JPH03267577A - 内燃機関のノッキング判定方式 - 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判定方式に関し、複数気
筒の内燃機関におけるノッキングの発生を１個のノック
センサにより検出し、このノックセンサの出力信号によ
りリタード量を決定する場合に用いて有用なものである
。

〈従来の技術〉 燃料としてガソリン等を使用する火花点火内燃機関（以
下、単に機関と略称する）の点火時期は、この機関が搭
載された車両に要求されろ機能や特性に応じ、機関の吸
入空気量や回転数等に基づいて予め設定された値が選択
されている。一般には、機関の吸入空気量を機関の回転
数で割って得られる吸気充填効率とこの機関の回転数と
で予め設定される基本点火時期のマツプから、機関の吸
入空気量を検出するエアフローセンサ及び機関の回転数
を検出するクランク角センサによる検出結果に基づいて
基本点火時期を求め、この基本点火時期に対して例えば
吸入空気の温度変化や冷却水温等に伴う補正を行い、こ
のようにして補正された点火時期に基づいて点火ドライ
バやパワートランジスタ等の点火手段を作動させている
。

通常、機関の点火時期はノッキングに対する安全性を見
込んで機関から最大トルクを引き出すことができる点火
時期（以下、これをＭＢＴと呼称する）よりも遅角側に
設定されているが、当然のことながら、機関にノッキン
グが発生しない限り、点火時期をできるだけＭＢＴに近
づけることが望ましい。

ところで、機関の燃焼室における通常の燃焼は、点火プ
ラグから与えられる火花で混合気の一部が着火され、そ
の火炎が混合気内を伝播することにより進行するが、ノ
ッキングは未燃焼部分の混合気の一部又は全部が圧縮に
よる温度上昇のため、火炎の伝播を待たずに自己着火し
て一時に燃焼することにより起こる。この急激な燃焼に
伴う燃焼室内の圧力の急上昇と圧力波の伝播により、機
関各部の機械的な振動や点火プラグ或いはピストン等の
過熱を生じるため、ノッキングは機関にとって最も有害
な現象の一つであるということができる。

思上のような観点から、機関の点火時期を常にＭＢ７６
１１に進角させつつ機関にノッキングが発生しているか
否かを判定し、この点火時期を機関のノッキング発生直
前の進角量に規制することが望ましい。このノッキング
を検出するには、機関の燃焼室の圧力や、機関の振動加
速度や、或いは機関の発生音等を測定し、この測定デー
タからノッキングに固有の値を読み出すことが考えられ
るが、ノックセンサの取付場所や信頼性或いは検出信号
の処理等を考慮すると、機関の振動加速度を測定する方
法が最も実用的である。

第５図（ａ）及び第５図（ｂｌは機関のシリンダブロッ
クに対するノックセンサの取付は態様を示す説明図であ
る。両図に示すように、ノックセンサ１は、機関の振動
加速度を測定するもので、複数気筒（図では６気筒であ
り、気筒の嵐を＃１〜＃６と表示している）のシリンダ
ブロック２の中央部にブリッジ３を介して１個配設しで
ある。

第６図は前記ノックセンサ１の出力信号Ｓ４の一例を示
す波形図である。同図に示すように、この種のノックセ
ンサ１では、ノッキングとは関係のない非常に多くの機
械的な振動がノイズとして含まれるため、このノイズ成
分をノックセンサ１の出力信号Ｓ、から差し引（必要が
ある。このとき、ノイズ成分のレベルはノッキング成分
のレベルよりも一般的に小さい。そこで、何れも一定値
であるノック判定レベルＴＫ（第６図中に一点鎖線で示
す）及びノイズ判定レベルＴＮ（＜ＴＫ）　　（第６図
中に二点鎖線で示す）を設定し、これらＴＫ、ＴＮと出
力信号Ｓ１とのレベルを比較することにより各気筒のリ
タード量を一律に決定している。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来技術においては、ノックセンサｌと各気筒との
間の距離が異なっているので、気筒毎に発生するノッキ
ング及びノイズに対するノックセンサ１の感度に差が生
じる。これに対し、ノック及びノイズ判定レベルは一定
にしているので、最適なリタード量が得られずノック制
御性の低下を招来している。

