JP4642808B2 - 内燃機関用ノック制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の燃焼時に生じるイオン量（イオン電流）に基づいて内燃機関のノッキング（以下、「ノック」と略称する）の発生を検出し、内燃機関の制御パラメータ（点火時期など）をノック抑制方向に補正する内燃機関用ノック制御装置に関するものである。

一般に、内燃機関においては、各気筒の燃焼室内に導入された空気および燃料（混合気）をピストンの上昇により圧縮し、爆発工程において、燃焼室内の点火プラグに高電圧を印加することにより、点火プラグに発生する電気火花で圧縮混合気を燃焼させ、このときの爆発エネルギをピストンの押し下げ力として取り出し、回転出力に変換している。

上記爆発工程において気筒の燃焼室内で燃焼が行われると、燃焼室内の分子が電離（イオン化）するので、爆発工程の直後に、燃焼室内に設置されたイオン電流検出用の電極に高電圧を印加すると、電荷を有するイオンがイオン電流として流れる。また、イオン電流は燃焼室内の燃焼状態に応じて敏感に変化することが知られており、したがって、イオン電流の状態を検出することにより、気筒内の燃焼状態（失火やノックの発生）を判別することができる。

そこで、従来から、イオン電流の状態を検出することにより内燃機関のノック発生を検出する装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載の内燃機関用ノック制御装置においては、イオン電流よりノックに相当する周波数帯をバンドパスフィルタによりノック信号として抽出し、ノック信号を所定レベルと比較して得られたノックパルスのパルス数によりノックを判定する。

ノックと近似した周波数を有しバンドパスフィルタを通過可能なノイズがイオン電流に発生した場合ノイズに対応したパルスが発生するが、これを考慮して、検出したパルス数を平均化処理し、平均パルス数をノックパルス数より減算した結果をノックに対応したパルス数として、これに対応した分だけ遅角制御量を増加させる。

また、ノックセンサでノック発生時の振動を検出する際に、エンジンの動弁系バルブの着座ノイズを回避するように構成した装置も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
上記特許文献２に記載の内燃機関用ノック制御装置においては、最初のノック検出信号が検出されると同信号が設定レベル領域内にあるときにこれをバルブの着座ノイズと見なし、このノック検出信号が得られた気筒に着目し、その時点より予め設定されたノイズの再発を検出する期間Ｔｓをカウントする再発検出期間タイマを駆動させる。そして、ノイズ回避装置は再発検出期間タイマが期間Ｔｓカウント完了前に、同一気筒より設定レベル範囲内にある次のノック検出信号を検出すると同ノック検出信号をバルブの着座ノイズと判定してノックに対応する遅角処理をキャンセルする。

内燃機関の運転状態によっては、ノックが発生していないにもかかわらず、イオン電流にノック周波数と同一の振動成分のノイズが重畳する場合があることが知られている。
また、エンジンによっては、ノックの発生によらず、筒内に圧力の脈動の発生するものがあり、この圧力脈動の発生にともなって、イオン電流の波形上にも振動成分が重畳することが知られている。さらに、筒内圧力の脈動ノイズは、ノック発生と誤判定されることから、点火時期の遅角側への補正設定と、燃料のリッチ側への補正設定とを招くので、脈動ノイズの発生頻度および振動振幅強度がともに増加する傾向になることも実験的に知られている。

特開平１０−９１０８号公報 特開平６−１４７０７９号公報

従来の内燃機関用ノック制御装置では、特許文献１のようにバンドパスフィルタを用いてノック振動成分を抽出した場合には、ノック周波数と同一周波数成分をもつノイズをノックと区別することはできないという課題があった。
また、大ノック発生時の検出レベルに引けをとらない振動振幅強度および振動持続時間のノイズ成分が重畳されることにより、ノック信号のみを抽出することは非常に困難であり、特にイオン電流検出方式を利用したノック検出装置の開発に大きな支障を与えるという課題があった。

