別する
ノック有無判別手段とを備えることを特徴としている。

［作用］このノック制御装置では、ノック判定手段はノック判
定レベルの作成を以下にして行う。

（ａ）各所定区間（例えば、上死点後10℃Ａから上死点
後90℃Ａまで）に、気筒別に検出されたノックセンサ信
号の最大値を検出し、（ｂ）この最大値に基づいて気筒の区別なくノックセン
サ信号の全気筒平均値を算出し、（ｃ）前記最大値の検出毎に気筒別補正値を算出し、（ｄ）全気筒平均値と気筒別補正値とを加算して気筒別
にノックセンサ信号の所定の気筒別累積％値を算出し、（ｅ）気筒別累積％値に基づいてノック判定レベルを決
定し、（ｆ）ノックセンサ信号の最大値とノック判定レベルと
を気筒別に比較してノックの有無を判別する。

すなわち、ノック判定レベルは、最大値を検出する毎
に更新される全気筒平均値を１サイクル毎に更新される
気筒別補正値で補正して作成される。したがってノック
判定レベルは、１点火毎に更新される。

［実施例］本発明のノック制御装置の一実施例を、以下、図面に
基づいて説明する。

実施例の構成図を第２図に示す。

このノック制御装置は、ノックセンサ201、バンドパ
スフィルタ202、ピークホールド回路（最大値検出手
段）203、負圧センサ204、A/Dコンバータ205、クランク
角センサ206、波形整形回路207と、I/Oポート208、バス
209、CPU210、ROM211、RAM212からなるマイコン装置
（全気筒平均値算出手段、気筒別補正値算出手段、気筒
別累積％値算出手段、ノック有無判別手段）２と、イグ
ナイタ（ノック調整手段）213とからなる。

ノックセンサ201により検出されたノック信号は、ノ
ッキング周波数成分のみを通過させるバンドパスフィル
タ202を介してピークホールド回路203に入る。ピークホ
ールド回路203は後述する所定区間（ノック判定区間）
にのみ作動し、所定区間内のノックセンサ信号の最大値
（最大振幅）Vpeakを保持する。保持されたノックセン
サ信号の最大値はA/D変換器205でA/D変換された後、I/O
ポート208に送られる。負圧センサ204で検出された機関
の吸気圧はA/D変換器205でA/D変換された後、I/Oポート
208に送られる。クランク角センサ206で検出されたクラ
ンク角信号は波形整形回路207で波形整形されて、I/Oポ
ート208に送られる。マイコン装置２の構成及び機能に
ついては周知であり説明を省略する。マイコン装置２は
最大値Vpeakから気筒別のノック判定レベルを算出し、
このノック判定レベルと最大値Vpeakの比較によりノッ
ク発生の有無を判定する。そして、マイコン装置２はイ
グナイタ回路213に制御信号（点火進角信号）を送り、
ノック有りと判定した場合には点火時期を遅角方向に、
ノック無しと判定した場合には点火時期を進角方向に補
正した点火信号をイグナイタ213に送る。

以下、本発明に関係するマイコン装置２の動作を第３
図〜第８図のフローチャートを参照して説明する。

第３図に示すメインルーチンでは、ルーチン実行中
に、各気筒の所定クランク角度で（詳しくは、気筒毎の
クランク角パルスのOFFタイミング）で、第４図の割込
みルーチンを実行している、第４図の割込みルーチンでは、OFFタイミング発生時
点から一定のクランク角度に相当する時間ΔT1が経過し
た時刻toをノック判定区間開始時点（以下、ゲートOPEN
時刻という）としてセットし、メインルーチンに復帰す
る。そして、時間が経過して時刻toと一致すると、第５
図の割込みルーチンを実行する。

第５図の割込みルーチンでは、ステップ502でノック
判定ゲートを開き（ノック判定区間を開始し）、ノック
センサ信号のピークホールド処理を開始する。次に、ス
テップ503でノック判定ゲートを閉じる（ノック判定区
間を終了する）迄の時間ΔT2が経過した時刻tcをセット
しメインルーチンに復帰する。そして、時間が経過して
時刻tcと一致すると、第６図の割込みルーチンを実行す
る。

第６図の割込みルーチンでは、ステップ602でノック
判定ゲートを閉じ（ノック判定区間を終了し）、次に、
ステップ603でピークホールド回路へのノックセンサ信
号の入力をカットする。次に、ステップ604でピークホ
ールド値のA/D変換を開始し、A/D変換終了後のステップ
605で最大値VpeakをRAM212に一時記憶する。更に、ステ
ップ606でノック判定要求フラグをセットしてメインル
ーチンに復帰する。