本発明は、上記従来技術に鑑み、複数気筒の機関におけ
るノッキングの発生を、機関に配設した１個のノックセ
ンサにより検出するとともに、このノックセンサの出力
信号によりノック制御を行なう場合の制御性を向上させ
ることができる内燃機関のノッキング判定方式を提供す
ることを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、 複数気筒の内燃機関におけるノッキングの発生を、内燃
機関に配設した１個のノックセンサにより検出するよう
になっている内燃機関のノッキング判定方式において、 各気筒の点火毎のノックセンサの最大値を平均化処理し
て得るスレッシ、ルド値とＨ記最大値とを比較して両者
の差に基づきリタード量を決定するようにしたことを特
徴とする。

く作　　　用〉 上記構成の本発明によれば、ノックセンサと各気筒との
間の距離を反映した各気筒毎に異なるスレッシ璽ルド値
に基づきリタード量が決定される。

く実　施　例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例を示すブロック線図である。同
図に示すように、ノックセンサ１は、従来技術で説明し
た通り、第５図（ａ）。

（′ｂ）に示すように機関１に配設されて、例えば第６
図に示すような出力信号Ｓ２を送出する共振形のセンサ
である。即ち、Ｖ型６気筒の機関１の振動加速度を測定
するものである。ピークホールド回路４は各気筒の点火
毎にノックセンサ１のピーク値ｖＰを保持するものであ
る。即ち、このピークホールド回路４は各気筒の点火毎
にリセット信号Ｓ、によりリセットされる。Ａ／Ｄ変換
器６はピークホールド回路４で保持されたピーク値ｖＰ
を所定のタイミングでＡ／Ｄ変換するものである。平均
化処理部７はＡ／Ｄ変換器６でディジタル信号に変換さ
れたピーク値ｖＰを平均して出力信号Ｓ１中のノイズレ
ベルを算出するものである。平均化処理の具体的アルゴ
リズムに関しては後に詳説する。比較部８はピーク値ｖ
Ｐと平均化処理部７の出力信号であるノイズレベルを比
較して両者の差、即ちノック量ΔＶを算出するものであ
る。このとき、平均化処理部７の出力信号であるノイズ
レベルはノック判定スレッシ１ルドとして機能し、ピー
ク値ｖＰとともに各気筒毎に固有の、ノックセンサ１と
各気筒の距離を反映した値となる。この結果、比較部８
の出力信号であるノック量ΔＶは各気筒毎で略同程度の
値となる。遅角反映処理部９はノック量ΔＶに基づきリ
タード量θ８を決定する。

第２図（ａ）〜第２図（Ｃ）に示すように、機関１は点
火コイルにより＃１．　＃４気筒、＃２゜＃５気筒、＃
３．＃６気筒が順次点火される。

このときのノックセンサ１の出力信号Ｓ８が第２図（ｄ
ｌに示すような波形だとすると、この出力信号Ｓ１はピ
ークホールド回路４でピーク値が保持される。このとき
ピークホールド回路４は、第２図（ｅ）に示すリセット
信号Ｓ８により各気筒の点火毎にリセットされる。即ち
、各気筒の点火毎のピーク値ｖＰがピークホールド回路
４に保持される。この結果、ピークホールド回路４に保
持されるピーク値ｖＰは第２図（ｆ）に示すような波形
となり、第２図（ｇ）に示すトリガパルスによりリセッ
トの直前にＡ／Ｄ変換変換ｌ上６りＡ／Ｄ変換され、Ａ
／Ｄ変換後のピーク値ｖＰに基づきこれを平均化処理部
７で処理して第２図（ｉｌに示すノック判別スロットル
弁が決定される。かくて、ノイズ判別スロットル弁と各
気筒の点火毎のピーク値ｖＰとを比較して得るノック量
ΔＶに基づき遅角反映処理部９で第２開缶）に示すトリ
ガパルスによりリタード量θ８が算出される。このとき
のリタード量θ９は、ノック量ΔＶが所定値より大きい
場合に、そのノック量ΔＶに対応するリタード量θ８と
して初期値が与えられ、第２図（ｊ）に示すように、一
定時間毎に低減される。

