JPH02163472A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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点火時期制御装置に関し、特に多気
筒内燃機関において機関運転状態に拘わらずノンキング
を最適に抑制する技術に関する。

〈従来の技術〉 多気筒内燃機関においては、各気筒の燃焼状態が微妙に
異なるので、−邪気筒のみでノッキングが発生する場合
がある。そこで、従来、各気筒毎にノッキングセンサを
配設し、ノッキング発生気筒の点火時期のみを遅角補正
するものが実用に供されている。

また、特開昭５６−９８５６８号公報において、単一の
ノッキングセンサでもって気筒毎に点火時期制御を行う
ものが開示されている。このものでは、ノッキングセン
サにより全気筒のノッキングが重なり合った形の出力信
号が得られるが、ノッキング発生タイミングに基づいて
、検出されたノッキングがいずれの気筒で発生したもの
かを判別し、ノッキング発生気筒の点火時期を遅角補正
するようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の点火時期制御装置にお
いては、ノッキングセンサの検出信号に基づいて気筒毎
に点火時期を遅角制御するようにしているので、加速運
転時の如く運転状態が大きく変化すると点火時期の遅角
制御が遅れる。具体的には４ストロ一ク機関の場合には
点火時期の遅角制御が２回転分遅れ、ノッキングが発生
するという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、機
関運転状態においてノッキングを最適に抑制できる内燃
機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段） このため、本発明は、第１図に示すように、機関のノッ
キングを検出するノッキング検出手段Ａと、機関運転状
態を検出する運転状態検出手段Ｂと、検出された運転状
態が過渡運転状態と定常運転状態とでノッキング判定値
を異ならせて設定する判定値設定手段Ｃと、検出された
ノンキングと前記ノッキング判定値とから各気筒毎にノ
ッキングの有無を判定し各気筒の点火時期を個別に遅進
制御する気筒別点火時期制御手段りと、検出されたノッ
キングと前記ノッキング判定値とから全気筒若しくは特
定気筒のノッキングの有無を判定し全気筒の点火時期を
一律に遅進制御する一律点火時期制御手段Ｅと、過渡運
転時に前記一律点火時期制御手段Ｅを選択動作させ、定
常運転時に前記気筒別点火時期制御手段りを選択動作さ
せる切換手段Ｆと、を備えるようにした。

（作用〉 このようにして、過渡運転時に全気筒の点火時期を一律
に制御する一方、定常運転時に気筒毎に点火時期を制御
するようした。また、過渡運転時と定常運転時とでノッ
キング判定値を異ならせて設定するようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第７図に基づいて
説明する。尚、本実施例においては、４気筒内燃機関を
例にとり説明する。

第２図において、機関１のシリンダブロックにはノッキ
ングセンサ２が＃２気筒と＃３気筒との中間部に位置さ
せて取付けられている。前記ノッキングセンサ２は、圧
電素子等から構成され、ノッキングに起因する機械的な
振動を検出する。ノッキングセンサ２の検出信号はノッ
キング検出回路３に入力されてノッキング強度を示すノ
ッキング信号に処理された後、マイクロコンピュータ等
からなる制御装置４に入力されている。ここでは、ノッ
キングセンサ２とノッキング検出回路３とでノッキング
検出手段を構成する。

機関ｌのクランク軸の回転を検出するクランク角センサ
５が設けられ、クランク角センサ５は、ノッキング検出
回路３と制御装置４とに、クランク角度で例えばｌ°毎
のＰＯ３信号とクランク角度で１８０°毎のＲＥＦ信号
（機関回転速度に対応する）とを出力する。ここで、＃
１気筒に対応するＲＥＦ信号のパルス巾は他の気筒のそ
れより長くなっており、ＲＥＦ信号から＃ｌ気筒を判別
できる。前記制御装置４には吸入空気流量を検出するエ
アフローメータ６からの検出信号が入力されている。

制御装置４は、所定のプログラムに従って点火時期を行
うもので、前記クランク角センサ５による機関回転速度
やエアフローメータ６の検出吸入空気流量（機関負荷）
等に基づいて基本点火時期を設定し、かつその基本点火
時期を前記ノッキング検出回路３からのノッキング検出
信号により補正するようになっている。そして、制御装
置４は、点火コイル、パワートランジスタ等からなる点
火装置７を介して各気筒の点火栓（図示せず）に点火信
号を設定された点火時期に出力し、各気筒の点火を順次
行っている。