また、特許文献２のように筒内圧力の脈動ノイズを回避した場合も、筒内圧力の脈動ノイズは、点火時期の遅角側への補正設定と、燃料のリッチ側への補正設定とを招くことから、脈動ノイズの発生頻度および振動振幅強度がともに増加する傾向があるので、エンジンの動弁系バルブの着座ノイズのように、マスク用の設定レベル範囲内に収まらないノイズが存在し、結局、脈動ノイズの誤検出を回避することができないという課題があった。
さらに、同一気筒から設定レベル範囲内にある次のノック検出信号を検出すると、ノック検出信号をバルブの着座ノイズと判定して、ノック発生状態であるにもかかわらず点火時期の遅角補正処理をキャンセルしてしまうので、連続的に発生するノックを抑制することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ノイズが発生する状況下でのノック誤判定を回避して、ノック誤判定に基づく点火時期の遅角補正によりかえってノイズが増加するという悪循環に陥ることを回避するとともに、ノック誤判定に基づく点火時期の連続的な遅角補正によって出力低下を招くという不具合を防止することができ、また、連続的に発生するノックを抑制することのできる内燃機関用ノック制御装置を得ることを目的とする。

この発明による内燃機関用ノック制御装置は、内燃機関の点火プラグの周辺における混合気の燃焼時に発生するイオン電流を評価してノック検出信号を出力するノック検出手段と、ノック検出信号に対するノック判定用の閾値を設定する閾値設定手段と、閾値とノック検出信号とに基づきノックの有無を判定するノック判定手段と、ノック判定手段の判定結果に基づき、点火時期を含む制御パラメータの補正要求量を設定する補正要求量設定手段と、補正要求量に基づき制御パラメータ補正量を設定して制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段と、ノック検出信号が設定レベル範囲内にあるか否かに基づきノイズの有無を判定するノイズ判定手段と、ノイズ判定手段の判定結果に応じてノイズ除去期間を設定するノイズ除去期間設定手段と、を備え、ノイズ除去期間設定手段は、ノイズ回避カウンタからなるノイズ除去期間タイマを含み、ノック検出信号が設定レベル範囲内にあると判定された場合に、ノイズ除去期間タイマをスタートさせるとともに、ノイズ除去期間タイマのタイマ値がノイズ回避期間設定値よりも小さい期間では制御パラメータ補正手段による補正処理を禁止し、タイマ値がノイズ回避期間設定値に達した時点で補正処理を許可するとともに、ノイズ除去期間タイマのスタート後に、タイマ値がノイズ回避期間設定値に達した後の遅角反映許可期間における所定回数にわたって、補正処理を許可するものである。

この発明によれば、筒内圧力の脈動ノイズが発生するような状況下でのノック誤判定を回避して、ノック誤判定に基づく点火時期の遅角補正によりさらにノイズが増加するという悪循環に陥ることを回避するとともに、ノック誤判定に基づく点火時期の連続的な遅角補正によって出力低下を招くという不具合を防止することができ、また、連続的に発生するノックを抑制することができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、４気筒エンジンに適用した場合を例にとって、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関用ノック制御装置を概略的に示すブロック図である。

図１において、内燃機関用ノック制御装置は、点火プラグ１および点火コイル２を有する内燃機関（エンジン）に接続されたノック検出手段６と、ノック検出手段６に接続されたＥＣＵ（エンジン制御ユニット）１５とを備えている。

点火プラグ１は、点火コイル２に接続されるとともに、内燃機関の燃焼室に配置されており、点火コイル２の通電遮断に高電圧が印加されて、混合気を燃焼させるための放電火花を発生する。また、点火コイル２は、混合気の燃焼時に点火プラグ１の周辺に発生するイオンを検出するために、イオン電流検出用バイアス電圧を含む。

ノック検出手段６は、点火コイル２を介して検出されるイオン電流ｉを電流電圧信号に変換する電流電圧変換回路３と、電流電圧変換回路３から出力されるイオン電流信号からノック信号を抽出するバンドパスフィルタ４と、バンドパスフィルタ４からのノック信号を所定レベルと比較してノックパルス（ノック検出信号）を生成する波形整形回路５とを備えている。

これにより、ノック検出手段６は、点火プラグ１の周辺における混合気の燃焼時に発生するイオン電流ｉを評価して、ノック検出信号としてノックパルスを出力する。
なお、ここでは、代表的に、４気筒のうちの１つの気筒の点火プラグ１および点火コイル２のみを示しているが、他の３気筒の点火コイルからのイオン電流も電流電圧変換回路３に入力される（図１内の矢印参照）。

