JPH0256516B2

JPH0256516B2 -

Info

Publication number: JPH0256516B2
Application number: JP58099679A
Authority: JP
Inventors: Masahei Akasu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1990-11-30
Also published as: JPS59224467A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関のノツキングを検出して機関
の少くとも１つの動作特性を制御し、機関のノツ
キングを制御するノツク抑制装置に関するもので
ある。

一般に、ノツキングは機関の動作特性のうち、
点火時期、空燃比、吸気温度、吸気湿度、燃焼室
温度等多くの要素に左右されて発生する。これら
の要素のうち、点火時期および空燃比は比較的制
御が容易であり、低コストで制御を実現できるこ
とから、ノツキング抑制のフイードバツク制御の
手段として用いることができ、特に点火時期制御
によるノツク抑制装置は数多く実用化されてい
る。そして、この種の従来装置においては、予め
設定された基準の点火時期からノツキングの発生
毎に一定角度あるいはノツキングの強度に応じた
角度だけ点火時期を遅角させるとともに、ノツキ
ング発生のない場合にはこの遅角量を非常に大き
な時定数（例えば0.5゜／sec）で減少させ、ノツク
限界の点火時期に制御するというフイードバツク
制御を行つている。

ところで、上記のような制御においては、ノツ
キング抑制の制御量を基準点火時期からの遅角量
として制御するため、基準点火時期は予めノツク
限界よりも進角したところに設定することにな
り、制御の開始点の点火時期では大きなノツキン
グが発生する。このため、基準点火時期はノツク
限界よりわずかに進んだ点火時期に設定すること
が望ましい。しかし、前述したノツク発生の種々
の要因を加味して上記のような設定を行うことは
実際上不可能であり、ある運転状態においては基
準点火時期がノツク限界に対して相当大きな角度
差を持つて設定されたり、あるいはある運転状態
においては遅れ側設定の基準点火時期となること
は避けられない。進角側に相当大きな角度差を持
つて設定された場合は大きなノツキングが連続し
て発生することになり、逆に遅れ側に設定された
場合には機関の出力低下や燃費の悪化を招くこと
になり、全ての運転状態にわたつて最適な点火時
期制御を行うことは困難であつた。また、制御装
置としてはノツク制御を必要とする小さい点火時
期補正領域も大きい点火時期補正領域も運転領域
全てをフイードバツク制御量の大きさの変化によ
つて制御するため広いダイナミツクレンジが要求
され、全ての運転領域にわたつて正確に制御する
ことが困難であつた。さらに、機関の運転状態が
変化した場合、フイードバツク制御量は以前の運
転状態における制御量であり、変化後の運転状態
においては何ら意味を持たず、変化後の運転状態
における制御目標値に制御が移行するまでには大
きなタイムラグが出る。即ち、運転状態の変化に
対して制御の応答性が悪いという欠点があつた。

ところで、ノツキングは前述したように数多く
の要因によつてその発生が左右されるが、例えば
吸気温度、吸気湿度などは自然条件の変化に依存
しその変化の周期は１日あるいは季節を単位とす
るような時間的に非常に長いものである。従つ
て、これらの変化によるノツキング発生状況の変
化も長い周期を持つ。逆に言うと、同一運転状態
で短期間に発生するノツキングはほぼ同程度であ
り、発生頻度や平均的な強さに大きな差はない。
即ち、同一運転状態で発生したノツキングを抑制
するのに要する制御量は短期間ではほぼ同じであ
るので、特定の運転パラメータによつて規定され
た機関の同一運転状態（モード）では以前の制御
量を記憶した制御量を今回の制御量として制御
し、制御中のわずかなノツキングの発生に対して
はその点火時期の補正範囲は狭いもので良いため
発生毎にノツク検出信号により逐次補正制御を行
えば、極めて応答性良く高精度にノツキングを抑
制できる。又、前述した長期の変化要因に対して
は上記記憶制御量をゆつくりと変更して補正すれ
ば良い。

