JPH03210065A - エンジンのノッキング制御装置 - 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） この発明はエンジンのノッキング制御装置に関する。

（従来の技術） 燃費改善をはかるため、エンジンに支障のないノッキン
グ限界の近傍まで点火時期を進角制御する装置がある（
たとえば特開昭６１−１８２４６５号公報参照）。

これを第９図で説明すると、同図上段に示したように、
点火時期を徐々に進角していくと、燃焼が急激に進むこ
とになるので、これに応じてノッキングレベルを表す信
号（ノッキング信号）が同図中段のように大きくなって
い（。この場合に、これ以上ノッキングレベルが大きく
なってはν１けない位置、つまりノッキング限界にスラ
イスレベルを設け、このスライスレベルと実際のノッキ
ングｌｚ　／−”　ｌ’ｌ−レ泊Ｗ帥Ｌ−）　ｎ　　宙
静めノワキングレベルがスライスレベルを越えた場合に
、ハイレベルとなる信号を下段のように出力させる。

この下段の判定信号を受ける制御装置で、ハイレベルに
ある時間が所定値を越えると、７α火時期を一定幅だけ
ステップ的に遅角させる。そして、点火時期を再び少し
ずつ進角させる。これによって、エンジンはノッキング
限界付近の点火時期で制御ｊされる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような装置では、スライスレベルを越え
た時間が予め定めた時間を経過して始めて、点火時期が
遅角されるので、スライスレベルを越えているあいだは
、激しいノッキングを生じることを避けられない。つま
り、ある程度以上のノッキングをわざわざ生じさせない
と、点火時期をノッキング限界の近傍へと制御すること
ができないので、必ずしも点火時期の制御精度がよいと
はいえない。

この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、擬似不規則信号を用いた相関法を用いることに
より、ある程度以上の激しいノ、２キングを生じさせる
ことな（、点火時期をノッキング限界の近傍の値へと制
御することのできる装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように、エンジンの負荷（た
とえば吸入空気量Ｑａ）と回転数Ｎｅをそれぞれ検出す
るセンサ２１，２２と、これらの検出値に基づいて基本
点火時期ＰＡＤＶを計算する手段２３と、この点火時期
ＰＡＤＶに応じた点火信号を発生する手段２４と、この
点火信号を受けて点火を行う装置２５とを備えるエンジ
ンのノッキング制御装置において、周期的な微小擬似不
規則信号（たとえばＭ系列信号党）を発生する装置２６
と、この擬似不規則信号を前記点火時期の信号に重畳さ
せる手段２７と、この擬似不規則信号の重畳により微小
変化する、エンジンのノッキング信号ｙを検出する装置
２８と、この信号ｙと擬似不規則信号党から両者の相互
相関関数φ’ｘｙを計算する手段２９と、この相互相関
関数φ９ｙが予め定めた目標値Ｒ５と一致するかどうか
を判定する手段３０と、この判定結果に応じ相互相関関
数φ９ｙが予め定めた目標値Ｒ５と一致するように点火
時期の進遅角補正ｊｌＨＯ５を計算する手段３１と、こ
の進遅角補正量ＨＯ８にて前記点火時期を補正して、出
力点火時期を決定する手段３２とを設けた。

（作用） この発明では、点火時期を微小変化させる擬似不規則信
号９とノッキング信号ｙの相互相関関数φ２．により、
エンシンの実際の７７キングレベルがどの程度であるか
の度合が把握される。

そして、この相互相関関数φ’ｘｙがノッキング限界付
近の値として定めである目標値Ｒ５と一致するように、
点火時期が進遅角補正される。これにて１．点火時期は
ノッキング限界の近傍の値へと制御されるが、この制御
に際して実際のノッキングレベルがその限界を越えるこ
とはない。