前記ノッキング検出回路３の一構成例を第３図と第４図
の信号波形図とにより説明する。

ノッキング検出回路３は、前記ノッキングセンサ２から
の出力信号（第４図中ａ）からノッキング振動の周波数
帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ３ａと、この
フィルタ３ａの出力信号（第４図中ｂ）を整流し、かつ
一定期間毎に積分する整流積分器３ｂと、前記積分区間
を前記クランク角センサ５のＲＥＦ信号及びＰＯ３信号
に基づいて設定して積分区間信号（第４図中Ｃ）を前記
整流積分器３ｂに出力する積分区間設定回路３Ｃと、前
記整流積分器３ｂの出力信号（第４図中ｄ）をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換器３ｄと、から構成されている。前記
バンドパスフィルタ３ａは、機関１の仕様により定まる
ノッキング周波数に応じて中心周波数が設定されるもの
で、通常６〜２０ＫＨ２程度の中心周波数を有している
。また、ノッキングが発生するタイミングはある範囲に
限られているので、積分区間設定回路３Ｃで、例えばク
ランク角度で上死点後１０°から上死点後５０°までの
間で前記積分区間信号を生成し、その区間で整流積分器
３ｂは前記バンドパスフィルタ３ａからの出力信号を積
分するようになづている。そして、Ａ／Ｄ変換器３ｄに
てＡ／Ｄ変換されてノック積分値Ｓとして制御装置４に
入力される。また、制御装置４にはスロットル弁の開度
を検出する運転状態検出手段としてのスロットルセンサ
８から検出信号が入力されている。

制御装置４は、第５図及び第６図のフローチャートに従
って作動し、点火装置７を介して各気筒の点火栓（図示
せず）を点火駆動するようになっている。

ここでは、制御装置４が判定値設定手段と気筒別点火時
期制御手段と一律点火時期制御手段と切換手段を構成す
る。

次に作用を第５図及び第６図のフローチャートに従って
説明する。

第５図は、加速判定ルーチンを示し、このルーチンは例
えば１００ｓｓｅｃ毎に時間同期で実行される。

すなわち、ステップ（以下及び図面において、Ｓと略す
）１では、スロットルセンサ８により検出されたスロッ
トル弁の開度ＴＶＯを読込む。

Ｓ２では、今回のルーチンで読込まれた開度Ｔ■０から
前回のルーチンで読込まれた開度Ｔ　Ｖ　Ｏ−ｒを減算
して開度変化ΔＴＶＯを求める。

Ｓ３では、開度変化ΔＴＶＯと加速判定値α。

とを比較し、ΔＴＶＯ≧α１のときには現在の運転状態
が加速運転であると判定してＳ４に進み、ΔＴＶＯ＜α
、のときにはＳ４を通過することなく３５に進む。

Ｓ４では、タイマのカウント値を初期値ＴＭに設定した
後、Ｓ５に進む。

Ｓ５では、Ｓ４若しくは前回のルーチンで設定されたタ
イマのカウント値ＴＭから１を減算して新たなタイマの
カウント値ＴＭを設定する。

Ｓ６では、Ｓ５にて設定されたタイマのカウント値ＴＭ
を判定してＴＭ＞０のときにはＳ７に進みＴＭ≦０のと
きにはＳ８に進む。

Ｓ７では、加速フラッグを１に設定してＲＡＭに記憶さ
せルーチンを終了させる。

一方、Ｓ８では、タイマのカウント値ＴＭ′を０に設定
した後、Ｓ９にて加速フラッグを０に設定してＲＡＭに
記憶させルーチンを終了させる。

このようにすると、スロットル弁の開弁動作中と開弁動
作が終了した時点から所定時間（タイマのカウント値）
との期間で加速フラッグが１に保持される。

次に、実際のノック積分値Ｓムと比較するためのノック
判定値ＳＬを設定するルーチンを第６図のフローチャー
トに従って説明する。

３１１では、前記加速フラッグに基づいて加速運転中か
否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ１２に進みＮＯのと
きには３１３に進む。