第３図は本発明の前記実施例を適用した機関の割部シス
テムの一例を示す説明図である。

同図に示すように、機関１１は吸気弁１２及び排気弁１
３を介して燃焼室１４にそれぞれ連通する吸気通路１５
及び排気通路１６を有しており、前記吸気通路１５には
その上流側から順にエアクリーナ１７及びスロットル弁
１８及びソレノイド駆動の燃料噴射弁１９が設けられて
いる。

各燃焼室１４に臨む点火プラグ２０は、点火コイル２１
及びパワートランジスタ２２を内蔵したディストリビュ
ータ２３に接続しており、パワートランジスタ２２のオ
フ動作により点火コイル２１に高電圧が発生し、点火プ
ラグ２０の内の所定の一本が火花放電する一方、パワー
トランジスタ２２のオン動作によって点火コイル２１が
充電を開始するようになっている。

従って、機ｌ１１１の通常の運転状態では、スロットル
弁１８の開度に応じてエアクリーナ１７を介し吸気通路
１５内に吸入された空気が、燃料噴射弁１９から噴射さ
れる燃料と適切な空燃比となるように混合され、燃焼室
１４内でこの混合気が点火プラグ２０により点火燃焼し
、排気ガスとなって排気通路１６から排出される。

この機関１１の運転状態を良好に維持するため、本例で
は種々のセンサが設けられ、これらセンサからの検出信
号に基づいて点火プラグ２０の点火時期を制御している
。

具体的には、燃焼室１４内へ送り込まれる吸入空気量を
検出するカルマン渦流量形等のエアフローセンサ２４と
、この吸入空気の温度を検出する吸気温センサ２５と、
大気圧を検出する大気圧センサ２６とがエアクリーナ１
７内に組み込まれている。又、機関１１にはシリンダブ
ロックの振動に基づいてノブキングの有無を検出する１
個のノックセンサ１が付設され（第３図における付設位
ｗ１よ模式的に示したもので正確な位置は第４図（ａｌ
、（ｂｌに示す通りである）、更に機関１１の冷却水の
温度を検出する水温センサ２８が設けられている。この
他、ディストリビュータ２３内には機関１１の各気筒の
クランク角位相を検出するクランク角センサ２９と、四
つノ気筒の内の予め設定した第一気筒における圧縮上死
点位置を検出するＴＤＣセンサ３０とが組み込まれてい
る。

これらセンサ２４〜３０からの検出信号は、それぞれ電
子制御ユニット（以下、これをＥＣＵと呼称する）３１
へ入力されるようになっている。このＥＣＵ３１には、
基本進角量θ。及び点火時期補正量θ、等の固定値デー
タ、並びに各種プログラムデータを記憶するＲＯＭと、
機関１１のノッキング判定を行なうためのデータを更新
して順次書き替えることが可能なＲＡＭとが組込まれて
いる。このとき、前記基本進角量θ、はクランク角セン
サ２９からの検出信号に基づいて算出される機関回転数
Ｎ６とエアフローセンサ２４及びクランク角センサ２９
からの検出イス号に基づいて算出される吸気充填効率Ａ
／Ｎとで決まる値である。

また、点火時期補正量θ３は吸気温センサ２５により検
出されろ吸気温Ａ　ｒ　Ｎ大気圧センサ２６により検出
される大気圧ＡＰ及び水温センサ２８により検出される
冷却水温Ｗ□等から決まる値である。

かかる制御システムにおけるノッキング判定方式を第３
図に示すフローチャートに基づき詳細に説明する。

ｌ）　バッテリ接続後の最初の処理であるか否かを判定
する（判定ブロック５０参照）。

２）判定ブロック５０の判定の結果、最初の処理である
と判定された場合、ＲＡＭにはノイズレベル値ＢＧＬが
何も記憶されていないので、ＢＧＬ（ｉは気筒の番号（
本例の場合はｉ＝１〜６））＝ＢＧＬ。

