JP3193692B2 - 内燃機関のノック判定用学習値の学習方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
エンジンにおけるノックの発生を、点火後の燃焼室内に
イオン電流を流して検出するための基準レベルを学習す
る内燃機関のノック判定用学習値の学習方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関に発生するノックを検出
する装置としては、振動型ノックセンサを使用して、そ
のノックセンサから出力される信号に基づいてノックの
発生を検出する構成のものが知られている。このような
ノック検出装置では、ノックセンサからの出力信号の
内、所定の周波数帯域の信号を抽出して、その抽出した
信号を処理してノックを検出するように構成してある。

【０００３】また、イオン電流を利用してノックを検出
する方法としては、例えば特開昭５８−７５３６号公報
に記載の方法のように、検出したイオン電流に対応する
イオン信号の振幅および幅よりノックを検出（判定）す
るものが知られている。この例にあっても、スパークノ
イズがイオン信号に重畳するのを防止するため、イオン
信号の検出を点火から所定時間遅延してから行ってい
る。そして、このようなイオン電流によるノックの検出
方法の場合にあっても、上記ノックセンサの場合同様、
イオン電流の内の所定の周波数帯域（ノック周波数成
分）の信号をピークホールドして信号処理するものが知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、振動型ノッ
クセンサを使用するノックの検出方法では、エンジンが
回転している間のノックセンサの出力信号を測定し、測
定した出力信号の平均値をノック判定のための基準レベ
ルに設定し、その基準レベルと点火後に測定した出力信
号の信号レベルとを比較し、その比較結果に基づいてノ
ックの発生を検出する方法が知られている。このような
ノックの検出方法は、イオン電流を使用するノックの検
出方法においても試みられている。

【０００５】この場合、基準レベルは、ノックによるノ
ック信号が重畳していないイオン電流の信号レベルを検
出し、検出した信号レベルから学習して設定している。
ところで、信号レベルを検出した際に毎回のように学習
を実施していると、イオン電流の信号レベルに異常があ
る場合でも学習することになるので、誤った学習を実行
する確率が多くなる。このため、前回学習した学習値が
異常である場合にのみ学習をして、誤学習の確率を低く
することが試みられている。また、学習を確実にするた
めに、ノック信号の変動を監視し、ノックが発生した
り、完全なノッキング状態ではないが軽度のノック（ト
レースノック）が発生して、ノック信号に変動がある場
合は、学習を行わないように構成されるものである。

【０００６】このような学習方法にあっては、学習値に
異常があっても、ノック信号に変動があると、学習は実
行されず、したがって異常のある学習値が保存され続け
ることになる。つまり、学習値が異常であると、この学
習値に基づいて行うノックの検出ができないことにな
る。このため、点火時期を遅角させてノックの発生を抑
制することができなくなり、ノック状態が持続すること
になった。

【０００７】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る内燃機関のノック判定用学
習値の学習方法は、イオン電流によって検出するノック
信号に基づいてノックを検出するために、ノック判定用
学習値を学習する際に、ノック信号の変動の有無を検出
し、変動を検出した際には点火時期を遅角して変動を解
消し、ノック信号が略安定した状態でノック判定用学習
値を学習するように構成している。

【０００９】

【発明の実施形態】本願に係る発明は、内燃機関の燃焼
室内に点火毎に発生するイオン電流により検出するノッ
ク信号に基づいて内燃機関に発生するノックを検出する
ための内燃機関のノック判定用学習値の学習方法であっ
て、ノック判定用学習値の学習に際して複数のノック信
号により演算したノック信号の変動の有無を検出し、ノ
ック信号の変動を検出した際にはノック信号の変動が減
少するように点火時期を遅角し、ノック信号が略安定し
た状態でノック判定用学習値の学習を実施することを特
徴とする内燃機関のノック判定用学習値の学習方法であ
る。

【００１０】このような構成のものであれば、例えば、
トレースノックによってノック信号が変動した場合で
も、その変動を検出して点火時期を遅角するので、トレ
ースノックを終息させることが可能になる。トレースノ
ックが終息することにより、ノック信号の変動が微小に
なり、ノック信号が略安定した状態でノック判定用学習
値を学習するので、異常な値のノック判定用学習値が保
存されている場合にも学習をすることが可能になる。し
たがって、ノック判定用学習値に基づいてノックの発生
を検出すれば、ノック判定用学習値を効率よく更新する
ことが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に概略的に示したエンジン１００は、自
動車用の３気筒のもので、その吸気系１には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２
が配設され、その下流側にはサージダンク３が設けられ
ている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍に
は、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、その燃料噴射弁
５を、電子制御装置６により各気筒毎に独立して噴射す
べく制御するようにしている。燃焼室３０を形成するシ
リンダヘッド３１には、火花を発生するとともにイオン
電流の電極となるスパークプラグ１８が取り付けてあ
る。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定
するためのＯ₂センサ２１が、図示しないマフラに至る
までの管路に配設された三次元触媒２２の上流の位置に
取り付けられている。