第３図のメインルーチンでは、上記したノック判定要
求フラグが立っているかどうかを適当なステップ間隔で
調べ（S303、S305）、このフラグが立っていれば、第７
図のノック判定ルーチンを実行する。

第７図のノック判定ルーチンでは、まずノック判定要
求フラグをOFFし（S702）、次にノック判定レベルを作
成する（S703）。なお、このステップ703は本発明の重
要部分であるため第８図、第９図を用いて後で詳細に説
明する。

次に、ノックの有無判別手段でノック判定を行う（S7
04）。このステップ704では、ステップ703で作成したノ
ック判定レベルＫ・V₅₀と前述のVpeakとを比較し、Vpea
k＞Ｋ・V₅₀のときにノック有りと判定してステップ705
へ進む。

なお、V₅₀は気筒別累積％値、Ｋは比例定数である。

また、Vpeak≦Ｋ・V₅₀のときノック無しと判定しステ
ップ706へ進みメインルーチンへ復帰する。ステップ705
では現在のノック遅角量AKに基本遅角量θ_１゜CA（CAは
クランク角）を加える。つまり現在の点火時期からθ_１
゜CAだけ遅角する。そしてステップ706へ進みメインル
ーチンへ復帰する。

メインルーチンのステップ307、308は所定時間毎（25
6ms毎）にノック遅角量AKを所定量θ_２゜CAだけ減少す
るステップである。つまりステップ307で256ms毎がどう
か判定し、256ms毎であればステップ308へ進み、ノック
遅角量AKをθ_２゜CAだけ減少する。そしてステップ309
へ進む。

次に、ステップ703について第８図、第９図を用いて
詳細を説明する。

まず、ステップ7031で第６図のステップ605でRAMにス
トアしたノックセンサ出力の最大値Vpeakを気筒別に取
り込む。

次に、気筒別累積％値産算出手段してのステップ7032
で最大値Vpeakの全気筒平均値VMALLに後述の気筒別補正
値ΔV₅₀を加算して、気筒別累積50％値V₅₀を作成する。
ただし、この気筒別累積50％値V₅₀は、各判定期間毎に
採取された最大値VPeakをその小から大へ順に並べた分
布における累積50％の値（すなわち、10個の最大値VPEA
Kを採取した場合には、その５番目の値）を意味する。
また、気筒別補正値ΔV₅₀は気筒別にサイクル毎に更新
される補正値を意味する。更に、上記全気筒平均値VMAL
Lは各最大値Vpeakの平均値である。すなわち、ステップ
7032では前点火迄の最大値Vpeakを反映した全気筒平均
最大値VMALLにサイクル前に更新した今回の点火気筒の
ΔV₅₀を加算する。

次に、ステップ7033で、エンジン条件毎に予め定めら
れた定数Ｋと気筒別累積50％値V₅₀とを乗じて気筒別ノ
ック判定レベルを作成する。

次に、気筒別補正値算出手段としてのステップ7034
で、上述の気筒別補正値ΔV₅₀値の更新を行なう。例え
ば、今回の点火が４気筒の内の第１気筒で行なわれたも
のとすると、４点火後に用いられる第１気筒の気筒別補
正値ΔV₅₀を更新する。

なお、第８図の符号ｉは、気筒番号を示し、順番に歩
進される。

この気筒別補正値ΔV₅₀の更新は以下のように行われ
る。

まず、今回取り込んだ最大値Vpeakと気筒別累積50％
値V₅₀とを比較して、Vpeak＞V₅₀の場合には現在の気筒
別補正値ΔV₅₀値に小さな所定値（例えばα）を加え
る。また、Vpeak＜V₅₀の場合には気筒別補正値ΔV₅₀値
から小さな所定値（例えばα）を減らす。このようにす
れば、加える場合も減らす場合も、加減量αは等しいの
で、Vpeak＞V₅₀とVpeak＜V₅₀の期待値は等しくなり、気
筒別累積50％値V₅₀は結局、Vpeak分布の累積50％点に収
束する。なお、Vpeak＝V₅₀の場合、気筒別累積50％値V
₅₀は更新しない。