３１２では、加速用のノック判定値ＳＬ２を機関回転速
度に基づいてマツプから検索してこのＳＬ２をノック判
定値ＳＬとして設定する。前記加速用のノック判定値Ｓ
Ｌ２は第７図に示すように機関回転速度が高くなるに従
って大きくなるように設定されている。

Ｓ１３では、加速運転時以外のノック判定値ＳＬＩを機
関回転速度に基づいてマツプから検索してこのＳＬＩを
ノック判定値ＳＬとして設定する。前記定常用のノック
判定値ＳＬＩは、第７図に示すように、前記加速用のノ
ック判定値ＳＬ２より小さく設定され、かつ機関回転速
度が高くなるに従って大きくなるように設定されている
。

次に、ノッキングの有無を各気筒毎に判定するノック判
定ルーチンを第８図に基づいて説明する。

このルーチンはクランク角度に同期（回転同期）して各
点火毎に実行されるもので、例えば各気筒の上死点後５
０°の時点で実行される。

すなわち、Ｓ２１では、クランク角センサ５からのＲＥ
Ｆ信号に基づいて、今回のルーチンでノック判定すべき
気筒が何番気筒ｌであるかを判別する。

Ｓ２２では、ノッキング検出回路３から入力されたノッ
ク積分値Ｓ五とＢＧＬｉ　＋ＳＬとを比較し、Ｓ　ｉ＞
　Ｂ　Ｇ　Ｌ　ｉ　＋Ｓ　Ｌのときにはノッキングが発
生したと判断してＳ２３に進み、ＮＯのときにはＳ２４
に進む、ここで、ＢＧＬ、は、ノッキング以外の要素に
よる当該気筒のバックグランドレベルを意味し、詳しく
はノッキングが検出されなかったときの過去ｎ回分のＳ
ｔの平均値である。ＳＬは前記第４図のフローチャート
に示すルーチンで決定され加速時にはＳＬｌでそれ以外
にはＳＬ２である。

３２３では、当該１番気筒のノック検出カウンタ（ノッ
キング発生回数）ＫＮＣＯＮＴｉに１を加算して新たな
ノック検出カウンタＫＮＣＯＮＴｉを設定した後、ルー
チンを終了させる。

Ｓ２４では、新たなノック積分値Ｓ！と前回のルーチン
での平均値ＢＧＬ＋　とに基づいて次式により新たな平
均値Ｂ　Ｇ　Ｌ　ｉを演算する。

ＢＧＬＩ　−３ｉ　／ｎ＋　（ｎ　　１）ＢＧＬｉ　／
ｎｎは加重平均個数である。

以上の処理（第８図のルーチン）が、点火順序に従って
各気筒毎になされ、気筒別にノンキング発生の有無が判
定される。そして、判定結果は各気筒毎のノック検出カ
ウンタＫＮＣＯＮＴ、にノック検出回数として蓄えられ
る。

次に、点火時期制御ルーチンを第９図のフローチャート
に従って説明する。このルーチンは例えば１０ｍ５ｅｃ
毎に時間同期で実行される。

Ｓ３１では、前記加速フラッグに基づいて現在の運転状
態が加速運転か否かを判定し、ＹＥＳのときには点火時
期を一律制御すべくＳ３９に進みＮ。

のときには点火時期を気筒別制御すべくＳ３２に進む。

初めに、気筒別制御について説明する。この気筒別制御
は気筒番号を示すｌを順次インクリメントすることによ
り各気筒の点火時期を決定するものである。

すなわち、Ｓ３２では、例えばｉ＝１に設定して例えば
＃１気筒とする。

３３３では、ｌと気筒数（ここでは、４気筒）とを比較
し、ｌ≦４のときにはＳ３４に進みｉ＞４のときにはル
ーチンを終了させる。

３３４では、１番気筒のノック補正量β直を、前回のβ
盈にＤＲＥＴＩＸＫＮＣＯＮＴ、を加えて算出し当該気
筒のノッキング発生回数に応じた遅角補正を行う、ここ
で、ＤＲＥＴＩは、ｌノック当りの遅角量であり、例え
ばクランク角度で１．２程度に設定される。したがって
、１０ｍ５ｅｃの周期の間に当該１番気筒で検出された
ノッキング発生回数に応じた遅角補正がなされる。