本発明は上記の点を考慮して成されたものであ
り、機関に発生したノツキングを検出し、この検
出出力に対応して制御信号を発生してノツキング
を抑制するフイードバツク制御において、機関の
各運転状態に対応した記憶領域を設け、機関の各
運転状態における平均的制御量を対応する記憶領
域に記憶し、ノツキングの発生時にはこの記憶さ
れた平均的制御量と発生したノツキングの強さに
応じたわずかな制御量とによつてノツキング発生
毎に遂次ノツク制御を行うことによりノツキング
の抑制を正確に応答性良く行うことを可能とし、
また各運転状態に対応して記憶された平均的制御
量は、ノツキングが発生している場合には既に記
憶している平均的制御量をノツク抑制方向に所定
の周期で更新変化させるとともにノツキングがな
い場合には平均的制御量を逆方向に更新変化さ
せ、かつその範囲を各運転状態に対応して予め定
められた制御範囲において平均的制御量が零をま
たいで正・負いずれの値もとり得るように更新す
るように制御することにより、機関の運転状態変
化時のノツク抑制制御のタイムラグをなくし、全
ての運転状態においてノツク抑制の応答性をより
向上し得るとともに正確な制御を行うことができ
る内燃機関のノツク抑制装置を提供することを目
的とする。

以下、本発明の実施例を図面とともに説明す
る。第１図は本実施例の基本的構成を示し、負荷
検出手段１により検出された機関の負荷状態と回
転数検出手段２によつて検出された機関の回転数
とから記憶手段３は対応する領域に記憶されてい
る制御量を読み出し、制御量演算手段４に送出す
る。制御量演算手段４は記憶手段３からの制御量
とノツク検出手段５により検出されたノツキング
信号とからノツク抑制制御量を算出し、アクチユ
エータ６を制御する。また、記憶手段３は機関の
運転状態が所定の判別条件を満足する場合、ノツ
ク検出手段５の検出信号の有無に従つて記憶され
ている制御量を増減更新し、この更新範囲は運転
状態に対応して予め定められた制御範囲において
正・負いずれの値もとり得るようにされている。

第２図は本実施例の具体的構成を示す。尚、ノ
ツキング発生の要因は数多くあつてそのいずれを
制御することによつてもノツキングの抑制は可能
であるが、ここでは最も実用化されている点火時
期制御の場合について説明する。図において、１
１は機関の回転に従つて基準クランク角度信号を
発生するクランク角センサ、１２は機関の吸気管
圧を検出しその圧力に対応した圧力信号を出力す
る圧力センサ、１３は圧力センサ１２の圧力信号
をそのレベルに応じてデイジタル化する第１の
Ａ／Ｄ変換器、１４は機関に取付けられ、機関の
振動加速度を検出する加速度センサ、１５は加速
度センサ１４の検出出力から機関のノツキングに
伴い発生したノツキング成分を弁別しノツキング
強度に応じたレベルのノツキング信号を出力する
ノツク検出器、１６はノツク検出器１５の出力信
号をデイジタル化する第２のＡ／Ｄ変換器、２０
はマイクロコンピユータであり、主にマイクロプ
ロセツサ（中央演算装置）２１と、メモリ２２
と、インターフエース（入出力信号処理装置）２
３とから構成されている。１７はマイクロコンピ
ユータ２０により制御される点火コイルである。

次に上記構成の動作について説明する。クラン
ク角センサ１１は機関の回転に従つて１点火周期
に１回機関の回転角度位置を検出してクランク基
準角パルスを出力し、この出力はマイクロコンピ
ユータ２０のインターフエース２３に入力され
る。圧力センサ１２は機関の吸気管圧を検出し、
その圧力に対応したレベルの圧力信号を発生す
る。機関の吸気管圧は機関の負荷状態に敏感に反
応し変化するため、前記圧力信号から機関の負荷
状態を知ることができる。この圧力信号は第１の
Ａ／Ｄ変換器１３でデイジタル化され、インター
フエース２３に入力される。一方、常時機関の振
動を検出している加速度センサ１４の検出出力に
は機関の作動により生じた機械ノイズによるノイ
ズ信号にノツキングに伴い発生した振動によるノ
ツキング成分が重畳して含まれており、ノツク検
出器１５は加速度センサ１４の検出出力からノツ
キング成分を弁別し、ノツキング強度に応じたレ
ベルのノツキング信号を出力する。このノツキン
グ信号は第２のＡ／Ｄ変換器１６でデイジタル化
されてインターフエース２３に入力される。ま
た、ノツク検出器１５はマイクロプロセツサ２１
の指令でインターフエース２３によつてリセツト
され、ノツキング検出のための初期化が成され
る。