（実施例） ＃２図（Ａ）に機械的構成を示す。図において、エア７
ｔｙ−／−９？ｔｊｆ邸λつ雪層○ｎｈｔ　　クランク
角センサ３にてエンジン回転数Ｎｅが、空燃比センサ４
にで排気中の空燃比がそれぞれ検出さｈｌこれらの信号
はフントロールユニツ）５に入力される。

また、ノッキング信号検出装置は、第２図（Ｂ）のよう
に、点火プラグ７の座金状に形成される圧力センサ（ノ
ッキングセンサ）１５、チャージアンプ１６、高域通過
フィルタ１７から構成される。

圧力センサ１５では燃焼室内に生じる圧力変動を電荷量
に変換し、この電荷量信号をチャージアンプ１６が電圧
信号に変換し増幅する。この電圧信号のうちノアキング
に特徴的な周波数成分（たとえば６ないし８ｋＨｚの高
周波成分）だけがノッキング信号としてフィルタ１７に
て取り出される。

このノッキング信号も、コントロールユニット５に入力
される。

第２図（Ａ＞に戻り、パワトランジスタ９に点火信号を
供給するコントロールユニット５では、第３図ないしｗ
Ｊｓ図に示すところにしたがって、）７キング制ｍを行
）−７は点火プラグ、８は点火コイルであり、これらと
パワトランジスタ９から点火装置が構成される。

第３図は擬似不規則信号の一つであるＭ系列信号を点火
時期の信号に重畳させるためのルーチンで、Ｓｌでは運
転条件が定常状態にあるかどうかみて、定常状態にあれ
ばＳ２に進む。

Ｓ２は第１図の信号重畳手段２７の機能を果たす部分で
、ここでは従来装置により演算される点火時期（後述す
る）θＢ［ＢＴＤＣ］にＭ系列信号ｘ（ｔ）を重畳する
。つまり、この場合の点火時期θ［ＢＴＤＣ］は、 θ＝θＢ＋９（ｔ）・・・■ である。なお、θから作られる。直火信号を出力するの
はコントロールユニット内のインターフェースで、この
インターフェースにて第１図の点火信号発生手段２４の
機能が果たされる。

一方、Ｓ３ではθ＝θＢとする。

Ｍ系列信号？（ｔ）は、第６図の上段に示すように、振
幅ａ％　ｍ小パルス幅Δ、−周期ＮΔ（Ｎは最大シーケ
ンスで実施例では１５であるが、７，３１も使用できる
）のパラメータを有する周期関数である。このため、そ
の自己相関関数φ９９（τ）も周期関数であって、第６
図の下段のように幅の狭い三角形状の周期的なパルス列
になる。このＭ系列信号は微小信号であり、点火時期の
信号に重畳させても、エンジン回転が大きく変動するこ
とはなく、ドライバーの運転感性を損なうものではない
。なお、Ｍ系列信号に限るものでなく、周期的な擬似不
規則信号であれば、Ｌ系列信号や双子素数列信号などを
用いても構わない。

第４図は実際のノッキングレベルがノッキング限界の近
傍にあるかどうかを判定し、その判定結果に応じて点火
時期の進遅角補正量を求めるためのルーチンである。

Ｓ１１では一定の周期でＭ系列信号９とこの入力に基づ
くノッキング信号ｙとをデータ入力し記憶しておく。

Ｓ１２ではＭ系列信号９とｙの一周期分のデータ入力が
終了したかどうかをみて、終了していればＳ１３に進む
。

Ｓ１３は第１図の相互相関関数計算手段２つの機能を果
たす部分で、ここでは所定周期ごとの党とｙの相互相関
関数φ２ｙ（α）を次式により計算する。

実際にはコントロールユニット内ではデイシイタル信号
処理されるので、■式の右辺は積算値で置き換えられる
。つまり、実際の制御系は離散値系で構成される。

Ｓ１４は第１図の判定手段３０の機能を果たす部分、３
１５〜Ｓ１７は第１図の進遅角補正量計算手段３１の機
能を果たす部分である。Ｓ１４では、８１３で求めた相
互相関関数φ９ｙ（α）と予め定めた目標値Ｒ５との比
較により、φ′ｘｙ（（Ｎ＞Ｒｓならノッキングレベル
が目標値よりも大きくなっていると判断してＳ１５に進
み、遅角分子ＩＫを補正量ＨＯ８［”］から差し引く。