３３５では、当該気筒のノック検出カウンタＫＮＣＯＮ
ＴＬを０にリセットする。

Ｓ３６では、３３４にて得られたノック補正量βｌから
単位時間当りの進角量ＤＡＤＶを減算してノック補正量
β盈を補正する。前記進角量ＤＡＤＶは、例えば１０＋
＋ｓｅｃ当リクランク角度で　０．０１°程度に設定さ
れる。

Ｓ３７では、機関運転状態例えば機関回転速度と基本燃
料噴射量（機関負荷）等から求められた基本点火時ｇ’
ｒＡＤｖから、Ｓ３６で求められたノック補正量β直を
減算して当該１番気筒の点火時期を決定する。

３３Ｂでは、次の気筒の点火時期を決定すべくｌに１を
加算してＳ３３に進む。

以上の処理を繰返すことにより、＃１〜＃４気筒の点火
時期が順次決定され、これに従って気筒別の点火時期制
御がなされる。

次に加速運転時の一律制御を説明する。

Ｓ３９では、各気筒のノッキング検出回数すなわちノッ
ク検出カウンタＫＮＣＯＮＴ□の値を＃１〜＃４気筒の
全気筒で加算し、全ノック回数ＫＮＣ０ＮＴを求める。

３４０では、Ｓ３９にて求められた全ノック回数ＫＮＣ
ＯＮＴと前回のノック遅角量β。とからノック遅角量β
を次式により求める。

β−β。＋ＤＲＥＴ２ＸＫＮＣＯＮＴ ここで、ＤＲＥＴ２は、一律制御におけるｌノック当た
りの遅角量であって、例えば１°に設定される。したが
って、前記気筒別制御と同様に、１０ｍ５ｅｃの間に検
出されたノッキングの発生回数に応じて遅角補正がなさ
れる。

Ｓ４１では、全気筒のノック検出カウンタをリセットす
る。

３４２では、３４０で求められたノック遅角量βから単
位時間当りの進角量ＤＡＤＶを減算してノック補正量β
を補正する。

Ｓ４３では、機関運転状態（例えば機関負荷と機関回転
速度）に応じて設定された基本点火時期ＴＡＤＶから、
Ｓ４２で求められたノック遅角量βを減算して点火時期
を決定する。このようにして決定された点火時期に従っ
て各気筒の点火時期を一律に制御する。

以上説明したように、加速運転時に全気筒の点火時期を
一律に制御する一方、それ以外の運転時に点火時期を気
筒毎に制御するようにしたので。

加速運転時に運転状態が大きく変化してもその変化に応
答遅れなく点火時期を遅角制御できるため、ノッキング
の発生を抑制できる。

また、加速運転時のノック判定値ＳＬ２をそれ以外のと
きのノック判定値ＳＬＩより大きく設定したので、以下
の効果がある。すなわち、加速運転時にもそれ以外のと
きと同様なノック判定値を設定すると、ノッキングの発
生頻度及び強度は低下するがエンジン出力も低下し加速
性能が低下する。したがって、加速運転時にはノック判
定値ＳＬ２を大きく設定することによりノッキングの発
生を抑制しつつエンジン出力を増大でき加速性能を良好
に確保できる一方、それ以外の運転域ではノック判定値
ＳＬＩを小さく設定することによりノッキングの発生頻
度及び強度を大巾に低減できるのである。

また、全気筒のノッキング発生回数に応じて全気筒の点
火時期を一律に制御するようにしたので、ノッキングセ
ンサ２から離れた位置にある＃ｌ気筒や＃４気筒におけ
るノッキング検出精度が低下しても、何れかの気筒でノ
ッキングが発生している限りは、そのノッキングを抑制
するように点火時期が遅角補正され、＃１気筒や＃４気
筒において過度なノッキングが生じることがなくなる。

