JPH03124941A - 内燃機関のノッキング検出装置 - 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ノッキング検出装置に関し、詳しく
は検出信号からノッキング成分を取り出すための基準と
なるバックグラウンドレベル設定の改善に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関において、所定レベル以上のノッキングが発生
すると、出力を低下させるのみならず、衝撃により吸・
排気バルブやピストンに悪影響を及ぼすため、ノッキン
グを検出して点火時期を補正することにより速やかにノ
ッキングを回避するようにした点火時期制御装置を備え
ているものがある（特開昭５８−１０５０３６号公報等
参照）。

かかるノッキング補正機能を有した点火時期制御装置で
は、機関に設けたノッキングセンサからの検出信号から
ノッキング成分を取り出してノッキングレベルを判別す
るようにしてあり、かかるノッキング成分の取り出しの
ために、検出信号を平均化演算してバンクグラウンドレ
ベルを設定し、例えばこのバックグラウンドレベルに対
して所定以上の偏差を有する出力レベルが存在するとき
に、これをノッキング発生と判別して、点火時期のリタ
ード処理を行うようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前記バックグラウンドレベル（以下、ＢＧＬ
と略す。）は、例えば前回までのＢＧＬと、センサ検出
信号の最新値とを加重平均し、この加重平均結果をＢＧ
Ｌの更新値として設定するようにしている場合があり、
かかるＢＧＬの設定方式によると、ノッキングが主に発
生する高負荷領域でのみＢＧＬ演算及びノッキング検出
を行う構成とすると、かかるノッキングの検出領域にな
った初回においては、前回に検出領域であったときに最
終設定されたＢＧＬを初期値としてＢ　Ｇ　Ｌが更新設
定されることになってしまう。

このため、第４図に示すように、検出領域になった初回
には、要求のＢＧＬとは異なるＢＧＬに基づきノッキン
グが検出される場合がある。即ち、例えば１１１１回の
検出領域において最終設定されたＢＧＬが、今回の検出
領域初期の要求ＢＧＬよりも高いときには、この高いＢ
ＧＬと最新の検出信号とが加重平均されることになって
、高いレベルから徐々に要求のＢＧＬに近づくことにな
り、この要求ＢＧＬに近づく間においては、ノッキング
が発生していてもノッキング発生無しと判別されて進角
処理がなされることになり、この間のノッキング発生に
対処できず、ＢＧＬが要求ＢＧＬに近づいて初めてノッ
キングが発生していることが検出され、リタード処理が
なされていた。

また、上記問題点を解消するために一律の加重重みで常
時ＢＧＬの演算更新を行うように構成した場合、過渡時
にはＢＧＬの応答遅れが発生するために、加速時には第
４図に示すように要求ＢＧＬよりも低い設定がなされ、
ノッキング発生が誤判定されて点火時期のリタード処理
が実行され、加速時の出力を低下させてしまうという問
題が発生する。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ノッキ
ング検出領域の初期や過渡運転時におけるＢＧＬ設定を
改善することにより、かかる運転６ａ域におけるノッキ
ング検出精度を向上させることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関に付設
されノッキングの振動を検出するノッキングセンサと、
このノッキングセンサからの検出信号を常時平均化演算
してノッキング成分を取り出すための基準となるバック
グラウンドレベルを設定するバックグラウンドレベル演
算手段と、このバックグラウンドレベル演算手段で演算
されたバックグラウンドレベルに基づき前記ノッキング
センサの検出信号からノッキング判別を行うノッキング
判別手段と、前記バックグラウンドレベル演算手段で演
算されたバックグラウンドレベルを運転条件別に学習し
て更新記憶する記憶手段と、所定のノッキング検出運転
領域になった初回又は機関の過渡運転状態においては、
前記バックグラウンドレベル演算手段で演算されたバン
クグラウンドレベルに代えて前記記憶手段に記憶されて
いるバックグラウンドレベルに恭づいて前記ノッキング
判別手段によるノッキング判別を行わせる記憶値による
判別強制手段と、を含んで内燃機関のノッキング検出装
置を構成した。

ここで、第１図点線示のように、予め運転条件別に前記
バックグラウンドレベルの標準値を記憶した標準レベル
記憶手段と、前記記憶手段にバックグラウンドレベルが
記憶されていない運転条件があるときには、前記標準レ
ベル記憶手段に記憶されているバックグラウンドレベル
の標準値を代わりに読み出して前記ノンキング判別手段
に出力する標準値出力手段と、を設けることが好ましい
。