マイクロコンピユータ２０のメモリ２２は
ROMとRAMを有し、ROMは機関の回転数およ
び負荷状態に対応して予め定められた各番地に機
関の各運転モードにおける基準点火進角度を記憶
している領域（以下進角マツプと呼ぶ。）と機関
の各運転モードに対応して予め定められたノツク
抑制制御の平均的進角補正量の進角側上限値を記
憶している領域（以下学習上限マツプと呼ぶ。）
を有しており、RAMは機関の回転数および負荷
状態に対応して予め定められた各番地に各運転モ
ードにおけるノツク検出器１５の出力に基づいて
演算された各平均的進角補正量を記憶する領域
（以下学習マツプと呼ぶ。）を有している。マイク
ロコンピユータ２０はクランク角センサ１１、圧
力センサ１２、加速度センサ１４の各センサ情報
からノツク抑制制御量を計算し、機関の運転状態
に対応して予め定められた基準点火時期を補正す
ることにより最適な点火時期を算出し、決定され
た点火時期において点火コイルの通電を遮断し機
関を点火する。また、マイクロコンピユータ２０
は機関の運転状態が例えば次の条件を満足する場
合、ノツク抑制の平均的進角補正量更新のための
処理を開始する。

条件１更新処理開始時点よりの回転数変動が
50rpm以下であること。

条件２更新処理開始時点よりの負荷変動が５％
以下であること。

機関が連続する100点火周期にわたつて上記二
つの条件を満足した状態で運転され、その間にノ
ツキングが発生してノツク抑制の逐次補正を行つ
ている場合、即ち平均的進角補正量の遅角側への
更新を必要としている場合には、平均的進角補正
量から逐次補正量を差し引いて新しい平均的進角
補正量として学習マツプの対応する領域に記憶さ
せる。又、機関が連続する100点火周期にわたつ
て上記二つの条件を満足するとともにこの間にノ
ツキングの発生が全くなく逐次補正量が零の場
合、現在のノツク抑制制御による点火時期はノツ
ク限界を下回るものと見なすことができ、平均的
進角補正量に単位制御量を加算する。次に、処理
時点の運転状態に対応する学習上限マツプ上の番
地に記憶されている進角補正上限値と上記加算し
た値との比較し、加算した値が進角補正上限値と
等しいか越える場合には進角補正は上限値に達し
たと判断し、学習上限マツプから読み出された進
角補正上限値を新しい平均的進角補正量とする。
逆に、加算した値が進角補正上限値に達していな
い時にはこの加算した値を新しい平均的進角補正
量とする。このようにして得られた平均的進角補
正量は処理時点における運転状態に対応する学習
マツプ上の領域に記憶させる。

以上のようにしてノック抑制の平均的進角補正
量が更新されると、以降はこの更新された平均的
進角補正量を基にしてノツク抑制の逐次制御が開
始される。つまり、逐次補正量が最小となるよう
に平均的進角補正量が更新され、ノツク限界にお
ける点火時期での点火が実行される。平均的進角
補正量は基準点火進角度を進角、遅角両側に補正
や可能であり、進角側には学習上限マツプにより
進角補正の上限が設けられるため例えば学習上限
マツプに機関の各運転状態におけるMBT（Mi−
nimum advance for Best Torque）と進角マツ
プに記憶されている基準点火進角度の差に対応す
る制御量を記憶させておくことにより、ノツク限
界がMBTを下回る領域に存在する場合には、平
均的進角補正量は点火時期をノツク限界に制御
し、ノツク限界がMBTを越える領域即ちノツク
抑制制御を必要としない領域においては平均的進
角補正量が学習上限マツプ値により制限され、点
火時期がMBTに設定される。即ち、機関の
MBTを越える進角度での点火が防止される。こ
れにより機関の全ての運転状態にわたつて最適な
点火時期での点火が実現される。

ここで、機関の運転状態が変化し他の運転状態
に移行したとすると、ノツク抑制制御は変化後の
運転状態に対応する学習マツプ上の領域に記憶さ
れている平均的進角補正量をもとに逐次補正が開
始される。即ち、従来のように運転状態変化前の
ノツク抑制制御量から制御が始まることがなく、
既に求められている平均的制御量による制御状態
に即座に入るため、ノツク抑制制御の応答性が著
しく向上する。又、前記二つの条件により加速、
減速等運転状態変化の過渡状態においては、学習
マツプに記憶されている平均的進角補正量の更新
は行われない。従つて、機関の運転の過渡状態に
おいて発生したノツキングによつて作成されるノ
ツク抑制制御量（逐次補正量）を平均的進角補正
量の更新に用いることがなく無意味な（そのとき
の運転状態に対応しない）情報を記憶することが
防止される。