ＥＣＵ１５は、閾値設定手段７と、ノック判定手段８と、カウンタ９と、補正要求量設定手段１０と、制御パラメータ補正手段１１と、ノイズ判定手段１２およびノイズ除去期間設定手段１３からなるノイズ回避処理手段１４と、図示しない他の演算装置とを備えている。

閾値設定手段７は、波形整形回路５からのノックパルス（ノック検出信号）に基づいてノックパルスに対する閾値ＢＧＮを設定する。
ノック判定手段８は、閾値ＢＧＮとノックパルスとを比較してノックの有無を判定し、閾値ＢＧＮ以上のノックパルスをノック判定結果後のノックパルスとして出力する。

カウンタ９は、ノック判定手段８からのノック検出パルス数ＫＰＬＳを点火サイクルごとにカウントする。
補正要求量設定手段１０は、ノック判定結果に応じたノック検出パルス数ＫＰＬＳに基づいて、点火時期を含む制御パラメータの補正要求量（遅角制御増加量）を設定する。

制御パラメータ補正手段１１は、少なくとも補正要求量設定手段１０からの補正要求量（遅角制御増加量）に基づき、制御パラメータ補正量を設定して、制御パラメータ（たとえば、点火時期）を補正する。

ノイズ回避処理手段１４内のノイズ判定手段１２は、ノックパルスが設定レベル範囲内にあるか否かに基づいて、ノックパルスにおけるノイズの有無を判定する。たとえば、ノイズ判定手段１２は、後述するように、ノック検出手段６からの今回の入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］をノック検出信号として、入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］が設定レベル範囲内にあるかを判定する。
また、ノイズ判定手段１２は、ノイズ判定用の設定レベル範囲を、制御パラメータ補正量に応じて可変設定する。

ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ除去期間タイマを有しており、ノイズ判定手段１２の判定結果に応じて、制御パラメータ補正手段１１に対するノイズ除去期間を設定する。
具体的には、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ判定手段１２において、ノックパルスが設定レベル範囲内にあると判定された場合に、ノイズ除去期間タイマをスタートさせるとともに、ノイズ除去期間タイマのタイマ値が所定値よりも小さい期間では、制御パラメータ補正手段１１による補正処理を禁止し、タイマ値が所定値に達した時点で、制御パラメータ補正手段１１による補正処理を許可する。

また、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ除去期間タイマのスタート後に、タイマ値が所定値に達した後の遅角反映許可期間における所定回数にわたって、補正処理を許可する。
さらに、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ除去期間タイマのスタート後に、ノックパルスおよび制御パラメータ補正量の少なくとも一方が、設定レベル範囲から逸脱した場合に、タイマ値にかかわらず、補正処理を許可する。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による基本動作について説明する。
点火コイル２は、点火プラグ１を介して流れるイオン電流ｉを検出して、電流電圧変換回路３に供給する。なお、電流電圧変換回路３には、他気筒に対応した点火コイル（図示せず）からもイオン電流の検出値が供給される。

電流電圧変換回路３から生成されたイオン電流信号は、バンドパスフィルタ４を介してノック信号となり、さらに、波形整形回路５において所定レベルと比較されてノックパルスとなり、ＥＣＵ１５内の閾値設定手段７、ノイズ判定手段８およびノイズ判定手段１２に供給される。
ＥＣＵ１５内のカウンタ９は、点火サイクルごとにノック検出パルス数ＫＰＬＳをカウントし、ＥＣＵ１５内の補正要求量設定手段１０および他の演算装置に入力する。

なお、この発明の実施の形態１は、図１の構成例に限定されることはなく、他の構成であってもよい。たとえば、図１では、ノック検出手段６において、ノック信号を所定レベルと比較して波形整形されたノックパルスを生成し、カウンタ９で得られたノック検出パルス数ＫＰＬＳをノック情報として用いているが、ノック信号の点火ごとの積分値やピーク値などをノック情報として用いてもよい。また、イオン電流信号またはノック信号を、所定周期でＡ／Ｄ変換してＥＣＵ１５内のＦＦＴ演算装置（図示せず）に入力し、ＦＦＴ演算結果をノック情報として用いてもよい。