第１０図は前記第５図の加速判定ルーチンの変形例を示
す。

すなわち、３５１では機関回転速度Ｎを読込んだ後、Ｓ
５２で今回と前回とのルーチンにおける機関回転速度Δ
Ｎ＝　Ｉ　Ｎ−Ｎ−、Ｉを演算する。

そして、Ｓ５３で前記機関回転速度差ΔＮと過渡判定値
とを比較し、ΔＮが過渡判定値を超えているときにはＳ
５４で加速フラッグを１に設定し、ΔＮが過渡判定値以
下のときにはＳ５５で加速フラッグをＯに設定する。こ
のようにして、機関回転速度ΔＮに応じて加速判定を行
ってもよい。

第１１図は前記第８図のノック判定ルーチンの変形例を
示す。

すなわち、３６１では、ノッキング検出回路３から入力
されたノック積分値Ｓ！とＢＧＬム＋ＳＬとを比較しＳ
ム＞ＢＧＬｉ＋ＳＬのときにはノッキングが発生したと
判断して３６２に進みＮＯのときにはＳ６３に進む。

３６２では、第５図の３２３と同様に、１番気筒のノッ
ク検出カウンタＫＮＣＯＮＴｉに１を加算して新たなノ
ック検出カウンタＫＮＣＯＮＴｉを設定した後、ルーチ
ンを終了させる。

Ｓ６３では、現在の運転状態が過渡運転状態か否かを判
定し、ＹＥＳのときには３６４に進みＮｏのときにはＳ
６５に進む。

３６４では、過渡運転時の加重平均個数ｎをＮＩ（例え
ば８）に設定する一方、３６４では定常運転時の加重平
均個数ｎをＮｚ（例えば１６）に設定し、Ｓ６６に進む
。

Ｓ６６では、新たなノック積分値Ｓ１と前回のルーチン
での平均値ＢＧＬＩと前記設定された加重平均個数ｎと
に基づいて、新たな平均値ＢＧＬえ（−３＊　／ｎ＋　
（ｎ−１）ＢＧＬ直／ｎ）を演算する。

このようにして、過渡運転時の加重平均個数ｎを小さく
設定すると、過渡運転時の平均値ＢＧＬ。

は今回のルーチンのノック積分値Ｓ！に定常運転時より
も大きく依存するので、運転状態が変化してもその変化
に応答性良く追従して最適な平均値Ｂ　Ｇ　Ｌ　ｉを確
保でき、もってノッキング判定を正確に行うことができ
る。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、過渡運転時と定常運転
とでノッキング判定値を異ならせて設定すると共に、設
定されたノッキング判定値に基づいてノッキング発生を
判定し、かつ過渡運転時には全気筒の点火時期を一律に
制御する一方定常運転時には点火時期を気筒毎に制御す
るようにしたので、過渡運転時の点火時期制御を応答性
良く行ってノッキングの発生を抑制しつつエンジン出力
を増大でき、また定常運転時のノッキングの発生を大巾
に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図は同上の要部回路図、第４
図は第３図の各部の信号波形図、第５図及び第６図は夫
々同上のフローチャート、第７図は同上の作用を説明す
るための図、第８図及び第９図は同上の他のフローチャ
ート、第１０図及び第１１図は同上の変形例を示すフロ
ーチャートである。 １・・・機関　　２・・・ノッキングセンサ　　３・・
・ノッキング検出回路　　４・・・制御装置　　５・・
・クランク角センサ　　７・・・点火装置　　８・・・
スロットルセンサ 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関のノッキングを検出するノッキング検出手段と、機
   関運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出された
   運転状態が過渡運転状態と定常運転状態とでノッキング
   判定値を異ならせて設定する判定値設定手段と、検出さ
   れたノッキングと前記ノッキング判定値とから各気筒毎
   にノッキングの有無を判定し各気筒の点火時期を個別に
   遅進制御する気筒別点火時期制御手段と、検出されたノ
   ッキングと前記ノッキング判定値とから全気筒若しくは
   特定気筒のノッキングの有無を判定し全気筒の点火時期
   を一律に遅進制御する一律点火時期制御手段と、過渡運
   転時に前記一律点火時期制御手段を選択動作させ、定常
   運転時に前記気筒別点火時期制御手段を選択動作させる
   切換手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の点火
   時期制御装置。