第３図はマイクロコンピユータ２０のフローチ
ヤートを示し、P₁〜P₂₈は各ステツプを示す。尚、
制御演算は例えば１点火周期に１回クランク基準
角パルスの入力時に実行される。まず、P₂でク
ランク基準角パルスを入力し、P₃で前回のクラ
ンク基準角パルスからの周期を求めて回転数に換
算する。P₄で圧力信号を入力し、P₅で機関の負
荷状態を計算で求める。P₆〜P₈ではP₃，P₅で求
めた回転数および負荷状態から夫々進角マツプ、
学習マツプ、学習上限マツプ上の対応する番地の
記憶値を読み出し、基準点火進角度をＡレジスタ
に、平均的進角補正量をＢレジスタに、進角補正
上限値をＫレジスタに夫々記憶させる。P₉では
ノツキング信号を入力し、P₁₀でノツク検出器１
５をリセツトする信号を発生して次回のノツキン
グ発生の検出に備える。P₁₁ではP₉で入力したノ
ツキング信号の大きさに応じた量の制御補正量を
算出し、Ｃレジスタに記憶されている前回の逐次
補正量に加算し再びＣレジスタに記憶される。次
に、P₁₂，P₁₃で回転数変動が50rpm以下（条件
１）でかつ負荷変動が５％以下（条件２）かどう
かを確かめる。条件１、２のいずれかを満足しな
い場合にはP₂₄でＤレジスタの値を０とするとと
もにP₂₅で運転状態変化前の無意味な逐次補正量
Ｃを０とし、後述するP₂₆の処理に移る。Ｄレジ
スタは平均的進角補正量の更新周期を決めるため
の点火回数計数用レジスタである。条件１、２を
共に満足する場合には、P₁₄でＤレジスタに記憶
されている値に１を加えてＤレジスタに記憶させ
る。P₁₅ではＤレジスタに記憶されている内容が
100か否か即ち条件１、２を満足して連続する100
点火周期を経過したか否かを確かめる。Ｄレジス
タの内容が100未満の場合はP₂₆の処理に移り、Ｄ
レジスタの内容が100の場合はP₁₆でＣレジスタに
記憶されている逐次補正量が０か否かを確かめ
る。Ｃ≠０の場合即ちノツキングの発生があつた
場合にはP₁₇でＢレジスタの内容からＣレジスタ
の内容を引算してＢレジスタに記憶させ、P₁₈で
逐次補正量を記憶しているＣレジスタの内容を０
にする。一方、Ｃ＝０の場合即ち全くノツキング
の発生がなかつた場合、P₁₉で平均的進角補正量
を記憶しているＢレジスタの内容をP₉でＫレジ
スタに記憶させた進角補正上限値と比較する。Ｂ
レジスタの値がＫレジスタの値より小さい場合
は、平均的進角補正量は進角補正上限値に達して
いないのでP₂₀でＢレジスタの値に１を加算しＢ
レジスタに記憶させる。Ｂ≧Ｋの場合はP₂₁でＢ
レジスタにＫレジスタの内容を記憶させる。これ
により、平均的進角補正量を記憶するＢレジスタ
の内容は進角補正上限値に固定される。P₂₂では
P₁₇，P₂₀，P₂₁で更新されたＢレジスタの内容を
新しい平均的進角補正量として学習マツプの現在
の機関運転状態に対応する番地に記憶させる。
P₂₃では次回の学習マツプ更新のための準備とし
て点火回数計数用Ｄレジスタの値を０とする。次
にP₂₆では、P₆で進角マツプより検索して求めＡ
レジスタに記憶されている基準点火進角度と、Ｂ
レジスタに記憶されている平均的進角補正量
（P₁₄〜P₂₃の処理を通つた場合は更新された平均
的進角補正量）と、Ｃレジスタに記憶されている
逐次補正量とから点火進角度を決定し、P₂₇で出
力レジスタに点火進角度を出力した後、P₂₈で次
の制御プログラムへと移る。出力レジスタに出力
された点火進角度に対応する位置に機関の回転角
が到達した時点でインターフエース２３によつて
点火コイルの通電電流は遮断され、機関に点火が
成される。