更に、全気筒平均値算出手段としてのステップ7035で
は、上述の各最大値Vpeakの全気筒平均最大値VMALLを各
点火毎に点火なましをして作成する。

以上説明してきた判定レベル作成の効果を第９図を用
いて説明する。第９図は過度状態における判定レベルの
応答性を示すものである。（ａ）は本来あるべき目標値
とするノック判定レベル、（ｂ）は本実施例の作成方法
によるノック判定レベル、（ｃ）は従来方法によるノッ
ク判定レベルを表わす。なお、従来方法はノックセンサ
信号の気筒別平均値を４点火なましして作成したものを
表わす。

第９図からわかるように、本実施例のノック判定レベ
ルの作成方式の方が従来の方式よりも格段に応答性に優
れていることがわかる。すなわち、本実施例では、毎点
火毎に更新される最大値Vpeakの全気筒平均最大値VMALL
に基づいて気筒別累積50％値V₅₀を作成しているため、
ノック判定レベルは毎点火毎に更新され、その結果、過
度状態においてノック判定レベルはエンジンの運転条件
変動に良好に追従することができる。

また、従来装置の気筒別平均値のなまし回数が４であ
るのに対し、本実施例の全気筒平均値VMALLのなまし回
数を16にしたように、パラメータのなまし回数を多く設
定することができ、定常時においても従来方法より安定
したノック判定レベルを作成することができる。

なお、上記実施例では、気筒別補正値ΔV₅₀の更新の
際に、それに加減する所定値を±αと等しくして、気筒
別累積％値を気筒別累積50％値（気筒別のVpeak分布の
累積50％点）に収束させているが、もちろん、気筒別補
正値ΔV₅₀に加減する上記所定値の比率を加算時と減算
時とで変えることにより、任意の累積％値（例えば、累
積33％値、累積25％値など）に収束させることもでき
る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のノック制御装置は、気
筒別累積％値を用いてノック判定レベルを作成する場合
に、ノックセンサ信号の最大値に基づいて算出した全気
筒平均最大値と、最大値の検出毎に算出した気筒別補正
値とを加算して、気筒別に気筒別累積％値を算出し、こ
の気筒別累積％値に基づいてノック判定レベルを決定し
ているので、ノックセンサ信号の最大値を算出する度
に、ノック判定レベルが更新されることとなり、従来よ
りノック判定レベルの追従性（応答性）を大幅に向上す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のノック制御装置に対応するクレーム
対応図、第２図は本発明のノック制御装置の一実施例を
示す構成図、第３図〜第８図は上記実施例の装置の動作
を示すフローチャート、第９図は上記実施例の装置の効
果を示す比較特性図である。２……マイコン装置（全気筒平均算出手段、気筒別補正
値算出手段、気筒別累積％値算出手段、ノック有無判別
手段） 201……ノックセンサ 203……ピークホールド回路（最大値検出手段） 213……イグナイタ（ノック調整手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−294748（ＪＰ，Ａ) 特開平１−116283（ＪＰ，Ａ) 特開平１−285643（ＪＰ，Ａ) 特開平１−315649（ＪＰ，Ａ) 特開平３−70844（ＪＰ，Ａ) 特開平３−121269（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のノックを検出してノックセンサ
信号を出力するノックセンサと、該ノックセンサ信号に
基づいてノック判定を行うノック判定手段と、該ノック
判定手段のノック判定結果に基づいてノック制御要素を
調整するノック調整手段とを備える内燃機関のノック制
御装置において、前記ノック判定手段は、各所定区間内毎に気筒別にノックセンサ信号の最大値Vp
eakを検出する最大値検出手段と、上記最大値Vpeakに基づいて気筒の区別なく前記最大値V
peakの全気筒平均値VMALLを算出する全気筒平均値算出
手段と、該全気筒平均値VMALLを気筒別に補正するための気筒別
補正値ΔV₅₀を前記最大値Vpeakとの大小比較結果に基づ
いて算出する気筒別補正値算出手段と、前記全気筒平均値VMALLと前記気筒別補正値ΔV₅₀とを加
算して気筒別にノックセンサ信号の気筒別累積％値V₅₀
を算出する気筒別累積％値算出手段と、前記気筒別累積％値V₅₀に基づいてノック判定レベルVre
fを決定し、前記ノックセンサ信号の最大値Vpeakと前記
ノック判定レベルVrefとを気筒別に比較してノックの有
無を判別するノック有無判別手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のノック制御装置。