更に、第１図点線示のように、前記バックグラウンドレ
ベル演算手段における平均化演算の度合いを、機関の過
渡運転と定常運転とで切り換え設定する平均化度合い切
り換え手段を設けることが好ましい。

〈作用〉 かかる構成によると、バックグラウンドレベル演算手段
は、機関に付設されノッキングの振動を検出するノッキ
ングセンサからの検出信号を常時平均化演算してノッキ
ング成分を取り出すための基準となるバックグラウンド
レベルを設定し、このバックグラウンドレベルに基づき
ノッキング判別手段はノッキングセンサの検出信号から
ノッキング判別を行う。

そして、記憶手段は、前記バックグラウンドレベル演算
手段で演算されたバックグラウンドレベルを運転条件別
に学習して更新記憶し、記憶（Ｊによる判別強制手段は
、所定のノッキング検出運転領域になった初回又は機関
の過渡運転状態においては、バックグラウンドレベル演
算手段で演算されたバックグラウンドレベルに代えて前
記記憶手段に記憶されているバックグラウンドレベルに
基づいて前記ノッキング判別手段によるノッキング判別
を行わせる。

即ち、所定のノッキング検出運転領域になった初回以外
又は機関の過渡運転状態以外のときには、ハックグラウ
ンドレベル演算手段で演算されたバックグラウンドレベ
ルに基づいてノッキング判別がなされるが、所定の）・
ンキング検出運転領域になった初回又は機関の過渡運転
状態においては、最新の演算結果を用いず、過去に演算
されて記憶手段に記憶されている当該運転条件のバック
グラウンドレベルを読み出し、この読み出した記憶値に
基づいてノッキング判別を行わせるものである。

また、標準レベル記憶手段には、前記記憶手段と同様に
して予め運転条件別にバックグラウンドレベルの標準値
が記憶されており、記憶手段に記憶されているバックグ
ラウンドレベルに基づいてノンキング判別を行わせよう
としたときに記憶値が存在しない場合には、前記標準レ
ベル記憶手段に当該運転条件に対応して記憶されている
標準値が用いられてノッキング判別されるようにする。

更に、平均化度合い切り換え手段は、バックグラウンド
レベル演算手段における平均化演算の度合いを、機関の
過渡運転と定常運転とで切り換え設定し、過渡と定常と
では異なる平均化度合いでバンクグラウンドレベルが演
算されるようにして、例えば加速時の誤遅角補正による
出力不足を回避できるようにした。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、内燃機関１には、エア
クリーナ２．吸気ダクト３．スロットルチャンバ４及び
吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。

吸気ダクト３にはエアフローメータ６が設けられていて
、吸入空気流量Ｑを検出する。スロットルチャンバ４に
は図示しないアクセルペダルと連動するスロットル弁７
が設けられていて、吸入空気流ｉ１Ｑを制御する。吸気
マニホールド５には、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁８
が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧送され
プレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御される
燃料を吸気マニホールド５内に噴射供給する。

燃料噴射量の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコン
トロールユニット９において、エアフローメータ６によ
り検出される吸入空気流ＭＱと、ディストリビュータ１
３に内蔵されたクランク角センサ１０からの信号に基づ
き算出される機関回転速度Ｎと、から基本燃料噴射量Ｔ
ｐ＝ＫｘＱ／Ｎ（Ｋは定数）を演算し、この基本燃料噴
射ｍＴｐを冷却水温度Ｔｗ等に基づいて補正することに
より最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算し、この燃料噴射量
Ｔｉに相当するパルス巾の駆動パルス信号を機関回転に
同期して燃料噴射弁８に出力することにより、機関ｌに
対して要求量の燃料が噴射供給されるようになっている
。

また、機関１の各気筒にはそれぞれ点火栓１１が設けら
れていて、これらには点火コイル１２にて発生する高電
圧がディストリビュータ１３を介して順次印加され、こ
れにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで
、点火コイル１２は、付設されたパワートランジスタ１
２ａを介して高電圧の発生時期が制御されるようになっ
ている。従って、点火時期（点火進角値）ＡＤＶの制御
は、前記パワートランジスタ１２ａのオン・オフ時期を
コントロールユニット９からの点火制御信号で制御する
ことにより行う。