次に、図２のフローチャートおよび図４の説明図を参照しながら、図１内のＥＣＵ１５によるノック判定用の処理動作について説明する。
なお、図２内のステップＳ２、Ｓ３は閾値設定手段７の処理に対応し、ステップＳ４はノック判定手段８およびカウンタ９ノイズ判定手段１２の処理に対応し、ステップＳ５〜Ｓ７は制御パラメータ補正要求量設定手段１０の処理に対応し、ステップＳ８はノイズ回避処理手段１４の処理に対応し、ステップＳ９は制御パラメータ補正手段１１の処理に対応する。

図２において、まず、ＥＣＵ１５は、ノック検出手段６から今回発生したノックパルスの数を、気筒（Ｃｙｌ）ごとの入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］として認識する（ステップＳ１）。
続いて、ＥＣＵ１５内の閾値設定手段７は、ノック判定用の閾値ＢＧＮの一部となる今回のフィルタ値ＦＬＴ［Ｃｙｌ］を、前回のフィルタ値ＦＬＴ［Ｃｙｌ］（ｎ−１）および今回の入力パルス数ＮＰＬＳを用いて、以下の式（１）のように更新する（ステップＳ２）。

ＦＬＴ［Ｃｙｌ］＝ＦＬＴ［Ｃｙｌ］（ｎ−１）×０．９８＋ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］×０．０２ ・・・（１）

なお、式（１）では、今回のフィルタ値ＦＬＴ［Ｃｙｌ］を、当該気筒の前回のフィルタ値ＦＬＴ［Ｃｙｌ］（ｎ−１）の９８％と、今回の入力パルス数ＮＰＬＳの２％との和として求めているが、他の任意のフィルタ演算方法を用いることもできる。また、ノックと判定した場合には、フィルタ値を更新しないという処理を適用することも可能である。

次に、閾値設定手段７は、フィルタ値ＦＬＴ［Ｃｙｌ］にオフセット値ＯＦＳ（Ｒｅｖ，Ｌｏａｄ）を加算することにより、ノック検出信号のレベルに基づくノック判定用の閾値ＢＧＮ［Ｃｙｌ］を、以下の式（２）のように生成する（ステップＳ３）。

ＢＧＮ［Ｃｙｌ］＝ＦＬＴ［Ｃｙｌ］＋ＯＦＳ（Ｒｅｖ，Ｌｏａｄ）×Ｃｏｅｆ［Ｃｙｌ］ ・・・（２）

ただし、式（２）において、補正係数Ｃｏｅｆ［Ｃｙｌ］は、気筒ごとに重み付けされた設定値である。また、オフセットＯＦＳ（Ｒｅｖ，Ｌｏａｄ）は、少なくともエンジン回転数Ｒｅｖおよび負荷Ｌｏａｄごとに設定されたマップ値により取得される。

次に、ノック判定手段８は、今回の入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］からノック判定閾値ＢＧＮ［Ｃｙｌ］を減算して、ノックに対応したパルス数を求め、カウンタ９は、ノック判定手段８からのパルスを計数して、気筒ごとのノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］を、以下の式（３）のように求める（ステップＳ４）。

ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］＝ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］−ＢＧＮ［Ｃｙｌ］ ・・・（３）

続いて、補正要求量設定手段１０は、ステップＳ４で求めたノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］とノック判定用の基準レベルＫＪＤＧとを比較し、ノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］が基準レベルＫＪＤＧ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］＜レベルＫＪＤＧ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、補正要求量設定手段１０は、ノック未発生状態と見なし、点火時期の遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］を「０」に設定して（ステップＳ７）、ノイズ回避処理（ステップＳ８）に進む。

一方、ステップＳ５において、ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］≧ＫＪＤＧ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補正要求量設定手段１０は、ノック発生状態と見なし、ノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］に応じた遅角制御基本増加量（変換テーブル値）Ｒｔａｂｌｅ（ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］）と、補正係数Ｃｏｅｆ［Ｃｙｌ］とを用いて、点火時期の遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］を、以下の式（４）のように求める（ステップＳ６）。

ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］＝Ｒｔａｂｌｅ（ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］）／Ｃｏｅｆ［Ｃｙｌ］ ・・・（４）

式（４）のように、最終的な遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］は、図３の遅角制御基本増加量（変換テーブル値）Ｒｔａｂｌｅ［Ｃｙｌ］を補正係数Ｃｏｅｆ［Ｃｙｌ］で除算した値となる。
ただし、点火時期の遅角制御基本増加量（変換テーブル値）Ｒｔａｂｌｅ（ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］）は、ノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］に応じて、たとえば図３のように設定される。

図３は、ノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］から遅角制御基本増加量Ｒｔａｂｌｅ（ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］）への変換テーブルの一例を示しているが、図３から明らかなように、遅角制御基本増加量Ｒｔａｂｌｅ（ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］）は、ノック検出パルス数ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］が多いほど、大きい値に設定される。

なお、図２においては、閾値ＢＧＮを調整するための補正係数乗算処理（ステップＳ３）と、制御パラメータに対する補正要求量を調整するための補正係数除算処理（ステップＳ６）とを両方同時に用いたが、いずれか一方の調整処理を用いてもよい。たとえば、ステップＳ３を単独で用いる場合には、ステップＳ６における除算処理を省略することができ、また、ステップＳ６を単独で用いる場合には、ステップＳ３における乗算処理を省略することができる。

以上の計算処理（ステップＳ１〜Ｓ７）を点火サイクルごとに実行することにより、遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］が求められる。
次に、ノイズ回避処理手段１４は、ノイズ回避処理（図４とともに後述する）を実行する（ステップＳ８）。

最後に、制御パラメータ補正手段１１は、気筒ごとに遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］を、前回の遅角制御量ＲＴＤ［Ｃｙｌ］（ｎ−１）に積算して、最終的に点火時期に反映される遅角制御量ＲＴＤ［Ｃｙｌ］を、以下の式（５）のように補正演算し（ステップＳ９）、図２の処理ルーチンを終了して抜け出る。

ＲＴＤ［Ｃｙｌ］＝ＲＴＤ［Ｃｙｌ］（ｎ−１）＋ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］ ・・・（５）

なお、制御パラメータ補正手段１１は、ノック発生ごと、また定時間ごとの、遅角制御量ＲＴＤ［Ｃｙｌ］の減少制御なども適用する。また、ここでは、ノック抑制を行うための制御対象パラメータとして、点火時期のみを用いたが、混合気の空燃比を制御パラメータとして用いることもできる。

次に、図４のフローチャートおよび図５の説明図を参照しながら、図２内のノイズ回避処理（ステップＳ８）について説明する。
なお、図４内のステップＳ１１はノイズ判定手段１２の処理に対応し、ステップＳ１２〜Ｓ２２はノイズ除去期間設定手段１３の処理に対応する。
また、図４（図１内のステップＳ８）の処理は、所定の回転数範囲のみで実行するようにしてもよい。

ノイズ判定手段１２は、ノック検出手段６からのノックパルス（入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］）に基づいてノイズ判定を行うことができる。

図４において、まず、ノイズ回避処理手段１４内のノイズ判定手段１２は、ノック検出手段６からの今回の入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］と、ノイズ設定レベル上限値ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］およびノイズ設定レベル下限値ＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］とをそれぞれ比較し、今回の入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］が、ノイズ設定レベル上限値ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］とノイズ設定レベル下限値ＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］との間の設定レベル範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において、入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］が設定レベル範囲内であって、ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］≧ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］≧ＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ノイズ判定手段１２は、ノイズ発生状態と見なし、ノイズ除去期間設定手段１３のノイズ回避待機状態を解除させる（ステップＳ１２）。

一方、ステップＳ１１において、入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］が設定レベル範囲から逸脱していて、ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］＜ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］、または、ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］≧ＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ノイズ判定手段１２は、ノイズ発生状態ではないと見なし、ノイズ除去期間設定手段１３は、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理を実行せずに、後述の判定処理（ステップＳ１７）に進む。