として適当な初期値を設定する（処理ブロック５１参照
）。

３）判定ブロック５０の判定の結果、最初の処理でない
と判定された場合、及び処理ブロック５１の処理が終了
した場合、機関１１の吸入空気量Ａ、回転数Ｎ１ノック
センサ出力■及び気筒識別信号１等の情報の読取り（処
理ブロック５２参照）、及び吸気充填効率Ａ／Ｎの演算
（処理ブロック５３参照）を行なう。

４）　ノイズレベルＢＧＬを算出し、その値を気筒毎に
ＲＡＭに記憶する（処理ブロック５４参照）。この場合
の演算は次式に基づ（平均化処理であり、第１図に示す
ブロック線図の平均化処理部７の処理である。

ＢＧＬ、、、、＝に、・ＢＧＬ、い−、、＋（１−に、
）・ＶＰ但し、Ｋ工は０〜１の値で試験によって求める
。ＶＰ、は気筒に関するピーク値、ｎは処理回数を示す
自然数である。

なお、ノイズレベルＢＧＬの算出はｎ 個の移動平均でも良い。

５）　ノック量ΔＶを算出する（処理ブロック５５参照
）。この場合の演算は次式に基づく処理であり、第１図
に示すブロック線図の比較部８の処理である。

ΔＶ　＝Ｖｐ、−に２−　ＢＧＬ、　、、。

６）リタードの要否を判定する（判定ブロック５６参照
）。即ち、ノック量ΔＶの所定値Δｖ０に対する大小関
係を判定する。

７）判定ブロック５６の判定の結果、ΔＶ〉Δｖ０の場
合は、θ８．。、＝に３・Δｖ１を演算してリタード量
θ１．．．を求める（処理ブロック５７参照）。

８）判定ブロック５６の判定の結果、Δｖ１≦Δ■の場
合は、θＦｌ　（ｎｌ　＝θＴＩＬｎ−１１−α≧０を
演算してリタード量θ６．．．を一定時間毎に低減する
（処理ブロック５８参照）。

上記判定ブロック５６、処理ブロック ５７．５８の処理は第１図に示すブロック線図の遅角反
映処理部９で行なう。

９）点火時期θを算出する（処理ブロック５９参照）。

この場合の演算は次式に基づく処理である。

θ＝θ＋θ−θ ２１　　　　Ｋ　　　　　Ｒ（ロ） 但し、θ８は基本進角量、θ、は点火時期補正量である
。

１０）上記１）〜９）の処理を各気筒の点火毎に繰り返
す。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よればノック量を算出する際のスレッシ璽ルド値として
各気筒の点火毎のノックセンサの出力信号のピーク値を
平均化処理して用いたので、各気筒とノックセンサとの
間の距離に関係なく適正なリタード量を算出することが
でき、ノック制御の制卸性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図は
この作用を説明するための波形図、第３図は前記実施例
を適用した機関の制御システムの一例を示す説明図、第
４図はその制御システムの前記実施例に対応する部分の
作用を説明するためのフローチャート、第５図（ａ）は
シリンダブロックに対するノックセンサの取付態様を平
面的に示す説明図、第５図（ｂｌはその正面から見た説
明図、第６図はノックセンサの出力信号を示す波形図で
ある。 図　　面　　中、 １はノックセンサ、 ４はピークホールド回路、 ７は平−均化処理部、 ８は比較部、 ９は遅角反映処理部、 Ｓｌは出力信号、 θ９はリタード角である。 第５図（ａ） 第５図（ｂ） 第６図 Ｋ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数気筒の内燃機関におけるノッキングの発生を、内燃
   機関に配設した１個のノックセンサにより検出するよう
   になっている内燃機関のノッキング判定方式において、 各気筒の点火毎のノックセンサの最大値を平均化処理し
   て得るスレッショルド値と前記最大値とを比較して両者
   の差に基づきリタード量を決定するようにしたことを特
   徴とする内燃機関のノッキング判定方式。