コントロールユニット９は、前記基本燃料噴射量Ｔｐと
機関回転速度Ｎとにより区分される複数の運転領域毎に
予め点火時期ＡＤＶを記憶しであるマツプから、当該運
転条件に対応する点火時期ＡＤＶを検索して求めると共
に、所定のノンキング検出運転領域においては、圧電素
子によりノッキングを検出するノッキングセンサ１４か
らの検出信号に基づきノッキングの有無を判別して前記
マツプ点火時期ＡＤＶの進・遅角補正を行い、最終設定
された点火時３ｔＪｌＡＤ■に恭づいてパワートランジ
スタ１２ａに点火制御信号を出力する。従って、前記コ
ントロールユニット９とノッキングセンサ１４とによっ
てノッキング検出装置が構成されるようになっている。

尚、前記スロットル弁７には、その開度ＴＶＯをポテン
ショメータにより検出するスロットルセンサ１５が付設
されている。

ここで、コントロールユニット９によって行われる点火
時期ＡＤＶのノッキング検出に基づく進・遅角補正制御
を、第３図のフローチャートに示すプログラムに従って
説明する。

尚、本実施例において、バックグラウンドレベル演算手
段、ノッキング判別手段、記憶値による判別強制手段、
標準イ１α出力手段、平均度合い切り換え手段としての
機能は、前記第３図のフローチャートに示すようにソフ
トウェア的に備えられており、記憶手段としてはマイク
ロコンピュータに備えられたＲＡＭが、また、標準レベ
ル記憶手段としてはやはりマイクロコンピュータに備え
られたＲＯＭが相当する。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、クランク
角センサｌＯから基準クランク角度毎（４気筒内燃機関
では１８０°毎）のリファレンス信号ＲＥＦが出力され
る毎に実行されるものであり、まず、ステップ１（図中
ではＳｌとしである。以下同様）では、ノッキングセン
サ１４の検出信号を読み込む。

ステップ２では、機関１が過渡運転状態であるか否かを
、スロットルセンサ１５により検出されるスロットル弁
７の開度変化や機関回転速度Ｎの変化に基づいて判別す
る。

ここで、機関１が過渡運転状態であると判別されたとき
には、ステップ３へ進み、検出信号からノッキング成分
を取り出すための基準となるハックグラウンドレベル（
ＢＧＬ）を加重平均演算（平均化演算）により求めると
きに用いるカロ重重み（過去のデータに対する重付け）
Ｘとして、予め設定しであるＸ、をセットし、また、過
渡運転状態でないと判別されたときには、ステップ４へ
進んで加重重みＸに前記Ｘ、よりも大であるＸ２をセッ
トする。

即ち、過渡運転状態においては、より最新のレベルに重
付けされて応答性が確保されるようにしてあり、逆に過
渡運転でない定常運転状態においてはより過去のレベル
に重付けされて無用な乱れを拾わないようにしてＢＧＬ
を安定させるようにしである。

ステップ５では、上記のように機関１の過渡・定常に応
じた選択された加重重みＸを用い、ＢＧＬの更新データ
を以下の加重平均演算式に従って演算する。

ＢＧＬ４−ＢＧＬ−Ｘ＋センサ出力（１−Ｘ）尚、加重
重みＸが乗算されるＢＧＬは、前回までのＢＧＬである
。

次のステップ６では、例えば基本燃料噴射量Ｔｐと機関
回転速度Ｎとをパラメータとして指示されるノッキング
検出領域（高負荷運転領域）に、現在の運転条件が含ま
れるか否かを判別する。

ここで、ノッキング検出領域であると判別されたときに
は、ステップ７へ進んで今回の検出領域判別が初回であ
るか否かを判別する。

そして、ノッキング検出領域の判別が初回であるときに
は、ステップ８へ進み、基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転
速度Ｎとによって複数に区分される運転領域毎にＢＧＬ
が更新記憶されるＲＡＭ上のマツプから現在の運転条件
に対応するＢＧＬを、ＴｐとＮとに基づき検索して求め
、その値をｂｇｌにセットする。

前ＲＡＭ上のＢＧＬマツプは、各格子に初期値としてゼ
ロが記憶されており、対応する運転条件のＢＧＬが学習
記憶されていれば、その格子には、ゼロ以外の数値が記
憶されているはずである。このため、次のステップ９で
は、読み出したｂｇｌがゼロであるか否かを判別するこ
とで、現状の運転条件に対応するＢＧＬがＲＡＭ上のマ
ツプに記憶されているか否かを判別する。