なお、前述の通り、内燃機関の運転状態によっては、ノックが発生していないにもかかわらず、イオン電流ｉにノック周波数と同一の振動成分のノイズが重畳する場合があり、また、エンジンによっては、ノック発生の有無によらず筒内圧力が脈動するものがあり、このような圧力脈動の発生にともなって、イオン電流ｉの波形上にも振動成分が重畳することが分かっている。

さらに、上記脈動によるノイズは、点火時期を遅角側（燃料をリッチ側）に設定することにより、ノイズの発生頻度および振動振幅強度がともに増加する（つまり、ノックパルス数が増加する）ことも実験的に知られている。
したがって、ステップＳ１１の設定レベル範囲において、点火時期の遅角制御量ＲＴＤ［Ｃｙｌ］の増加と、燃料のリッチ化との少なくとも一方に対し、ノイズ設定レベル上限値ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］とノイズ設定レベル下限値ＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］とを増加させることにより、高いノイズ回避効果を奏することが分かる。

一方、ノックに関しては、遅角制御量ＲＴＤ［Ｃｙｌ］の増加に対し、ノック発生が抑制され、ノック発生頻度および振動振幅強度がともに減少するので、ノイズ設定レベル上下限値の増加がノック抑制に支障を及ぼすことはない。
図５はステップＳ１１における設定レベル範囲の変換テーブル値を示す説明図であり、遅角制御量ＲＴＤ［Ｃｙｌ］に対するノイズ設定レベル上下限値ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］およびＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］の設定例を示している。

なお、内燃機関の運転状態によっても、ノック周波数と同一振動成分のノイズの発生頻度および振動振幅強度は、異なることが考えられるので、エンジン回転数Ｒｅｖと負荷Ｌｏａｄごとに設定されたマップ値により、ノイズ設定レベル上限値ＮＨ［Ｒｅｖ，Ｌｏａｄ］とノイズ設定レベル下限値ＮＬ［Ｒｅｖ，Ｌｏａｄ］とを取得し、これらの値に、ノイズ設定レベル上限値ＮＨ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］とノイズ設定レベル下限値ＮＬ［ＲＴＤ［Ｃｙｌ］］とをそれぞれ加えたものを、最終的なノイズ設定レベル上下限値として使用してもよい。

図４に戻り、ノイズ除去期間設定手段１３は、ステップＳ１２においてノイズ回避処理待機状態を解除した後、ノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］が遅角反映許可期間ＮＪＤＧＣよりも小さいか否を判定するとともに、同時に、遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］が「０」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ここで、遅角反映許可期間ＮＪＤＧＣとしては「１０」が設定されているものとし、ノイズ回避処理開始の初回においては、ノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］には「０」が設定され、遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］には「３」が設定されているものとする。

よって、ノイズ回避処理開始の初回においては、ノイズ除去期間設定手段１３は、ステップＳ１３において、ＮＣ［Ｃｙｌ］＜ＮＪＤＧＣ、且つ、ＲＣ［Ｃｙｌ］＞０（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、続いて、ノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］を「０」にクリアし（ステップＳ１４）、遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］を１つ減らして「２」としてから（ステップＳ１５）、ステップＳ１７に進む。

一方、ステップＳ１３において、ＮＣ［Ｃｙｌ］≧ＮＪＤＧＣ、または、ＲＣ［Ｃｙｌ］＝０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ノイズ除去期間設定手段１３は、図２内のステップＳ６で設定された遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］がノイズによるものと見なし、遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］を「０」に設定し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に進む。

このとき、ステップＳ１３において、遅角反映許可期間ＮＪＤＧＣ（＝１０）および遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］（初期値＝３）が設定されているので、連続的にノックが発生するような運転状態においても、遅角反映許可期間ＮＪＤＧＣの設定値（＝１０サイクル）中において、遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］の初期設定値（＝３回）は、必ず遅角反映される。

なお、図４の例では、遅角反映許可期間ＮＪＤＧＣを１０サイクルに設定し、遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］を３回に設定したが、それぞれの値を、連続的なノック発生に対して十分な遅角制御増加量ＲＩＮＣ［Ｃｙｌ］が得られる必要最小限の値に設定すればよい。これにより、ノックとは異なり、散発的に高頻度（たとえば、１０サイクルごとに１回以上）に発生するようなノイズを回避することができ、連続的なノック発生も抑制することができる。