【００１２】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１と、Ａ／Ｄコンバータ１０とを具備
してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成さ
れている。入力インタフェース９には、、サージタンク
３内の圧力を検出するための吸気圧センサ１３から出力
される吸気圧信号ａ、エンジン１００の回転状態を検出
するためのカムポジションセンサ１４から出力される気
筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエン
ジン回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１
５から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開
閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６から出力
されるＩＤＬ信号ｄ、エンジンの冷却水温を検出するた
めの水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記し
たＯ₂センサ２１から出力される電流信号ｈ等が入力さ
れる。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴
射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ
１８に対してイグニッションパルスｇが出力されるよう
になっている。このスパークプラグ１８には、高圧ダイ
オード２３を介してイオン電流を測定するためのバイア
ス用電源２４が接続されている。このバイアス電源２４
とイオン電流測定のための回路２５及びその測定方法そ
れ自体は、当該分野で知られている種々の方法が使用で
きる。なお、この実施例においては、気筒毎にイオン電
流が検出できる構成で、したがって気筒毎にノックの検
出ができるものである。

【００１３】電子制御装置６には、吸気圧センサ１３か
ら出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジ
ン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基
本噴射時間を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちイン
ジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電
時間により燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応
じた燃料を吸気系１に噴射させるためのプログラムが内
蔵してある。また、このようにエンジン１００の運転を
制御する一方、点火毎に流れるイオン電流を検知してノ
ックを検出するように、電子制御装置６はプログラミン
グしてある。すなわち、エンジン１００の燃焼室３０内
に点火毎に発生するイオン電流により検出するノック信
号に基づいてエンジン１００に発生するノックを検出す
るためのものであって、ノック判定用学習値（以下、学
習値と称する）の学習に際して複数のノック信号により
演算したノック信号の変動の有無を検出し、ノック信号
の変動を検出した際にはノック信号の変動が減少するよ
うに点火時期を遅角し、ノック信号が略安定した状態で
学習値の学習を実施するプログラムが電子制御装置６に
内蔵してある。

【００１４】このイオン電流によるノック判定用学習値
の学習プログラムの概要は、図２に示すようなものであ
る。なお、学習値ＫＮＫＫＧは、エンジン１００の運転
状態すなわちエンジン回転数及び負荷の大きさにより学
習領域である学習ゾーンを設定しておき、それぞれの学
習ゾーン毎に学習を実施するようにするものであってよ
い。一例としては、エンジン回転数の高低により３つの
領域を設定し、かつ負荷の大きさにより２つの領域を設
定するものである。したがって、学習ゾーンとしては、
エンジン回転数と負荷との組み合わせにより、６つの学
習ゾーンが設定される。これら複数の学習ゾーンは、電
子制御装置６の記憶装置８内に保存してあり、それぞれ
の学習ゾーンに対して、ノック検出のための基準信号レ
ベルであるバックグラウンドレベルが、学習更新されて
記憶される。

【００１５】学習に際しては、まず、検出したイオン電
流からノック信号のＡ／Ｄ変換を実施し、その変換結果
を信号レベルＮＩＯＮＫＮＫとする。ノック信号は、一
般的に、燃焼が開始され最大燃焼圧を過ぎた時点近傍に
発生することが分かっているので、その時点の前後を含
む期間を設定し、その期間におけるイオン電流によるノ
ック信号の信号レベルＮＩＯＮＫＮＫから検出するよう
にしてある。次に、学習ゾーンに記憶してあるこの時の
学習値ＫＮＫＫＧに係数を乗じてノック信号が重畳して
いない信号レベルか否かを判定する。

【００１６】バックグランドレベルの学習値ＫＮＫＫＧ
は、異常値であることが検出された際に、学習するよう
に構成してある。具体的には、まず、保存してある学習
値ＫＮＫＫＧが、ノック信号の信号レベルＮＩＯＮＫＮ
Ｋを今回の測定したものを含む過去の所定個例えばＮ
（整数）個抽出して平均した平均値ＡＶＧに、所定値α
を加算した値を上回っているか否かを判定し、上回って
いる場合は保存してある学習値ＫＮＫＫＧが異常である
と判定して後述する手順で学習を行い、以下である場合
は、学習値ＫＮＫＫＧが小さい場合の異常を判定する。
この小さい場合の異常判定は、保存してある学習値ＫＮ
ＫＫＧがイオン電流の平均値ＡＶＧに所定値αを減算し
た値を上回っているか否かを判定し、上回っている場合
は異常でないと判定し、以下である場合は、ノック信号
の変動率が所定率ＫＮＫＬＶＬを下回っているか否かを
判定する。ノック信号の変動率が所定率ＫＮＫＬＶＬを
下回っている場合は学習値ＫＮＫＫＧが異常であると判
定し、後述する手順でバックグランドレベルの学習を実
行する。これとは逆に、ノック信号の変動率が所定率Ｋ
ＮＫＬＶＬ以上である場合は、このルーチンを終了す
る。