マツプから読み出したｂｇｆｆｉがゼロであるときには
、そのデータをそのまま用いてノッキング判別させるこ
とができないので、ステップ１０へ進み、予め基本燃料
噴射＠Ｔｐと機関回転速度ＮとをパラメータとしてＢＧ
Ｌの標準値を記憶させであるＲＯＭ上のマツプから現状
の運転条件に略見合ったＢＧＬを検索して求め、かかる
検索データを最終的なりＧＬとする。これにより、ＲＡ
Ｍ上のＢＧＬマツプへのデータ書き込みが進行していな
いときでも、運転条件に略対応して支障なく　ＢＧＬを
設定させることができるようにしである。

一方、ステップ８でＲＡＭ上のマツプから読み出したｂ
ｇｆｆｉがゼロでないと判別されたときには、過去に現
状の運転条件に対応するＢ　Ｇ　Ｌが演算されていて、
そのデータが記憶されていたものであるから、ステップ
１１へ進み、ＲＡＭ上のマツプから読み出したｂｇｌを
最終的なりＧＬとする。

また、ステップ７で今回のノッキング検出領域の判別が
初回でないと判別されたときには、ステップ１２へ進み
、今回前記ステップ５で新たに演算したＢＧＬに基づき
、前記ＲＡＭ上のＢＧＬマツプの該当する運転条件のデ
ータを更新する。マツプデータの更新書き換えは、例え
ば、記憶データがゼロであるときには、ステップ５での
演算結果をそのまま書き込むが、記憶済のＢＧＬが存在
するときには、その記憶済のデータと、最新の演算結果
とを加重平均して記憶更新用のＢＧＬを求めるなどして
、複数の学習機会におけるデータに基づき当該運転条件
の要求に合致するＢＧＬが学習されるようにする。

更に、ステップ６でノッキング検出領域でないと判別さ
れたときにも、ステップ１３でステップ１２と同様にＲ
ＡＭ上のＢＧＬマツプの書き換えを行い、現状の運転条
件ではノッキング検出及び該検出結果に基づく点火時期
補正を行わないから、次のステップ１４では、マツプに
記憶されている基本点火時期ＡＤＶを検索して求め、そ
の結果を最終的な点火時期ＡＤＶにセントする。従って
、ＢＧＬは常時演算されると共に、ノッキング検出領域
の初回以外においては、演算されたＢＧＬがマツプに更
新記憶されるようになっている。

このように、本実施例によれば、ノッキング検出領域の
初回において用いられるＢＧＬが、過去の同じ運転条件
で演算されて学習記憶されているデータ、又は、ＲＯＭ
上マツプに記憶されている同じ運転条件の標準ＢＧＬで
あり、いずれの（、Ｈ５合も少なくとも今回の運転条件
に対応するＢＧＬであるから、ノッキング検出領域の初
期から要求されるＢＧＬに基づいたノンキング判別を行
わせることができ、ノンキングの誤判別によって過進角
補正されたり誤遅角補正されることがなく、ノッキング
発生時には速やかに点火時！ｔＪＩを遅角補正してノッ
キングを解消できる。また、上記のように過渡・定常で
加重重みを変えて常時ＢＧＬを’ｌ；ｊｉ算し、過渡時
の応答性と定常時の安定性とを確保すると共に、異なる
運転条件でのＢ　Ｇ　Ｌと最新の検出信号とが加重平均
されてＢＧＬが更新されることがないので、常時略要求
に近いＢＧＬが設定されていることになり、過渡時に演
算されるＢＧＬについても要求値に近い値を設定できる
から、過渡時にＢＧＬが応答遅れを発生し、これに伴っ
て点火時期が過遅角補正されて機関出力を低下させるこ
とがなく、過渡時に演算されたＢＧＬに基つきマツプデ
ータを書き換え学習を行っても、ＢＧＬマツプデータの
精度が低下することがない。

また、上記ステップ７では、ノッキング検出領域の初回
であるか否かの判別を行わせるようにしたが、かかるス
テップ７での処理を、機関１の過渡・定常運転判別に置
き換えても良い。

ステップ７を過渡・定常の判別に置き換えた場合には、
過渡運転されているときにステップ８へ進むようにし、
定常運転時にはステップ１２へ進むように構成する。こ
れにより、過渡運転時には、最新に演算されたＢＧＬを
用いずにマツプに学習記ｆａされている当該運転条件の
ＢＧＬが用いられ、また、定常運転状態においては、そ
の都度の最新演算データがＲＡＭ上のマツプ更新データ
としてＢＧＬマツプの記憶更新が行われる。従って、過
渡時には、最新に演算されたＢＧＬではなく、マツプ上
に学習記憶されているＢＧＬがノッキング判別に用いら
れ、過渡時のＢＧＬ応答遅れによりノッキング発生が誤
検出されることがない。