図４に戻り、ステップＳ１７において、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］がノイズ回避期間設定値ＮＳＴＣ以上であるか否かを判定するとともに、同時に、ノイズ回避待機状態でないか否かを判定する。
ここでは、ノイズ回避期間設定値ＮＳＴＣとしては、「５０」が設定されているものとする。

ステップＳ１７において、ＮＣ［Ｃｙｌ］≧ＮＳＴＣ（＝５０）、且つ、ノイズ回避待機状態が解除されている（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ回避待機状態に設定される（ステップＳ１８）。

続いて、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］を「０」にクリアし（ステップＳ１９）、遅角反映許可回数カウンタＲＣ［Ｃｙｌ］として反映回数初期値ＲＳＴＣ（ここの例では、「３」）を設定して（ステップＳ２０）、図４の処理ルーチンを終了して抜け出る。

一方、ステップＳ１７において、ＮＣ［Ｃｙｌ］＜ＮＳＴＣ（＝５０）、または、ノイズ除去期間設定手段１３がノイズ回避待機状態である（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、ノイズ除去期間設定手段１３は、現在状態がノイズ回避待機状態でない（ＮＣ［Ｃｙｌ］＜ＮＳＴＣである）か否かを判定する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１において、現在がノイズ回避待機状態である（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２２を実行せずに、図４の処理ルーチンを終了して抜け出る。
一方、ステップＳ２１において、ノイズ回避待機状態でない（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］を１つ増やしてから（ステップＳ２２）、図４の処理ルーチンを終了して抜け出る。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、ノイズ判定手段１２およびノイズ除去期間設定手段１３を有するノイズ除去期間設定手段１３を設け、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ回避カウンタＮＣからなるノイズ除去期間タイマ（ノイズ回避カウンタＮＣ）を含み、ノイズ判定手段１２の判定結果に応じてノイズ除去期間を設定するとともに、ノック検出信号が設定レベル範囲内にあると判定された場合に、ノイズ除去期間タイマをスタートさせる。
また、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ除去期間タイマのタイマ値がノイズ回避期間設定値ＮＳＴＣよりも小さい期間では制御パラメータ補正手段による補正処理を禁止し、タイマ値がノイズ回避期間設定値ＮＳＴＣに達した時点で補正処理を許可するとともに、ノイズ除去期間タイマのスタート後に、タイマ値がノイズ回避期間設定値に達した後の遅角反映許可期間における所定回数にわたって、補正処理を許可する。

これにより、内燃機関の筒内圧力の脈動ノイズが発生するような状況においても、ノック発生状態と誤判定することがないので、ノック誤判定に基づいて点火時期を遅角補正することはなく、ノイズがさらに増加するという悪循環に陥ることもない。
また、誤判定に基づき点火時期を遅角補正し続けて内燃機関の出力低下を招くという不具合を防止することができるうえ、連続的なノック発生も抑制することができるので、ノック制御性を向上させることができる。

また、ノイズ判定手段１２は、設定レベル範囲を、制御パラメータ補正手段１１における制御パラメータ補正量に応じて可変設定するので、適正な設定レベル範囲に基づいて、ノイズ発生状態を正確に判定することができる。
また、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ除去期間タイマのスタート後に、タイマ値が所定値に達した後の遅角反映許可期間における所定回数にわたって、制御パラメータ補正手段１１による補正処理を許可するので、確実にノック発生を抑制することができる。

さらに、ノイズ除去期間設定手段１３は、ノイズ除去期間タイマのスタート後に、ノック検出信号が設定レベル範囲から逸脱した場合に、タイマ値にかかわらず、制御パラメータ補正手段１１による補正処理を許可するので、確実にノック発生を抑制することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、ノイズ判定手段１２において、ノック検出手段６からの入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］が設定レベル範囲内にあるか否かを判定したが、ノイズ判定に用いられるノック検出信号は、入力パルス数ＮＰＬＳ［Ｃｙｌ］に限られることはない。