この逆に、φ９ｙ（α）〈Ｒ５ならまだ進角させて燃焼
状態を良くしても激しいノッキングは生じないと判断し
て８１６に進み、進角分ＳＩＮを補７Ｆ　１１　ＨＯＳ
に加算する。φｘｙ（＋７）＝ＲｓならＳ１７に進み、
遅角も進角もしない。なお、ＨＯ３はエンジンの負荷と
回転数から定まる基準値である。

φ２ｙ（α）とＲ５の比較結果に応じて点火時期の進遅
角量を計算する理由はこうである。ノッキングを生じさ
せるほどに点火時期が進角されていない場合は、その点
火時期を少々遅角あるいは進角させようと、ノッキング
レベルが大きく変化することはない。つまり、この場合
は点火時期とノッキングレベルとのあいだに相互の関係
がない（相互相関関数φＱｙ（（Ｈの値は０に近い）。

ところが、ノッキング限界に近い領域まで点火時期を進
めてくると、燃焼状態がノッキングの発生に大きな影響
を及ぼすので、点火時期を少し変化させただけでも、ノ
ッキングレベルが大きく変化する。つまり、この場合に
は点火時期とノッキングレベルとの相互の関係が密にな
る（φ９ｙ（α）の値が１に近づく）。このことから相
互相関関数φＱｙ（α）の値にてノッキングを生じてい
る度合が表される。

したがって、エンノンをノッキング限界の近傍で運転し
ようとすれば、この近傍でエンノンを運転した場合の相
互相関関数相当値を目標値Ｒ５として定め、φ＞Ｒｓの
場合には燃焼を抑えるように７α火時期を遅角してやり
、この逆にφ＜Ｒ５の場合にはもっと点火時期を進角し
てノッキング限界側に近付けてやれば良いのである。

なお、Ｒ５に対して不感帯を設けると、制御が安定する
。

第５図は出力、直火時期θＢを演算するためのルーチン
である。

Ｓ２１と２２は第１図の基本点火時期計算手段２３の機
能を果たす部分で、Ｓ２１では回転数Ｎｅとエンジン負
荷としての基本噴射パルス幅Ｔ　ｐ（＝に−Ｑａ／Ｎｅ
、ただしＫは定数）を読み込み、Ｓ２２ではマツプを参
照して、基本点火時期ＰＡＤＶ［ＢＴＤＣ］を求める。

Ｓ２３は第１図の出力点火時期決定手段３２の機能を果
たす部分で、ここでは次式により出力点火時期θＢ［Ｂ
ＴＤＣ］を計算する。

θＢ＝ＰＡＤＶ＋ＨＯ３・・・■ この０式により、ＨＯ６＞０の場合には点火時期が遅角
され、この逆にＨＯ３＜０の場合には進角される。

第３図ないし第５図はコントロールユニット内のＣＰＵ
に与えるルーチンとして示しであるが、ブロック図で構
成すると、第８図に示すようになる。

ここで、この例の作用を説明する。

この例では１１点火時期を微小変化させるＭ系列信号濱
′とノッキング信号ｙの相互相関関数φｘｙ（ｆｆ）に
より、エンジンに生じるノッキングレベルの度合が把握
されている。というのも、ノッキング限界に近付くほど
点火時期とノッキングレベルとのあいだの相互の関係が
密になり、相互相関関数φ９ｙ（α）の値が大きくなっ
ていくからである。

そして、ノッキング限界の近傍の値として定めである目
標値Ｒ５をφ９ｙ（ｆｆ）の値が越えると、補正量ＨＯ
３の分だけ点火時期が遅角され、この逆にφＱｙ（１７
）の値がＲ５よりも小さな値であると、補正量ＨＯ８の
分だけ点火時期が進角される。この結果、φＱｙ（ｆｆ
）の値がＲ５と一致するように、つまりエンジンの実際
のノッキングレベルがノッキング限界付近に設けられた
目標値へと制御される。