上記実施例では以上のように制御が行われてお
り、従来のようにノツキング抑制制御を設定され
点火進角度よりの遅角量を制御すること即ち一方
向制御によつて行うものと異なり、設定された点
火進角度に対して進角、遅角両側に制御するよう
にしている。従つて、基準点火進角度を記憶して
おく進角マツプのデータとしては機関設計時に最
適の値として求められた点火進角度を記憶させ、
さらに平均的進角補正量を記憶する学習マツプの
全領域に初期値として０を記憶させておくことに
より、初期のノツク抑制制御は機関設計値を基準
に開始され、機関個々のバラツキや季節変化等に
より生じるノツキングを平均的進角補正量で補正
することになり、従来のように予めノツク抑制の
制御幅を見込んで設定する必要がなく、初期の制
制性も大幅に向上する。

尚、ノツキング発生の要素は数多くあるが、そ
の中でも点火時期制御あるいは燃料制御による空
燃比制御が望ましい。これは点火時期制御あるい
は空燃比制御に係る装置は数多く実用化されてい
て実現が容易でかつ低コストであるからである。
空燃比制御の例としては、燃料噴射装置からの噴
射量をノツキング信号に対応した基準制御信号に
応じて増量することにより本実施例と同等の機能
を実現することができる。

以上のように本発明においては、機関に発生し
たノツキングを検出し、その検出出力に対応して
制御信号を発生しノツキングを抑制するフイード
バツク制御系において、機関の回転数および負荷
状態に対応して記憶領域を設け、機関の各運転状
態におけるノツク抑制の平均的制御量を対応する
記憶領域に記憶させ、機関運転時には上記記憶領
域から対応する平均的制御量を読み出し、この平
均的制御量によりノツキング発生要素を制御して
制御中に発生するわずかなノツキングに対しては
そのノツキングの大きさに応じた制御量を逐次補
正量として上記平均的制御量に付加してノツク抑
制制御を行うことによりノツキングの抑制が応答
良く行われる。また、ノツキングの発生があつて
上記逐次補正がなされている場合、所定の周期で
逐次補正量を平均的制御量に付加し、ノツキング
の発生がなく逐次補正量が零の場合には平均的制
御量を所定の量減少させて対応する記憶領域に記
憶させ平均的制御量を更新することによりノツク
発生要因の長周期での変化に対して適切に応答
し、また機関の運転状態が変化した場合にも変化
前および変化途中の無意味なノツク抑制制御量の
影響が取り去られ、ノツク抑制のタイムラグがな
くなり、ノツク抑制の応答性が著しく向上する。
さらに、記憶領域に記憶されている平均的制御量
は基準に対して正負両方向の制御を可能としてい
るため、機関効率を向上することができるととも
に制御開始の基準を機関設計時の最適値に設定す
ることにより初期の制御性が大幅に向上し、また
機関の各運転状態毎に平均的制御量のノツキング
非抑制側更新範囲に制限を設けることによりノツ
ク抑制制御を必要としない領域においてはノツク
抑制制御動作を禁止あるいは制限することが可能
となり、例えば点火時期がMBTを越えることを
防止し、常に全運転領域にわたつて適切なノツク
抑制を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の基本的構成図、第２図は
本発明装置の具体的構成図、第３図は本発明に係
るマイクロコンピユータのフローチヤートであ
る。１……負荷検出手段、２……回転数検出手段、
３……記憶手段、４……制御量演算手段、５……
ノツク検出手段、６……アクチユエータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１機関のノツキングを検出するノツク検出手
段、機関の負荷状態を検出する負荷検出手段、機
関の回転数を検出する回転数検出手段、機関の負
荷と回転数に対応して予め定められた各番地に各
運転モード毎におけるノツク検出手段の出力に基
づいて演算されたノツク抑制の平均的制御量を記
憶し、負荷検出手段と回転数検出手段の出力から
対応する番地の記憶値が読み出されるメモリ手
段、この読み出された記憶値とノツク検出手段の
出力とによつて機関の少くとも１つの動作特性量
を制御する制御量を補正して機関のノツキングを
制御する手段、機関の定常状態においてノツキン
グが発生しているときには処理時点における運転
モードに対応したメモリ手段の番地の記憶値を所
定周期でノツキング抑制方向の値に更新するとと
もにノツキングが発生していないときには逆方向
の値に更新し、かつこの記憶値の更新範囲は機関
の各運転状態に対応して予め定められた進角側制
御値以内において零をまたいで正負いずれの値も
とり得るように更新制御する手段を備えたことを
特徴とする内燃機関のノツク抑制装置。