たとえば、バンドパスフィルタ４から出力されるノック信号の点火ごとの積分値やピーク値をノック検出信号としてもよく、または、電流電圧変換回路３から出力されるイオン電流信号またはノック信号をＦＦＴ演算した値をノック検出信号としてもよく、それらの値が設定レベル範囲内にあるか否かを判定してもよい。

また、図４内のステップＳ１３、Ｓ１７、Ｓ２０における遅角反映許可期間ＮＪＤＧＣ、ノイズ回避期間設定値ＮＳＴＣ、反映回数初期値ＲＳＴＣは、それぞれ、エンジン回転数Ｒｅｖおよび負荷Ｌｏａｄごとに設定されたマップ値により取得するようにして、運転条件ごとに最適な値を設定してもよい。
また、図４内のステップＳ１３におけるノイズ回避カウンタＮＣ［Ｃｙｌ］は、点火サイクル数に限らず、時間として取り扱ってもよい。

さらに、この発明の実施の形態１、２に係る内燃機関用ノック制御装置は、内燃機関が搭載されるものであれば、自動車に限らず、２輪車、船外機、他特機などに適用することができ、搭載された内燃機関の運転効率の向上、エミッションの低減などにより、環境保全に役立てることができる。

この発明の実施の形態１に関する内燃機関用ノック制御装置を概略的に示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１によるノック判定処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるノック検出パルスに対する遅角制御基本増加量の変換テーブル値を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるノイズ回避処理動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における遅角制御量に対するノイズ設定レベル上下限値の変換テーブル値を示す説明図である。

符号の説明

１ 点火プラグ、２ 点火コイル、３ 電流電圧変換回路、４ バンドパスフィルタ、５ 波形整形回路、６ ノック検出手段、７ 閾値設定手段、８ ノック判定手段、９ カウンタ、１０ 補正要求量設定手段、１１ 制御パラメータ補正手段、１２ ノイズ判定手段、１３ ノイズ除去期間設定手段、１４ ノイズ回避処理手段、１５ ＥＣＵ、ｉ イオン電流、ＢＧＮ、ＢＧＮ［Ｃｙｌ］ 閾値、ＫＰＬＳ、ＫＰＬＳ［Ｃｙｌ］ ノック検出パルス数。

Claims (3)

1. 内燃機関の点火プラグの周辺における混合気の燃焼時に発生するイオン電流を評価してノック検出信号を出力するノック検出手段と、
   前記ノック検出信号に対するノック判定用の閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記閾値と前記ノック検出信号とに基づきノックの有無を判定するノック判定手段と、
   前記ノック判定手段の判定結果に基づき、点火時期を含む制御パラメータの補正要求量を設定する補正要求量設定手段と、
   前記補正要求量に基づき制御パラメータ補正量を設定して前記制御パラメータを補正する制御パラメータ補正手段と、
   前記ノック検出信号が設定レベル範囲内にあるか否かに基づきノイズの有無を判定するノイズ判定手段と、
   前記ノイズ判定手段の判定結果に応じてノイズ除去期間を設定するノイズ除去期間設定手段と、を備え、
   前記ノイズ除去期間設定手段は、
   ノイズ回避カウンタからなるノイズ除去期間タイマを含み、
   前記ノック検出信号が前記設定レベル範囲内にあると判定された場合に、前記ノイズ除去期間タイマをスタートさせるとともに、
   前記ノイズ除去期間タイマのタイマ値がノイズ回避期間設定値よりも小さい期間では前記制御パラメータ補正手段による補正処理を禁止し、前記タイマ値が前記ノイズ回避期間設定値に達した時点で前記補正処理を許可するとともに、
   前記ノイズ除去期間タイマのスタート後に、前記タイマ値が前記ノイズ回避期間設定値に達した後の遅角反映許可期間における所定回数にわたって、前記補正処理を許可することを特徴とする内燃機関用ノック制御装置。
2. 前記ノイズ判定手段は、前記設定レベル範囲を、前記制御パラメータ補正量に応じて可変設定することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ノック制御装置。
3. 前記ノイズ除去期間設定手段は、前記ノイズ除去期間タイマのスタート後に、前記ノック検出信号が前記設定レベル範囲から逸脱した場合に、前記タイマ値にかかわらず、前記補正処理を許可することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用ノック制御装置。

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