このため、第７図に示すように、実際のノッキングレベ
ルは、ノッキング限界（図では可聴限界として示す）を
越えることなく、このノッキング限界から少し余裕のあ
る位置で落ち着いている。

言い替えると、この例では、ノッキング限界の近傍に定
めた目標値へと点火時期を制御するに際し、ノッキング
限界をわざわざ越えさせなくとも済んでいる。このこと
は制御精度が向上していることでもある。

これに対して、従来例では、ノッキング限界を越えさせ
て始めてノッキング限界付近への制御が可能となってい
る。

なお、ノッキングレベルがその限界付近にあるかどうか
をみるため、運転中にＭ系列信号を重畳させるといって
も、この信号は微小であり、しかも定常運転時に行うた
め、エンジン状態を大きく変えるような影響を与えるこ
とがない。

最後に、進遅角補正量ＨＯ８は学習値として構成するこ
ともできる。

（発明の効果） この発明は、擬似不規則信号を重畳させての相関法にて
１．直火時期の信号に重畳させた擬似不規則信号とノッ
キング信号との相互相関関数を求め、この関数が予め定
めた目標値と一致するように点火時期を進遅角補正する
ことにしたため、エンジンのノッキングレベルを、ノッ
キング限界を越えさせることなく、ノッキング限界の近
傍へと制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図（Ａ）は−
実施例のＷｉ械的構成図、第２図（Ｂ）はこの実施例の
ノッキング検出装置のブロック図、ＭＳ３図ないし第５
図はこの実施例の制御動作を説明するための流れ図、第
６図はＭ系列信号９（ｔ）とこの信号の自己相関関数φ
釜（τ）を示す波形図、第７図はこの実施例の作用を説
明するための波形図、ＰＩＳ８図は他の実施例の制御ブ
ロック図、第９図は従来例の波形図である。 ２・・・エア７０−メータ（エンジン負荷センサ）、３
・・・クランク角センサ（エンジン回転数センサ）、５
・・・コントロールユニット、６・・・インジェクタ、
７・・・点火プラグ、８・・・点火コイル、９・・・パ
ワトランジスタ、１５・・・ノッキングセンサ、１６・
・・チヤーノアンプ、１７・・・高域通過フィルタ、２
１・・・エンジン負荷センサ、２２・・・エンジン回転
数センサ、２３・・・基本点火時期計算手段、２４・・
・点火信号発生手段、２５・・・点火装置、２６・・・
擬似不規則信号発生装置、２７・・・信号重畳手段、２
８・・・ノッキング信号検出手段、２９・・・相互相関
関数計算手段、３０・・・判定手段、３１・・・進遅角
補正量計算手段、３２・−・出力点火時期決定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの負荷と回転数をそれぞれ検出するセンサと、
   これらの検出値に基づいて基本点火時期を計算する手段
   と、この点火時期に応じた点火信号を発生する手段と、
   この点火信号を受けて点火を行う装置とを備えるエンジ
   ンのノッキング制御装置において、周期的な微小擬似不
   規則信号を発生する装置と、この擬似不規則信号を前記
   点火時期の信号に重畳させる手段と、この擬似不規則信
   号の重畳により微小変化する、エンジンのノッキング信
   号を検出する装置と、この信号と擬似不規則信号から両
   者の相互相関関数を計算する手段と、この相互相関関数
   が予め定めた目標値と一致するかどうかを判定する手段
   と、この判定結果に応じ相互相関関数が予め定めた目標
   値と一致するように点火時期の進遅角補正量を計算する
   手段と、この進遅角補正量にて前記点火時期を補正して
   、出力点火時期を決定する手段とを設けたするエンジン
   のノッキング制御装置。