【００１７】以上の構成において、学習条件が成立して
いる場合には、次の手順でバックグランドレベルの学習
値ＫＮＫＫＧの学習を行う。ステップＳ１では、学習条
件が成立していないか否かを判定し、成立している場合
はこのプログラムを終了し、成立していない場合はステ
ップＳ２に進む。ステップＳ２では、ノック信号の変動
があるかないかを判定し、変動がある場合にはステップ
Ｓ３に進み、変動がない場合にはステップＳ４に移行す
る。変動の検出は、今回測定したイオン電流の信号レベ
ルＮＩＯＮＮＫＮから平均値ＡＶＧを減算し、その偏差
を平均値ＡＶＧで除してノック信号の変動率を演算す
る。この得られた変動率が所定変動率ＫＫＮＫＬＶＬを
下回っているか否かを判定して、変動の検出を行うもの
である。変動は、ノックが発生している際に大きくな
り、ノックが発生していない場合に小さくなる。

【００１８】ステップＳ３では、バックグランドレベル
の学習ができるようにノック信号の変動を抑えるため
に、点火時期を遅角させる。遅角する量は、一度でノッ
ク信号の変動が終息するような大きなものではなく、徐
々に変動が終息する程度に設定する。そして、点火時期
を遅角させた後、再度ステップＳ２を実行し、ノック信
号の変動が所定変動率ＫＫＮＫＬＶＬを下回る状態にな
ったか否かを判定し、変動が小さくなっていない場合
は、さらにステップＳ３を実行する。すなわち、ノック
信号の変動が終息するまで、繰り返しステップＳ２及び
ステップＳ３を実行する。ノック信号の変動が所定変動
率ＫＫＮＫＬＶＬを下回る状態になった場合は、ステッ
プＳ４では、バックグランドレベルの学習を実施する。
この後、ステップＳ５では、一旦遅角させた点火時期を
通常のノックが発生してない運転状態の点火時期に進角
させる。

【００１９】このような構成において、学習条件が成立
しているにもかかわらず、例えばトレースノックが発生
していることによりノック信号の変動が大きいために、
バックグランドレベルの学習が実施できないような運転
状態にあっては、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と
進み、学習が可能となるように、言い換えれば、ノック
信号の変動が小さくなるように、点火時期を遅角する。
変動が比較的大きく、再度ステップＳ２を実行した際
に、未だに所定変動レベルを下回っていない場合は、ス
テップＳ２→Ｓ３を繰り返し実行する。そして、点火時
期を遅角することにより、図３に示すように、トレース
ノックが減少してノック信号の変動が小さくなるつまり
ノック信号の変動が略安定した状態になると、制御は、
ステップＳ２→Ｓ４→Ｓ５と進んで、バックグランドレ
ベルの学習を実施して学習値ＫＮＫＫＧを更新するとと
もに、遅角させた点火時期をその時の運転状態に合致し
た正常な点火時期に制御する。

【００２０】この結果、微小なノックが発生しているこ
とにより、学習が不能になって、異常な学習値ＫＮＫＫ
Ｇのためにノックの発生を検出できないと言った不具合
を解消することができる。したがって、エンジンの運転
状態のいかんにかかわらず適切にバックグランドレベル
の学習を実施することができる。これに加えて、学習値
ＫＮＫＫＧが異常な値を示した際にのみ学習を実施して
学習頻度を少なくしていることにより、学習値ＫＮＫＫ
Ｇを誤学習するのを防止することができるとともに、エ
ンジン１００の運転状態に対応した学習値ＫＮＫＫＧに
更新することができる。

【００２１】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。その他、各部の構成は図示例に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、例え
ば、トレースノックによってノック信号が変動した場合
でも、その変動を検出して点火時期を遅角するので、ト
レースノックのような微小なノックも終息させることが
できる。また、ノック信号の変動が収束して、ノック信
号が略安定した状態で信号レベルを学習するので、その
時の内燃機関の運転状態のいかんにかかわらず学習をす
ることができる。したがって、学習値に基づいてノック
の発生を検出すれば、学習値を効率よく、かつ精度よく
更新することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の概略的な制御手順を示すフローチャ
ート。

【図３】同実施例の作用説明図。

【符号の説明】

６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １０…Ａ／Ｄコンバータ １１…出力インターフェース ３０…燃焼室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−164552（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159208（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−103877（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315647（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−247014（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−39770（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−164552（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の燃焼室内に点火毎に発生するイ
   オン電流により検出するノック信号に基づいて内燃機関
   に発生するノックを検出するための内燃機関のノック判
   定用学習値の学習方法であって、ノック判定用学習値の学習に 際して複数のノック信号に
   より演算したノック信号の変動の有無を検出し、 ノック信号の変動を検出した際にはノック信号の変動が
   減少するように点火時期を遅角し、 ノック信号が略安定した状態でノック判定用学習値の学
   習を実施することを特徴とする内燃機関のノック判定用
   学習値の学習方法。