上記のようにしてＢＧＬが設定されると、ステップ１３
では、機関回転速度Ｎに対応させて予め記憶しであるス
ライスレベルＳＬを検索して求め、次のステップ１４で
は、ＢＧＬに前記スライスレベルＳＬを加算した値をセ
ンサ出力が越えているか否かを判別する。

ここで、センサ出力がＢＧＬ＋ＳＬ以下であるときには
ノッキングが発生してなく、より進角させることができ
る状態であるから、ステップ１５へ進んで進角補正値β
に所定角度だけ加算して更新し、また、センサ出力がＢ
ＧＬ＋ＳＬを越えているときにはノッキングが発生して
いる状態であり、遅角補正してノッキングを抑止する必
要があるから、ステップ１６へ進んで進角補正値βから
所定角度を減算して更新する。

そして、ステップ１７では、前記進角補正値βをマツプ
から検索して求めた基本点火時期ＡＤＶに１算して補正
し、ノッキング発生を回避し得るぎりぎりの進角値とし
て点火時期ＡＤＶが最終設定されるようにする。

一方、ステップ１４でマツプの基本点火時期ＡＤ■を最
終的な点火時期ＡＤＶに設定した場合には、上記のよう
なノッキング判別に基づく進角補正イーβの設定を行わ
ずに、次のステップ１８へ進む。

ステップ１８では、最終設定された点火時期ＡＤ■に基
づき点火栓１１による点火時期をパワートランジスタ１
２ａを介して制御する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、ノッキング検出運
転領域の初期や過渡運転時に、要求とは異なるハックグ
ラウンドレベルが設定されてノンキングが誤検出される
ことを防１トでき、ノッキング検出に基づく点火制御を
行わせるときには、ノッキング誤検出による過遅角補正
により出力か低下したり、ノッキングが検出できなくな
って過進角補正がなされノッキングを速やかに回避でき
なくなるといった問題の発生を回避できる。

また、バックグラウンドレベルの運転条件別の記憶が進
行していないときには、代わりに標準のバックグラウン
ドレベルを用いてノッキング検出を行わせるから、記憶
値に基づくノッキング判別に支障を来すことを防止でき
る。

更に、ハックグラウンドレベルを平均化演算により求め
るときに、機関の過渡・定常でその平均化度合いを切り
換えるようにすれば、平均化演算による過渡時における
バックグラウンドレベルの応答遅れを抑＋ｆ−，できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における制ａｌ内容を示すフローチャート、第４図は
従来制御の問題点を説明するためのタイムチャートであ
る。 ■・・・内燃機関　　６・・・エアフローメータ９・・
・コントロールユニット　　１０・・・クランク角セン
サ　　１１・・・点火栓　　１２・・・点火コイル１２
ａ・・・パワートランジスタ　　１３・・・ディストリ
ビュータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関に付設されノッキングの振動を検出するノッ
   キングセンサと、 該ノッキングセンサからの検出信号を常時平均化演算し
   てノッキング成分を取り出すための基準となるバックグ
   ラウンドレベルを設定するバックグラウンドレベル演算
   手段と、 該バックグラウンドレベル演算手段で演算されたバック
   グラウンドレベルに基づき前記ノッキングセンサの検出
   信号からノッキング判別を行うノッキング判別手段と、 前記バックグラウンドレベル演算手段で演算されたバッ
   クグラウンドレベルを運転条件別に学習して更新記憶す
   る記憶手段と、 所定のノッキング検出運転領域になった初回又は機関の
   過渡運転状態においては、前記バックグラウンドレベル
   演算手段で演算されたバックグラウンドレベルに代えて
   前記記憶手段に記憶されているバックグラウンドレベル
   に基づいて前記ノッキング判別手段によるノッキング判
   別を行わせる記憶値による判別強制手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のノッキ
   ング検出装置。
2. （２）予め運転条件別に前記バックグラウンドレベルの
   標準値を記憶した標準レベル記憶手段と、前記記憶手段
   にバックグラウンドレベルが記憶されていない運転条件
   があるときには、前記標準レベル記憶手段に記憶されて
   いるバックグラウンドレベルの標準値を代わりに読み出
   して前記ノッキング判別手段に出力する標準値出力手段
   と、を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   のノッキング検出装置。
3. （３）前記バックグラウンドレベル演算手段における平
   均化演算の度合いを、機関の過渡運転と定常運転とで切
   り換え設定する平均化度合い切り換え手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の内燃機
   関のノッキング検出装置。